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www.dwa.de/KA<br />
2/12<br />
Vom Klärwerk<br />
zum Sonnentempel<br />
Betrieb von<br />
Regenüberlaufbecken<br />
Energieanalyse<br />
Tag der offenen Tür<br />
Preiswerte Reinigung<br />
von Rinnen<br />
Polizeiberichte<br />
Dynamische<br />
Prozessregelung<br />
Trocknung von Faulgas<br />
Automatische<br />
Beckenreinigung<br />
Überwachung von<br />
Energieverbräuchen<br />
Jubiläumsausgabe<br />
des <strong>Betriebs</strong>tagebuchs<br />
42. Jahrgang · Nr. 2 · April 2012<br />
<strong>Info</strong>rmationen für das<br />
<strong>Betriebs</strong>personal von Abwasseranlagen<br />
<strong>Betriebs</strong> -<strong>Info</strong>
1938 Inhalt/Impressum<br />
<strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong><br />
<strong>Info</strong>rmationen für das <strong>Betriebs</strong>personal<br />
von Abwasseranlagen<br />
Inhalt April 2012<br />
Titelseite: Ein Langsandfang wurde zum Rosen- und Lavendelbeet<br />
umfunktioniert, ehemalige Kläranlage Bad Höhenstadt.<br />
(Foto: Hannes Felber, Traunreut)<br />
Impressum<br />
Das <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> erscheint jeweils im Januar,<br />
April, Juli und Oktober eines jeden Jahres.<br />
Für DWA-Mitglieder wird es der KA – Korrespondenz<br />
Abwasser, Abfall als Beilage zugelegt.<br />
Herausgeber:<br />
DWA Deutsche Vereinigung für<br />
Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.<br />
in Zusamenarbeit mit dem ÖWAV und dem VSA<br />
Postfach 11 65, D-53758 Hennef,<br />
Tel.: (02242) 872-333<br />
Fax: (02242) 872-135<br />
Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier<br />
mit 100% Recyclingfasern.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Redaktion:<br />
Dipl.-Ing. (FH) Manfred Fischer,<br />
Unterbrunner Straße 29, D-82131 Gauting<br />
Tel./Fax: (0 89) 8 50 58 95<br />
E-Mail: fi scher.gauting@web.de<br />
Dr. Frank Bringewski, Hennef<br />
(v. i. S. d. P.)<br />
Anzeigenleitung:<br />
Andrea Vogel<br />
Tel.: (0 22 42) 872 129<br />
Fax: (0 22 42) 872 151<br />
E-Mail: vogel@dwa.de<br />
Fachbeiträge<br />
Vom Klärwerk zum Sonnentempel 1939<br />
Betrieb von Regenüberlaufbecken – Teil 3 1941<br />
Energieanalyse: Es hat sich gelohnt! 1945<br />
Großes Interesse beim Tag der offenen Tür 1949<br />
Preiswerte Ersatzlösung 1950<br />
Aus Polizeiberichten<br />
Dynamische Prozessregelung mittels<br />
1951<br />
ISE-Sensoren senkt Energiekosten 1954<br />
Keinen Ärger mit dem Kondensat<br />
dank offener Schleuse 1958<br />
Automatische Reinigung von<br />
Mischwasserrückhaltebecken 1960<br />
Energieeinsparung durch<br />
Überwachung der Einzelverbräuche 1965<br />
Rainer Münzer verabschiedet 1952<br />
Jubiläumsausgabe des <strong>Betriebs</strong>tagebuchs<br />
bei Hirthammer erschienen 1953<br />
DWA-Veranstaltungskalender 1970<br />
Verlag:<br />
GFA<br />
Postfach 11 65, D-53773 Hennef<br />
Tel.: (02242) 872-190<br />
Fax: (02242) 872-151<br />
E-Mail: bringewski@dwa.de<br />
Internet: www.dwa.de<br />
Satz:<br />
DWA<br />
Einsendungen erbeten an die Redaktion.<br />
Nachdruck nur mit Genehmigung des Verlages.
