Abwässer aus Industriebetrieben stellen die Kläranlagen vor zusätzliche Herausforderungen im Bezug auf schwer abbaubare, hemmende oder sogar toxische Inhaltsstoffe und extreme Nährstoffverhältnisse. Dafür sind hochentwickelte Abwasserreinigungsverfahren und entsprechend leistungsfähige Steuer- und Regelkonzepte notwendig.
Statische Bemessungsansätze für die Dimensionierung von kommunalen Kläranlagen sind hierfür nicht ausreichend. Invent wendet daher seit vielen Jahren auf diesem Gebiet dynamische Simulationsmodelle an, mit dem Fokus auf die hier vorgestellte Variante des Sequencing Batch Reactor (SBR).
Der SBR-Prozess
Die bestehende SBR-Prozesstechnologie wurde von Invent unter Verwendung von dynamischen Simulationsmodellen weiterentwickelt um Zuverlässigkeit, Energieeinsparungen und verbesserte Ablaufwerte zu erreichen und wird als Invent iSBR angeboten. Der Sequencing Batch Reactor zeichnet sich durch seine gewöhnlich chargenweise Befüllung (Batch) und seine periodisch wiederkehrende Abfolge von Prozessphasen (Sequencing) in einem oder mehreren Becken (Reactor) aus. Die biologische Reinigung des Wassers und die Abtrennung des Belebtschlamms vom gereinigten Abwasser finden in ein und demselben Becken statt. Dabei werden pro Tag meist mehrere Zyklen durchlaufen. Durch Steuerung von Zulauf und Abzug sowie Regelung von anaeroben, anoxen und aeroben Prozessphasen durch Rühren und Belüften werden gezielt verschiedene Reinigungsschritte durchlaufen.
Am Zyklusbeginn wird die in der vorhergehenden Sedimentations- und Dekantierphase abgesetzte Biomasse suspendiert und zunächst mit dem frischen Zulauf unter anoxen oder anaeroben Bedingungen homogenisiert und anschließend belüftet. Nach der Belüftung sorgt eine kurze intensive Rührphase für die Entgasung und ein gutes Absetzen des Belebtschlamms. In der Dekantierphase danach kann das gereinigte Wasser aus dem Reaktor an der Oberfläche abgezogen werden.
Essentieller Garant für die erfolgreiche Umsetzung des simulierten Prozesses ist, dass die im Modell verwendeten Randbedingungen im späteren Betrieb exakt eingestellt werden können. Wichtige Randbedingungen wie vollständige Durchmischung, effektiver Sauerstoffeintrag und gutes Absetzverhalten werden von Invent
in seinem iSBR-Konzept mit dem Einsatz eigener, spezialisierter Maschinentechnik sichergestellt.
Hauptaufgaben Rühren und Belüften
In den anoxen oder anaeroben Phasen des Prozesses wird eine exzellente Durchmischung des Beckeninhalts durch den Betrieb des Hyperclassic-Rühr- und Begasungssystems im reinen Rührmodus gewährleistet. Es handelt sich hierbei um ein mechanisches Belüftungssystem mit bodennah eingebautem, hyperboloidförmigem Rührkörper und trocken aufgestelltem Antrieb. Es wurde im Gegensatz zu anderen Produkten nicht ausschließlich für den Zweck der Sauerstoffzufuhr, sondern auch für die Aufgabe der Durchmischung entwickelt und speziell auf die Erfüllung dieser Doppelaufgabe zugeschnitten.
Der Hyperboloid-Rührkörper rotiert in Bodennähe und erzeugt hierbei eine radial nach außen gerichtete Bodenströmung. Diese ist vor allem in Bodennähe stark turbulent und wirbelt dadurch Ablagerungen wirkungsvoll auf. An der Wand steigt die Strömung nach oben bis zur Wasseroberfläche und dann zurück Richtung Rührwerk. Durch diese Gesamtströmung wird eine intensive Durchmischung des Beckeninhalts mit allen Zuläufen bewirkt.
