Energiesparende Belüftung von Belebungsbecken

Die aerobe biologische Abwasserreinigung erfolgt in kommunalen Kläranlagen in aller Regel nach dem Vorklärbecken in einem Belebungsbecken oder in Belebungsstraßen. Zur Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff wird das Abwasser mit Drehkolbengebläsen durchlüftet. Die Firma Busch Vakuumpumpen und Systeme hat für diese Anwendung eine neue Baureihe von Drehkolbengebläsen auf den Markt gebracht, die für einen zuverlässigen Sauerstoffeintrag sorgt.
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Mechanische Drehkolbengebläse haben sich zur Belüftung von Belebungsbecken in Kläranlagen als erste Wahl unter den verwendbaren Technologien zur Überdruckerzeugung erwiesen. Mit den neuen Tyr Drehkolbengebläsen (Fig. 1) möchte die Firma Busch Vakuumpumpen und Systeme neue Maßstäbe in dieser Anwendung setzen. Der weltweit tätige Spezialist für Vakuum- und Drucklufttechnik kann dabei auf eine über 50-jährige Erfahrung in diesem Bereich zurückblicken.


Fig. 1: Belebungsstraßen in einer kommunalen Kläranlage

Busch deckt mit seinen Tyr Drehkolbengebläsen einen Leistungsbereich zwischen 2,5 und 73 Kubikmeter pro Minute Volumenstrom bei einem Überdruck von 1 bar ab. Da der Betrieb von Kläranlagen für alle Kommunen einen erheblichen finanziellen Aufwand darstellt, sind sich Klärmeister und Technikverantwortliche einig, dass alle Energieeinsparpotentiale in einer Kläranlage ausgeschöpft werden müssen, um einen möglichst energieeffizienten Betrieb zu garantieren und somit die Betriebskosten zu senken. Busch hat das bewährte Drehkolbenprofil weiterentwickelt und erreicht dadurch eine effektivere Verdichtung der Luft in einer strömungstechnisch perfekt angepassten Gebläsestufe. Standardmäßig werden Energiesparmotoren der Wirkungsklasse IE3 eingesetzt, die auch für den frequenzgeregelten Betrieb geeignet sind, was die Energieeffizienz weiter steigert.

Bei der Konstruktion von Tyr Drehkolbengebläsen wurde zudem großer Wert auf Kompaktheit und geräuscharmen Betrieb gelegt. Das Ergebnis sind kompakte Aggregate (Fig. 2), die auf kleiner Grundfläche aufgestellt werden können. Außerdem konnte eine Reduzierung der Geräuschemission durch ein innovatives Schalldämmkonzept erreicht werden. Die Verwendung von schrägverzahnten und hochpräzisen Zahnrädern, geräuschoptimierten Einlass- und Auslassfiltern sowie einer effizienten Schalldämmhaube ermöglichten diese Geräuschreduzierung gegenüber herkömmlichen Gebläsen.


Fig. 2: Tyr Drehkolbengebläse im Maschinenraum einer Kläranlage

Der Betrieb von Tyr Drehkolbengebläsen kann auf verschiedene Arten gesteuert werden. Sie können über eine SPS-Steuerung an das Leitsystem der Kläranlage angeschlossen werden. Sinkt der permanent gemessene Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken unter einen Minimalwert, schaltet sich automatisch ein Gebläse ein und bleibt solange in Betrieb, bis der Maximalwert erreicht wird. Bei größeren oder mehreren Belebungsbecken können mehrere Tyr Drehkolbengebläse installiert sein, von denen, je nach Sauerstoffbedarf mehrere gleichzeitig in Betrieb sind oder abwechselnd betrieben werden, um bei allen Gebläsen ähnliche Betriebszeiten zu erreichen.

Beim frequenzgeregelten Drehkolbengebläse muss die Sauerstoffzufuhr nicht über die Betriebszeit der einzelnen Gebläse geregelt werden, sondern diese kann durch die Drehzahl und somit durch den erzeugten Volumenstrom eines Gebläses bestimmt werden. Mit einer Drehzahlregelung lässt sich der Sauerstoffeintrag in ein Belebungsbecken genauer dosieren. In der Praxis bedeutet dies, dass der Minimal- und Maximalwert enger beieinander liegen.


Fig. 3: Tyr Drehkolbengebläse von Busch

Einfachere Steuerungen ohne Frequenzumrichter sind ebenso möglich. Wenn beispielsweise zwei baugleiche Tyr Drehkolbengebläse zur Belüftung eines Belebungsbeckens zum Einsatz kommen, sind diese so ausgelegt, dass sie zusammen einen Volumenstrom erzeugen, der auf die höchste Schmutzfracht ausgelegt ist. Die Kläranlage Schlammersdorf-Vorbach in der Oberpfalz hat beispielsweise zwei Tyr Drehkolbengebläse im Einsatz. Beide Gebläse können mit zwei verschiedenen Drehzahlen betrieben werden. Je nach benötigter Sauerstoffzufuhr können sie mit voller Drehzahl oder mit abgestufter halber Leistung laufen. Dadurch ist ein Betrieb ohne Frequenzregelung mit vierfach abstufbarem Volumenstrom möglich, wodurch sich weitere Energieeinsparungen realisieren lassen.

Technikverantwortliche und Klärmeister sind von der Bedienerfreundlichkeit und der Zuverlässigkeit von Tyr Drehkolbengebläsen überzeugt. Für Jürgen Nass, Betriebsleiter der Kläranlage Rheinfelden-Herten, sind die Vorteile offensichtlich: „Die Ölstände in Getriebe und Lager lassen sich bei geschlossener Schalldämmhaube von außen über Schaugläser kontrollieren. Ein Ölwechsel kann einfach durchgeführt werden, da sowohl die Öleinfüllöffnungen als auch die Ölablasshähne nach dem Öffnen der Tür der Schalldämmhaube gut erreichbar sind. Der Ansaugfilter ist so angebracht, dass er nach vorne herausgenommen werden kann, ohne dass Verunreinigungen auf das Gebläse fallen können." Auch die Zuverlässigkeit der Gebläse  wird von Jürgen Nass gelobt: „Nach einem Jahr Betrieb kam es zu keinerlei Störung oder gar einem Ausfall eines Gebläses."


Fig. 4: Blick in die geöffnete Schalldämmhaube eines Tyr Drehkolbengebläses. Im Vordergrund die Öleinfüll- und Ablassöffnungen sowie die von außen sichtbaren Ölstand-Schaugläser


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