Fachbeiträge<br />
Vom Klärwerk zum Sonnentempel<br />
Vor etwa fünf Jahren wurde das Klärwerk in Bad Höhenstadt, einem<br />
ehemaligen Kurort in der Nähe von Passau, aufgelassen und<br />
das Abwasser zur größeren Kläranlage der Gemeinde Ruhstorf<br />
übergeleitet. Seitdem steht die Tropfkörperanlage still und kam<br />
so langsam in Vergessenheit. Wer sollte sich auch für eine alte<br />
Abwasserreinigungsanlage interessieren (Abbildung 1)?<br />
Abb. 1: Das alte Schreiber-Klärwerk<br />
Da hatte der rührige Präsident des VBL (Verein zur Förderung<br />
des Ansehens der Blut- und Leberwürste), Erwin Achatz, die<br />
Idee, einen Heimatverein zu gründen. Für diesen Verein sollte<br />
es möglich sein, sich als Träger für eine sinnvolle Nutzung des<br />
alten Klärwerks einzusetzen. Immerhin liegt das Bauwerk in<br />
idyllischer Lage am Rand des ehemaligen königlichen Kurparks,<br />
da muss sich doch der Rundbau mit neuem Leben füllen<br />
lassen. Etwa ein kleines Kommunikationszentrum für die Bevölkerung<br />
mit verschiedenen Attraktionen.<br />
Natürlich, ohne Umbau und entsprechende finanzielle Mittel<br />
geht das nicht. Nach anfänglichen Schwierigkeiten ließen sich<br />
die Markträte von den Plänen des Heimatvereins mit seinem<br />
Vorsitzenden überzeugen. Auch das Amt für Ländliche Entwicklung<br />
Niederbayern stellte Geldmittel zur Verfügung. Sogar die<br />
Regierung von Niederbayern war damit einverstanden, diesen<br />
„privilegierten Bau“ einer anderen Nutzung zuzuführen. Schließlich<br />
würde dieser Umbau auch für Bayern etwas Einmaliges bedeuten.<br />
Das war schon ein zugkräftiges Argument.<br />
Also machte man sich ans Werk. Die Schlammleitungen<br />
mussten abgeschweißt, die Lavaschlacke entfernt und die<br />
Schlammtrichter entleert werden – eine mühselige Geschichte<br />
und sicher keine schöne Arbeit. Aber in Gedanken konnte man<br />
sich dabei schöneren Dingen zuwenden, zum Beispiel über den<br />
zukünftigen Namen des Projekts nachzudenken. Wie zufällig<br />
erinnerte sich der Heimatverein, dass vor einigen Jahren in Bad<br />
Höhenstadt ein Kreisgrabenanlage entdeckt wurde, die etwa<br />
3500 v. Chr. errichtet worden war. Diese Altheimer Kultur wird<br />
als Sonnentempel bezeichnet. Sein kreisförmiger Grundriss<br />
gleicht dem des Klärwerks, und somit war der Name gefunden.<br />
In knapp einem Jahr wurde jetzt ein neuer Sonnentempel<br />
geschaffen, und der kann sich wahrlich sehen lassen.<br />
Abb. 2: Kleines Dorfmuseum<br />
Im Erdgeschoss des Rundbaus entsteht ein Dorfmuseum, das<br />
über die Geschichte des ehemaligen königlichen Schwefel- und<br />
Moorbades erzählt. Aber auch Raritäten aus der Steinzeit und<br />
von den Kelten sind zu sehen (Abbildung 2).<br />
Im Obergeschoss haben sich die Initiatoren etwas ganz Besonderes<br />
einfallen lassen. Der Mehrzweckraum wird nämlich<br />
von dem kreisringförmigen Kragarm des ehemaligen Tropfkörpers<br />
abgedeckt, dessen Mitte durch eine Glaskuppel geschlossen<br />
ist. Das ergibt tolle Lichtverhältnisse (Abbildung 3). Der<br />
Raum inspiriert geradezu, Veranstaltungen jeder Art durchzuführen,<br />
die Atmosphäre verspricht immer einen Erfolg. Ausstellungen,<br />
Dichterlesungen, private Feiern, Fortbildungsseminare<br />
sind bereits für 2012 gebucht.<br />
Abb. 3: Ein Nachbarschaftstag im Tropfkörper<br />
Von der Dachterrasse aus kann man einen herrlichen Rundblick<br />
über das Dorf und die bäuerliche Landschaft genießen (Abbildung<br />
4). Der gesamte Bau soll die „Lebensordnung nach<br />
