Gut für die Umwelt

Die Verbandsgemeinde Cochem ist ein sehr innovativer Kläranlagen-Verbund, der kontinuierlich nach Möglichkeiten sucht, um noch effizienter zu werden. Dank des neuen Schraubengebläses fließen im Ort Treis Karden 344 Liter sauberes Wasser pro Sekunde in die Mosel und die Gemeindekasse wird entlastet.

Die Kläranlage in Treis Karden ist eine Sequencing Batch Reactor (SBR-Anlage). Das heißt, das Abwasser wird chargenweise bearbeitet. Ein Zyklus in einem Becken dauert rund 300 Minuten. Die Wasserstände liegen bei etwa 5,5 Meter bei einem physikalischen Druck von ungefähr 570 mbar im laufenden Betrieb. Hinzu kommt, dass die Menge des durchlaufenden Abwassers im Jahreszeitverlauf stark variiert. Während im Sommer in der Moselregion eine Vielzahl von Touristen und Weinbauern für höhere Mengen sorgen, sind die Wassermengen in den Wintermonaten deutlich geringer. Außerdem schwankt der Druck zwischen 480 und 570 mbar (ü) je nach Wasserstand der SBR-Anlage.

Bisher waren auf der Kläranlage in Treis Karden Drehkolbengebläse im Einsatz, mit denen der Betreiber auch sehr zufrieden war. Die Kläranlage weist mit sechs Meter Beckentiefe eine relativ durchschnittliche Wassertiefe für Kläranlagen auf, da die optimalen Einblastiefen in Deutschland bei maximal fünf Metern liegen. Bei dieser Wassertiefe ist der Lufteintrag am Optimalsten. Unter diesen Bedingungen versprachen die neuen Schraubengebläse aufgrund der neuartigen Konstruktion und Technik eine deutliche Einsparung im Energiekostenbereich und reduzierte Schall-Emissionswerte gegenüber der vorherigen Lösung.

Die VG Cochem entschied sich daher, probeweise ein Schraubengebläse des Typs FBS mit einer Liefermenge bis 67 m³/min zu installieren, das die Arbeit der Drehkolbengebläse übernehmen sollte. Die Anlage selbst hat einen Schraubenblock mit einem Vordruck von 650 mbar (ü), welcher dem System sehr entgegenkommt.

Die neuen Schraubengebläse haben somit mehrere Vorteile. Im Vergleich zu herkömmlichen Drehkolbengebläsen sind sie, abhängig von den Betriebsbedingungen, um bis zu 35 Prozent effizienter und bieten auch im Vergleich zu vielen auf dem Markt befindlichen Schrauben- und Turbogebläsen deutliche energetische Vorteile. Zu verdanken ist dieser Energiespareffekt unter anderem dem vorverdichteten internen Druck des Schraubengebläses, welcher bereits ziemlich nah am Druck des Systems liegt. Dadurch wird die sogenannte Überverdichtung vermieden. Diese entsteht, wenn Schraubengebläse - durch die inneren geometrischen Verhältnisse bedingt – einen höheren Druck erzeugen, als die Abwasseranlage überhaupt benötigt. Dadurch würde der Energievorteil dieses Verdichtungsprinzips verringert und im ungünstigsten Fall sogar ganz verloren gehen.

Das FBS Schraubengebläse in der Kläranlage Treis Karden soll die bisherigen Drehkolbengebläse ersetzen.

Die Rotoren sind beschichtungsfrei, so dass diese Effizienz auch bei jahrelangem Betrieb unverändert hoch bleibt. Das zum Patent angemeldete Blockkonzept bringt weitere Vorteile, welche den Energiesparvorteil verstärken sowie die spezifische Leistung der Gesamtanlage deutlich erhöhen. Es bewirkt unter anderem, dass die Maschine auch mit geringer Drehzahl effektiver als bisher bekannte Schraubengebläse betrieben werden kann und sich damit ein breiterer Regelbereich als marktüblich ergibt. Außerdem werden die Schraubengebläse als Komplettanlage geliefert. Das heißt der Verdichter ist mit der integrierten Steuerung Sigma Control 2 ausgestattet sowie der gesamten nötigen Leistungselektrik wie zum Beispiel dem Frequenzumrichter versehen. Da der Frequenzumrichter bereits programmiert und die Gesamtanlage im Werk Probe gelaufen ist, vereinfacht das die Installation sehr stark.

Die Steuerung wiederum sorgt zum einen für ständig umfangreiche Überwachung der Anlage und ermöglicht gleichzeitig, dass sie einfach und kosteneffizient in die bereits vorhandenen Prozessleitsysteme der Kläranlage eingebunden werden kann. Die Einbindung kann herkömmlich über potenzialfreie Kontakte oder aber auch über Profibus DP und Ethernet geschehen. Da bereits Kläranlagen mit den neuesten Prozesssteuerungen ausgestattet sind und über Profibus DP verfügen, gliedert sich das Anlagenkonzept nahtlos in den zukunftsorientierten Kläranlagenbetrieb ein. Hier werden weitere Kosten durch die einfache Installation und Inbetriebnahme eingespart.

Die Schraubengebläse haben allerdings noch andere Vorteile, die sich energetisch und somit kostentechnisch bemerkbar machen. Sie verfügen über ein internes Kühlkonzept, das den energiefressenden Einsatz von Ölpumpe und Ölkühler überflüssig macht. Darüber hinaus sind sie mit einem wirkungsvollen Dichtungskonzept versehen, das eine langfristige Dichtheit auch ohne Unterdruckpumpe gewährleistet. Der Verzicht auf Nebenaggregate und Ölumlaufschmierung erhöht zusätzlich die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Maschinen. Für optimale Kühlung und Effizienz werden Kühl- und Prozessluft unabhängig voneinander von außerhalb des Gehäuses angesaugt. Dies führt bei gleicher Leistung zu mehr nutzbarem Luftmassenstrom. Die Gebläse sind einfach zu installieren, sind sichere Dauerläufer und sehr robust und langlebig. Dank einer durchdachten Anordnung der Bauteile sind sowohl eine Wand- als auch eine Seite-an-Seite-Aufstellung möglich. Das sorgt für eine einfache und kostengünstige Möglichkeit der Wartung, bei gleichzeitig platzsparender Aufstellung.

Obwohl das Schraubengebläse eine Komplettanlage ist, konnte und musste sie in Treis Karden in Einzelteilen geliefert und installiert werden, da die Kläranlage mit einer Schlammpresse nachgerüstet worden war, die den Zugang zum Gebläsekeller räumlich beschränkte. Im laufenden Betrieb der Anlage ist es nicht möglich, die Schlammpresse außer Betrieb zu nehmen. Aufgrund des modularen Aufbaus des Schraubengebläses war dies jedoch kein Problem. Das Gebläse wurde in Teile zerlegt und im Raum selbst wieder montiert und anschließend in Betrieb genommen.

Da auch die vorher vorhandenen Drehkolbengebläse in ihrer Klasse der Drehkolbengebläse schon relativ energiekostensparend gearbeitet haben, und die Kläranlage wechselnde Wasserstände aufweist, lag im Fall von Treis die erzielte Einsparung nicht am Maximalwert. Aufgrund der wechselnden Wasserstände (bei einem maximalen Gegendruck von 570 Millibar) wurde zeitweise eine 25 prozentige Energieeinsparung gegenüber den Drehkolbengebläsen erreicht. Die Werte wurden von einem ortsansässigen Ingenieurbüro gemessen und bestätigt.