Energetische Optimierung der Membrankläranlage am Beispiel des Gruppenklärwerks Nordkanal
Kurzbeschreibung
Der Erftverband als Körperschaft öffentlichen Rechts ist in seinem Verbandsgebiet mit einer Größe von 1.900 Quadratkilometer für die Abwasserentsorgung, die Wasserversorgung, den Grundwasserschutz, den Schutz sensibler Gewässer und Feuchtgebiete sowie für den wasserwirtschaftlichen Interessenausgleich in der Region zuständig.
Das Gruppenklärwerk Nordkanal des Erftverbands mit der Membranbelebungsanlage ist für 80.000 Einwohnerwerte (EW) ausgelegt und damit eine der größten Kläranlagen mit dieser Technik in Europa. Vorteile der in die Belebungsanlage integrierten Membranfiltration gegenüber der konventionellen biologischen Behandlung sind die Einhaltung der hygienischen Parameter der Badegewässerrichtlinie im Ablauf, das geringere notwendige Volumen des Belebungsbeckens, Wegfall der Nachklärung, suspensionsfreier Ablauf sowie die Erweiterbarkeit der bestehenden Anlage und Erhöhung der Reinigungsleistung ohne aufwendige Bauten. Bisher war der hohe Energiebedarf der wesentliche Nachteil dieser Technik. Der durchschnittliche spezifische Energieverbrauch der gesamten Membranbelebungsanlage Nordkanal lag in den letzten Betriebsjahren im Bereich zwischen 0,9 und 1,0 Kilowattstunden pro Kubikmeter.
Mit diesem Vorhaben sollte der Energiebedarf durch eine umfangreiche energetische Optimierung unter Einbeziehung von Investitionen und verfahrenstechnischen Änderungen um mindestens 20 Prozent reduziert werden. Vorgesehen waren der Austausch der Gebläse für die Nitrifikationsbelüftung gegen effizientere Aggregate, die Nachrüstung des Sandfanggebläses, der Rührwerke und des Gebläses der Cross-Flow-Belüftung mit verbesserten Steuerungseinrichtungen, die Änderung der Abwasserverteilung zur besseren Auslastung der Belebungsbecken und ein effizienteres Schlammmanagement.
Durch dieses Maßnahmenpaket sank der spezifische Energiebedarf auf etwa 0,65 Kilowattstunden pro Kubikmeter. Das Ziel des Vorhabens wurde damit deutlich übertroffen. Der Energiebedarf der Kläranlage liegt trotz der wesentlich höheren Reinigungsleistung nach Umsetzung der Maßnahmen nur unwesentlich über dem Durchschnittswert konventioneller Kläranlagen.
Die jährlich erzielte Stromverbrauchssenkung liegt bei etwa 2.000 Megawattstunden und bezogen auf den bundesdeutschen Strommix sinken die CO2-Emissionen um etwa 1.200 Tonnen pro Jahr.
Mit dem Vorhaben wird gezeigt, dass erhöhte Anforderungen an die Reinigungsleistung mit den eingesetzten Techniken erfüllt werden können, ohne den Nachteil des wesentlich erhöhten Stromverbrauchs in Kauf nehmen zu müssen. 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.