Kneipp“ darstellen.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1939
1940 Fachbeiträge<br />
Abb. 4: Auf dem Sonnendach<br />
Im Rechengebäude sind eine kleine Teestube und die Toiletten<br />
untergebracht. Selbstverständlich ist das WC behindertengerecht<br />
eingerichtet. Ein Rosenbeet mit Lavendel im Landsandfang<br />
– auf die Idee muss man erst einmal kommen (siehe Titelbild)!<br />
Auf den ehemaligen Trockenbeeten sind jetzt Heilkräuter zu<br />
finden. 15 verschiedene Pflanzen und 800 Blumenzwiebeln haben<br />
Platz gefunden. Sitzgelegenheiten laden hier zum Rasten<br />
und beobachten ein (Abbildung 5). Außerhalb des Zauns befinden<br />
sich jetzt ökologische Ausgleichsflächen. Dank der liebevollen<br />
Details ist das Projekt ein richtiges Schmuckstück geworden.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Abb. 5: Gemütlichkeit im Rahmen der Trockenbeete<br />
Zur Eröffnung des Sonnentempels am 20. November 2011 kamen<br />
rund 1000 Besucher, überwiegend Bürger aus der Gemeinde,<br />
aber auch auswärtige Besucher wurden angelockt. Ein voller<br />
Erfolg, auf dem der Heimatverein stolz sein kann. Unter dem<br />
Motto „Verklärtes um den Advent“ war die Eröffnung mit einem<br />
Weihnachtsmarkt verbunden. Kurze Zeit später am Nikolaustag<br />
war das Interesse nicht weniger groß. Das eigentliche Fest mit<br />
der offiziellen Einweihung ist für den Mai 2012 vorgesehen.<br />
Auch wir von der Kläranlagen-Nachbarschaft Passau-Süd<br />
waren neugierig und durften das „renovierte Klärwerk“ schon<br />
vorzeitig besichtigen. Wir nutzten den Vortragsraum für einen<br />
Teil unseres Nachbarschaftstages, denn schon die Ausstrahlung
Fachbeiträge<br />
des Raums regte zu lebhaften Diskussionen an. Wer hat schon<br />
die Möglichkeit, einen Nachbarschaftstag im Tropfkörper<br />
durchzuführen (Abbildung 6)!<br />
Zum Schluss möchte ich mich bei Erwin Achatz bedanken,<br />
der mit Fotos und Hintergrundinformationen wesentlich zu<br />
diesem Bericht beigetragen hat.<br />
Autor<br />
Dipl.-Ing. (FH) Hannes Felber, Traunreut<br />
Lehrer der Nachbarschaft Nr. 211<br />
E-Mail: Hannes.Felber@t-online.de<br />
Betrieb von Regenüberlaufbecken – Teil 3 *)<br />
5 Ranking der Überlaufaktivität<br />
Die „Königsdisziplin“ ist schließlich, aus den vorhandenen Daten<br />
die Überlaufhäufigkeiten und -dauern zu ermitteln und<br />
über eine Rankingkurve darzustellen (Abbildung 10). Aus der<br />
Einstufung der Messdaten können sich Konsequenzen für den<br />
Betrieb ergeben. In jedem Fall ist es notwendig, den möglichen<br />
Ursachen für ein auffälliges Entlastungsverhalten eines Regenbeckens<br />
nachzugehen.<br />
Zur Ermittlung der Entlastungsaktivität wurde den Betreibern<br />
in Baden-Württemberg mit den Arbeitsmaterialien „Messung<br />
des Entlastungsverhaltens bei Regenüberlaufbecken“ [11]<br />
ein sehr gutes und wichtiges Instrument an die Hand gegeben<br />
und man möchte meinen, dass damit bereits alles getan ist.<br />
Man wird aber auf Dauer (und im Einzellfall bereits von Anfang<br />
an) falsche Rankingkurven erhalten, wenn nicht zwei<br />
wichtige Punkte beherzigt werden:<br />
1. Plausibilitätskontrolle der gewonnenen Daten,<br />
2. regelmäßige Überprüfung der Messeinrichtungen.<br />
Abb. 6: Die Mannschaft der Nachbarschaft vor dem Sonnentempel<br />
Abb. 10: Ranking-Kurve für die Anzahl der Tage mit Überlauf<br />
pro Jahr für Fang- und Durchlaufbecken [11, 12]<br />
