Echtzeitüberwachung und -steuerung senkt Energieverbrauch um 95 %

Eine aktuelle Studie in einer Wasseraufbereitungsanlage zeigt, dass die Echtzeit­überwachung und -steuerung der Belüftung die Menge der Nährstoffe, die in den Hauptklärprozess rückgeführt wird, um 90 % und den Energieverbrauch um 95 % reduziert. Lesen Sie, wie die Xylem Lösung funktioniert.

Bediener und Techniker, die in Wasseraufbereitungsanlagen arbeiten, stehen aufgrund von Preiserhöhungen bei Energie und Chemikalien sowie zunehmend strengeren Grenzwerten bei der Wasseraufbereitung immer höheren Betriebskosten gegenüber. Viele Anlagen setzen Sensoren und Automation ein, um die Betriebskosten zu senken, die Kapitalausgaben zu begrenzen und die Aufbereitungsleistung zu verbessern.

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Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, wurde in einem aeroben Faulturm im Klärwerk in Green Lake im US-Bundesstaat Wisconsin eine umfangreiche Kontrollstudie durchgeführt. Durch eine verbesserte Prozesskontrolle konnten der Phosphor- und Stickstoffgehalt im Rücklauf in den Hauptklärprozess reduziert und der Energieverbrauch und die Beanspruchung des Gebläses gesenkt werden.

Hintergrund der Studie zur aeroben Schlammfaulung

Das Green Lake Klärwerk arbeitet mit dem kontinuierlichen biologischen Sanitaire ICEAS Advanced SBR System (durchschnittliche Durchflussrate = 0,2 MGD = 750 m3) mit aerober Schlammfaulung. Der Faulturm enthält feinblasige Diffusoren, Drehkolbengebläse und ein manuelles Teleskopventil zum Entnehmen von Proben. Die Feststoffe aus dem Faulturm werden zur Entwässerung und zum endgültigen Ausbringen zu einer Bandfilterpresse transportiert.

Der Faulturm hat vier, in Reihe angeordnete Zonen, zwei im östlichen und zwei im westlichen Faulturm. Der Belebtschlamm wird ca. alle zwei Stunden vom ICEAS System automatisch in den östlichen Faulturm gepumpt. Der Überstand aus dem Faulturm wird durch das Teleskopventil in das SBR System rückgeführt und an vier Tagen pro Woche manuell bewegt. Die Schlammpumpe wird verwendet, um einmal pro Woche den Schlamm aus dem westlichen Faulturm zu entfernen.

Xylems YSI Sensoren, OSCAR System und DINO Steuerung

Während der Durchführung der Studie wurden YSI Sensoren im östlichen und westlichen Faulturm zur Messung von NH4, NO3, K, DO und ORP installiert. Im östlichen Faulturm wurde zudem ein YSI Orthophosphat (PO4) Analysegerät (P700 Modell) installiert.

Der aerobe Faulturm wurde mit Xylems OSCAR System zur Prozessleistungsoptimierung mit der DINO Steuerung aufgerüstet, die automatisch die Belüftungszeit im Faulturm auf Grundlage der Kaliumwerte anpasst. Die DINO Steuerung wechselt zwischen aeroben, anoxen und anaeroben Bedingungen im Faulturm, um die gesamte Stickstoff- und Phosphorklärung zu optimieren und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren.

Das Ergebnis: verbesserte Nährstoffentfernung und Energieeinsparungen

Das OSCAR System mit DINO Steuerung ermöglichte die biologische Phosphorentfernung im Faulturm und reduzierte das in den ICEAS Prozess rückgeführte PO4 über Dekanter oder Feststoffentwässerung im Durchschnitt um 90 %. Diese Reduktion trug dazu bei, dass die Anlage den Bedarf an Chemikalien im Hauptklärprozess um mehr als 50 % reduzieren und dennoch den zulässigen Phosphorgrenzwert für Abwässer einhalten konnte.

Die DINO Steuerung ermöglichte zudem eine 100-prozentige Reduktion bei dem in den Hauptklärprozess rückgeführten NO3 im Vergleich zum früheren Betrieb, der kontinuierlich belüftet wurde. Der Energieverbrauch des Faulturmgebläses in der Green Lake Anlage wurde im Vergleich zum früheren Betrieb um 95 % reduziert. Die Gebläseenergie wurde von 36 % Spitzenlast auf 0 % geändert, was die Leistungsentgelte und die Kosten je Energieeinheit reduzierte.

Insgesamt reduzierte der aerobe, mit dem OSCAR System mit DINO Steuerung ausgerüstete Faulturm die in den Hauptklärprozess rückgeführte Stickstoff- und Phosphormenge um mehr als 90 % und den Energieverbrauch um mehr als 95 %.

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