Durch eine flexible Drehzahlsteuerung können unterschiedliche Rührintensitäten für den Betrieb des iSBR eingestellt werden. Resuspendierung nach der Absetzphase, schnelle Homogenisierung zur Entgasung nach der Belüftung oder auch nur eine lokale Durchmischung im sohlnahen Bereich. Im Begasungsbetrieb wird zusätzlich Luft unter den Hyperboloid-Rührkörper eingeblasen. Dies geschieht über eine separate Rohrleitung, die von einer Gebläsestation außerhalb versorgt wird. Unter dem rotierenden Rührkörper, der mit speziellen Scherrippen ausgestattet ist, entweicht die Luft, wird in kleinste Bläschen zerrissen und intensiv mit dem Abwasser vermischt.
Durch die intensive Durchmischung während der Belüftung mit dem Hyperclassic-Rühr- und Begasungssystem kommt es zu hohen Alpha-Werten, also sehr gutem Sauerstoffzufuhrvermögen im Abwasser-Belebtschlamm Gemisch. Außerdem wird eine kurzfristige Verdünnung etwaiger schädlicher Zuströme gesichert und die Bildung von Schwimmschlamm im iSBR unterbunden.
Klarwasserabzug
Für das Dekantieren des Klarwassers kommt das iDec-Dekantiersystem zum Einsatz, eine T-förmige Edelstahlkonstruktion, bestehend aus Kollektorkopf, Ablaufrohr und Rohrdrehgelenk, zur Installation an der Beckenwand. Mithilfe einer Winde und Steuerungseinheit an der Beckenkrone wird die Position des Kollektorkopfs im Becken gesteuert, sodass dieser der sinkenden Wasseroberfläche folgt und das Klarwasser gleichmäßig abzieht. Die besondere strömungsmechanisch optimierte Bauform verhindert lokale Geschwindigkeitsspitzen über die gesamte Breite des Kollektorkopfs und eine Maximierung des Abzugsvolumenstroms durch niedrige Druckverluste.
Luftversorgung
Das iTurbo-Gebläse wurde speziell für die Luftversorgung von Belüftungssystemen in der Abwasserreinigung entwickelt und ist auf besonders hohe Effizienz und Zuverlässigkeit ausgelegt. Es handelt sich um einen Radialverdichter mit individuell optimierten Präzisions-Rotationskörpern, die durch einen Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnet-Synchronmotor mit reibungsfreien Luftlagern angetrieben werden. Ein intelligentes Betriebskonzept mit mehreren Maschinen ermöglicht die Einstellung optimaler Betriebspunkte zur Effizienzmaximierung.
Effizienzmaximierung
Für die Nachreinigung des SBR-Ablaufs kann projektspezifisch notwendig sein, weitere abfiltrierbare Stoffe effektiv aus dem Klarwasser zu entfernen, z. B. für den direkten Einsatz zur Bewässerung. Der iFilt-Rautenfilter zeichnet sich durch hohe Abscheideleistungen und gleichzeitig hohe hydraulische Leistungsfähigkeit, beruhend auf dem Cross-Flow-Filtrations-Prinzip, aus.
Der Invent iSBR stellt ein intelligentes Gesamtkonzept dar. Er überzeugt durch individuelle und detaillierte Prozessauslegung für die Reinigung von Abwasser aus unterschiedlichsten Quellen und funktioniert sehr verlässlich. die Invent-Maschinentechnik realisiert dabei die notwendige Regelstrategie vollumfänglich.
Invent Umwelt- und Verfahrenstechnik GmbH, Erlangen
Halle A2, Stand 327
Invent Umwelt- und Verfahrenstechnik GmbH, Erlangen
Autorin: Nadine Klämpfl
Technical Sales,
Invent Umwelt- und
Verfahrenstechnik
Autorin: Franziska Ruecker
Marketing,
Invent Umwelt- und
Verfahrenstechnik