*) Teil 2 ist erschienen in KA-<strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> 1/2012, Seite 1925–1928<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1941
1942 Fachbeiträge<br />
a) Übersicht b) Detailbetrachtung<br />
Abb. 11: Beispiel einer Plausibilitätskontrolle<br />
5.1 Plausibilitätskontrolle der gewonnenen<br />
Daten [10]<br />
Es gibt mittlerweile eine Vielzahl an Prozessleitsystemen bzw.<br />
Datenauswertprogrammen, die eine einfach zu bedienende<br />
und fortlaufende Auswertung der Entlastungsaktivität ermöglichen.<br />
Dabei ist die Messung auszuwählen, über welche die<br />
Mischwasserentlastung erfasst wird, und die Höhe der Schwelle<br />
in Bezug auf die ausgewählte Messung. Fertig, das Auswerten<br />
der Entlastungsaktivität kann beginnen.<br />
Wirklich fertig? Nach Meinung des Verfassers ist es unabdingbar,<br />
dass die Daten für die automatisierte Auswertung der<br />
Entlastungsaktivität, bevor sie eingegeben werden, einer Plausibilitätskontrolle<br />
anhand mindestens eines real aufgezeichneten<br />
Regens unterzogen werden. Eine solche Plausibilitätskontrolle<br />
wird im Folgenden dargestellt.<br />
Das Grundprinzip der Plausibilitätskontrolle ist, dass die bei einem<br />
Regen ermittelten Ganglinien mit der Bauwerksgeometrie<br />
verglichen werden, was eine genaue Vermessung des Bauwerks,<br />
zumindest der markanten Punkte Überlaufschwelle, Trennbauwerksschwelle<br />
und 0-Punkt der Messungen, voraussetzt.<br />
Bauwerk: Fangbecken im Nebenschluss<br />
Tabelle 2 zeigt Ergebnisse von Messungen an einem Fangbecken<br />
im Nebenschluss. Dabei zeigt sich, dass die Trennbauwerksschwelle<br />
bei ca. 1,34 m liegt und dass die Differenz der<br />
0-Punkte der Messungen ca. 1,88 m ausmacht (gleichbleibende<br />
Differenz der beiden Messungen beim Zusammenlaufen).<br />
Abbildung 11 zeigt ein Beispiel für eine Plausibilitätskontrolle.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Uhrzeit Messung<br />
TB<br />
Messung<br />
Becken<br />
16:19:11 1,38 0,1<br />
16:30:11 1,5 3,35<br />
16:43:11 2,35 4,23<br />
16:46:11 2,38 4,25<br />
16:49:11 2,38 4,26<br />
19:06:11 2,21 4,08<br />
19:28:11 2,13 4<br />
19:35:11 1,34 3,22<br />
Bemerkung<br />
Beginn<br />
Beckeneinstau<br />
Beginn<br />
Zusammenlaufen<br />
Messungen<br />
Zusammenlaufen<br />
Messungen<br />
Zusammenlaufen<br />
Messungen<br />
Zusammenlaufen<br />
Messungen<br />
Zusammenlaufen<br />
Messungen<br />
Zusammenlaufen<br />
Messungen<br />
Entkopplung<br />
Messungen<br />
Tabelle 2: Messungen an einem Fangbecken im Nebenschluss.<br />
Datum: 15. Mai 2009, eingesetzte Messtechnik: Drucksonde<br />
Trennbauwerk (TB), Drucksonde Becken<br />
Erläuterung<br />
Sobald das Becken bis zur Trennbauwerksschwelle gefüllt ist,<br />
laufen die Messungen WS-TB und WS-Becken miteinander, das<br />
heißt, die Differenz der Wasserstände ist in diesem Bereich immer<br />
gleich und entspricht dem Abstand der 0-Punkte der beiden<br />
Messungen (Tabelle 3). Im Lauf der Auswertungen wurde<br />
festgestellt, dass die Höhe der Schwellen bei der Entleerung<br />
besser zu erkennen sind als bei der Beckenbefüllung, da am<br />
Anfang das Regenereignisses die Dynamik und damit die Änderungen<br />
des Wasserstands zu groß sind. In obigem Fall bleibt<br />
der Wasserstand des Beckens beim Abklingen des Mischwasserzuflusses<br />
an der Trennbauwerksschwelle „hängen“. Genau dieser<br />
Punkt entspricht der Höhe der Trennbauwerksschwelle in<br />
Bezug auf die jeweilige Messung. Über diese Höhen erfolgt<br />
dann die Plausibilitätskontrolle mit der Beckengeometrie.
