Energieoptimierung der Kläranlage Blümeltal

Kurzbeschreibung

Die Kläranlage Blümeltal ist eine mechanisch-biologisch reinigende Kläranlage mit einer Ausbaugröße von 62.000 Einwohnerwerten (EW). Die derzeitige Ist-Belastung der Anlage liegt bei rd. 45.000 EW. Sie ist ein Beispiel für eine über Jahrzehnte gewachsene Anlage, deren Beckenanordnungen, Geometrien und Verfahrensführungen sich aus den stufenweisen Erweiterungen und der Lage im Gelände ergeben haben. Die biologische Stufe arbeitet nach dem Belebungsverfahren mit vorgeschalteter Denitrifikation zur Stickstoffelimination.

Der Fokus dieses Förderprojekts liegt auf der energetischen Optimierung der Kläranlage Blümeltal mit dem Ziel bei gleichbleibender hoher Reinigungsleistung den Energieverbrauch und die Betriebsmittel zu minimieren und somit Kosten zu sparen.

Hierzu wurde ein Gesamtkonzept erarbeitet, das die verschiedenen Stoffströme der Kläranlage ganzheitlich betrachtet. Die Neuerung dieses Verfahrens liegt in der Erstellung eines Lastprofils und seiner Nutzung. Die eigentliche Innovation besteht aus dem anlagenübergreifenden Gedanken, das Lastprofil der biologischen Reinigungsstufe als interaktiven Koordinator für den nachfolgenden Betrieb der Anlagenkomponenten zu verwenden. Das Mess-, Steuer-, und Regelkonzept ist mit der übergeordneten Lastprofilerkennung ausgestattet und greift zur Optimierung der Prozesse fracht- und nährstoffoptimierend ein. So kann das Verfahren interaktiv in die Abläufe einer Kläranlage eingreifen und die einzelnen Prozesse ideal aufeinander abstimmen. Die Kläranlage wird ganzheitlich betrachtet. Alle Stufen und ihre Wechselwirkungen werden in das Gesamtkonzept einbezogen.

Durch die Umsetzung der Maßnahmen konnte der spezifische Gesamtenergieverbrauchs von 37,8 auf 19,8 kWh/E*a und der spezifischen Energiebedarf für die Belüftung von 23 auf 7,8 kWh/E*a, gesenkt werden. Der jährliche Stromverbrauch ließ sich auf ein Viertel, von 1.000.000 Kilowattstunden auf 250.000 Kilowattstunden reduzieren. Aufgrund der intensivierten und gezielten biologischen Phosphatelimination (Nährstoffoptimierung) und einer Änderung der Fällmitteldosierstellen ließ sich der jährliche Fällmitteleinsatz auf ein Drittel, bezogen auf Aluminium von 12 Tonnen auf 4 Tonnen senken. Die erzielte Einsparung von jährlich 795.000 Kilowattstunden ergab eine Einsparung von 445 Tonnen CO₂-Äquivalenten. Mit Hilfe des Projektes ließ sich die CO₂-Bilanz der Stadt verbessern. Klimaschutzziele können eingehalten und eine Verbesserung der Gewässer konnte herbeigeführt werden.

Die Optimierung der Kläranlage Blümeltal zeigt, dass mit genauer Kenntnis der Kläranlage unter Anwendung verfahrenstechnischer Konzepte erhebliche Einsparpotentiale, nicht nur im Energieverbrauch, sondern auch im Betriebsmittelverbrauch und der Schlammproduktion umgesetzt werden können. Durch die Umsetzung des Verfahrens rückt das Ziel einer „energieautonomen Abwasserreinigungsanlage“ auch ohne Annahme von Co-Substraten in greifbare Nähe und stellt einen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauches und des CO₂-Ausstoßes dar. Große Teile des Konzeptes sind mit gezielter Modifikation auf andere Anlagen übertragbar. Das hat den Betreiber dazu veranlasst, die Kläranlage Felsalbe1 (38.000 EW) ebenfalls auf diesen Betrieb umzustellen.

Dieses Vorhaben wurde im Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ des Umweltinnovationsprogramms gefördert. Mit dem Förderschwerpunkt wurden innovative Projekte unterstützt, die energetische Ressourcen sowohl bei der Behandlung von Abwasser und Klärschlamm, als auch bei der Eigenenergieerzeugung erschließen.