Fachbeiträge<br />
Messort Messwert<br />
Drucksonde<br />
Becken-Unterkante<br />
220,73 mNN<br />
Drucksonde<br />
Trennbauwerk-Unterkante<br />
222,62 mNN<br />
Schwelle Trennbauwerk 223,97 mNN<br />
Schwelle Entlastung 224,95 mNN<br />
Schlussfolgerung Wert<br />
Abstand Messungen 0-Punkt 1,89 m<br />
Abstand WS Becken zu Schwelle TB 3,24 m<br />
Abstand WS TB zu Schwelle TB 1,35 m<br />
Abstand WS Becken zu Schwelle Entlastung 4,22 m<br />
Abstand WS TB zu Schwelle Entlastung 2,33 m<br />
Tabelle 3: Messwerte und daraus berechnete Werte<br />
Anmerkung: Bei Bauwerken mit nur einer Messung empfiehlt<br />
es sich, die Ganglinie der Beckenentleerung nach Knickpunkten<br />
zu untersuchen. In der Regel steht ein Knickpunkt für eine<br />
Änderung der Geometrie des Bauwerks, sodass man über diesen<br />
Weg Höhen für die Plausibilitätsprüfung erhält.<br />
5.1.1 Plausibilitätsprüfung<br />
Messpunkt nach<br />
Ganglinie<br />
Abstand Messungen<br />
0-Punkt<br />
Abstand WS TB<br />
zu Schwelle TB<br />
1,88 m<br />
(15.05.09)<br />
Tabelle 4: Plausibilitätsprüfung<br />
nach Bauwerksdaten<br />
Bewertung<br />
1,89 m i. O.<br />
1,34 m 1,35 m i. O.<br />
Tabelle 4 zeigt ein Beispiel, in dem Plausibilität für WS-TB und<br />
WS-Becken gegeben ist.<br />
5.1.2 Eingestellte Werte<br />
Im Prozessleitsystem werden die in Tabelle 5 genannten Werte<br />
für die Datenauswertung eingetragen. Aus hydrologischen<br />
Gründen kann es im Verlauf eines Regens kurzzeitig zu mehr-<br />
fachem Überlaufen kommen. Diese Schwankungen erfordern<br />
eine Hysterese. Zum Vergleich der Messwerte von mehreren<br />
Anlagen wird einheitlich ein Wert von 5 cm empfohlen. Eine<br />
genaue Erläuterung hierzu findet sich in [11].<br />
Messpunkt Messgerät Messwert<br />
Beckeneinstau WS-TB 1,35 m<br />
Beckenüberlauf WS-TB 2,33 m<br />
Tabelle 5: Ins Prozessleitsystem eingegebene Werte<br />
6 Regelmäßige Überprüfung der<br />
Messeinrichtungen<br />
Insbesondere bei den Drucksonden ist bekannt, dass die Messung<br />
einer Drift unterliegt, sodass es zwingend notwendig ist,<br />
diese Messungen in regelmäßigen Abständen (zum Beispiel<br />
jährlich) zu überprüfen (Abbildung 12). Es empfiehlt sich, dabei<br />
die gesamte Messkette bis zum Prozessleitsystem zu betrachten.<br />
Ein sehr praktisches Hilfsmittel ist der Leitfaden des<br />
Bayerischen Landesamtes für Umwelt [12].<br />
Abb. 12: Anleitung zur Prüfung einer Drucksonde<br />
Die Notwendigkeit der Überprüfung einer Messeinrichtung<br />
setzt voraus, dass diese auch überprüfbar ist. Oftmals sind speziell<br />
Drucksonden so eingebaut, dass sie nur mit großem Aufwand<br />
geprüft werden können. Normalerweise ist bei solchen<br />
Messungen aus Arbeitssicherheitsgründen der Einsatz von zwei<br />
bis drei Personen notwendig. Sind viele Regenüberlaufbecken<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1943
1944 Fachbeiträge<br />
= viele Messstellen vorhanden, wird schnell deutlich, dass dieser<br />
Aufwand vom <strong>Betriebs</strong>personal im Grunde nicht geleistet<br />
werden kann. Es lohnt sich aber, darüber nachzudenken, ob<br />
man die Messstelle eventuell überprüfungsfreundlicher gestalten<br />
kann (Abbildungen 13 und 14). Das Ziel sollte sein, dass so<br />
viele Messstellen wie möglich so ausgelegt sind, dass zur Überprüfung<br />
ein Einstieg ins Bauwerk nicht notwendig ist.<br />
Abb. 13: Beispiel für gute Zugänglichkeit<br />
Abb. 14: Beispiel für schlechte Zugänglichkeit (kann aber<br />
umgebaut werden)<br />
Eine Überprüfung der Durchflussmessung muss ebenfalls vorgenommen<br />
werden. Nach EKVO hat diese alle fünf Jahre zu erfolgen.<br />
Geeignete Messinstrumente, um Gegenmessungen<br />
durchzuführen, sind am Markt verfügbar (Abbildung 15 zeigt<br />
exemplarisch ein System). Hierbei empfiehlt es sich, nicht nur<br />
künstlich für die Überprüfung einen Beckeneinstau vorzunehmen,<br />
sondern ein gesamtes reales Regenereignis aufzuzeichnen.<br />
Je nach Vordruck, das heißt Beckeneinstau, können sich<br />
Verhältnisse einstellen, die über einen „simulierten“ Beckeneinstau<br />
nicht gänzlich abgebildet werden können.<br />
7 Zusammenfassung<br />
Während die Optimierung der Kläranlagen auf der Grundlage<br />
von <strong>Betriebs</strong>daten mittlerweile gängige Praxis ist, findet eine<br />
Optimierung der Mischwasserbehandlungsanlagen bisher eigentlich<br />
nicht statt. Um den Betrieb der Mischwasserkanalisation<br />
optimieren zu können, muss als Grundlage das Personal<br />
vor Ort in der Lage sein, die gestellten Aufgaben erledigen zu<br />
können. Sicherheit und Dokumentation wurden als wesentliche<br />
Voraussetzungen hierfür genannt. Im Weiteren sind geeignete<br />
Bauwerke mit Fernwirktechnik und Datenaufzeichnung<br />
auszurüsten. Die technischen Voraussetzungen sind betriebssicher<br />
und kostengünstig vorhanden, ein Rankingverfahren zur<br />
Bewertung der Ergebnisse liegt ebenfalls vor. Die dabei gewon-<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
nenen Daten können zur Fremdwasserermittlung und vor<br />
allem zur Bewertung des Entlastungsverhaltens der Regenüberlaufbecken<br />
genutzt werden. Bevor man die Auswertung der Entlastungsaktivität<br />
über eine automatisierte Software durchführt,<br />
ist eine Plausibilitätskontrolle zwingend erforderlich.<br />
Aus Sicht des Gewässerschutzes und in Anbetracht der noch<br />
anstehenden Investitionen beim Bau von Mischwasserbehandlungsanlagen<br />
sollte die Auswertung der Regenereignisse an Regenüberlaufbecken<br />
über ein Rankingverfahren eine selbstverständliche<br />
Vorgehensweise werden. Das Aufzeigen von nutzbaren<br />
Optimierungsmöglichkeiten kann dazu führen, dass Investitionen<br />
vermieden werden. Es ist aber auch möglich, dass im<br />
Einzelfall Defizite aufgezeigt werden, die dazu führen, dass<br />
noch mehr gemacht werden muss, als ursprünglich geplant<br />
war. Das wäre dann aber nur ehrlich und konsequent.<br />
Dank<br />
Mit freundlicher Unterstützung der Stadt Vaihingen an der Enz<br />
Literatur<br />
[10] W. Lieb: Messung des Entlastungsverhaltens von Regenüberlaufbecken<br />
der Stadt Vaihingen an der Enz – Grundlagenermittlung,<br />
interne Auswertung, Stadt Vaihingen an<br />
der Enz, 2010<br />
[11] Umweltministerium Baden-Württemberg: Arbeitsmaterialien<br />
zur fortschrittlichen Regenwasserbehandlung in Baden-Württemberg<br />
– Messung des Entlastungsverhaltens<br />
bei Regenüberlaufbecken, 2007<br />
[12] Bayerisches Landesamt für Umwelt: Messdaten von Regenüberlaufbecken<br />
– Leitfaden für ihre Überprüfung und<br />
Wertung, Merkblatt Nr. 4.3/14, 2006<br />
Abb. 15: System zur Überprüfung der Durchflussmessung<br />
Autor<br />
Dipl.-Ing. Wolfgang Lieb, Ingenieurberatung<br />
Freudensteiner Straße 25<br />
75447 Sternenfels-Diefenbach – Deutschland<br />
Tel. +49 (0)7043 9591-79<br />
E-Mail: info@lieb-ib.de
Fachbeiträge<br />
Energieanalyse: Es hat sich gelohnt!<br />
Einleitung<br />
Die Kläranlage Ebersbach liegt im östlichen Sachsen in der Oberlausitz<br />
und behandelt das anfallende Abwasser der Städte Neugersdorf<br />
und Ebersbach. Das Einzugsgebiet wird zum Teil als<br />
Misch- und zum anderen als Trennsystem betrieben. Das anfallende<br />
Abwasser durchläuft auf der Kläranlage folgende Verfahrenschritte:<br />
Rechen, belüfteter Sandfang, Vorklärbecken, Belebungsbecken<br />
mit Denitrifikation/Nitrifikation und Nachklärbecken.<br />
Die Ausbaugröße der Kläranlage beträgt 33 000 EW.<br />
Aufgrund des demographischen Wandels liegt die mittlere<br />
Auslastung der Anlage in zwischen bei rund 60 %. Insbesondere<br />
wegen dieser Unterbelastung und der ständig steigenden<br />
Energiekosten wurde für die Kläranlage eine Energieanalyse<br />
erstellt. Schwerpunkt dabei war es, die Hauptverbrauchsstellen<br />
zu ermitteln, um daraus Maßnahmen zur Energie- und Kostenreduzierung<br />
abzuleiten.<br />
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Veranlassung<br />
Die Energieanalyse ergab, dass die Rücklaufschlammpumpen in<br />
den Belebungsbecken außerhalb des Normalbereichs arbeiten.<br />
Zielstellung ist jedoch, einen möglichst effizienten Betrieb zu gewährleisten<br />
und Energie einzusparen. Als Zielvorgabe wurde das<br />
Erreichen des Normalbereichs mit 4,5 kWh/(EW �a) und ein<br />
verstopfungsfreier Betrieb angesetzt.<br />
Ist-Stand:<br />
Bauteil bzw.<br />
-gruppe<br />
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Kennzahl<br />
Einheit<br />
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Normalbereich<br />
2.3 RS-Pumpen 8,6 kWh/(EW 120 × a) 1 4,5<br />
Zielvorgabe:<br />
Bauteil bzw.<br />
-gruppe<br />
Kennzahl<br />
Einheit<br />
Normalbereich<br />
2.3 RS-Pumpen 4,5 kWh/(EW 120 × a) 1 4,5<br />
Laut Zielvorgabe lassen sich bereits rund 10 % der Gesamtenergie<br />
der Kläranlage einsparen, wenn diese Maßnahme umgesetzt<br />
und der Normalbereich erreicht wird.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1945
1946 Fachbeiträge<br />
Grundlagenermittlung<br />
Für die Ermittlung der Grundlagen wurden das Rohrleitungssystem<br />
der Rücklaufschlammpumpen neu berechnet und der<br />
tatsächliche Abwasseranfall der Kläranlage Ebersbach herangezogen.<br />
Basierend auf der Berechnung wurden entsprechende<br />
Angebote für die Pumpen inklusive Einbau eingeholt.<br />
Der anschließende Kennzahlenvergleich (W/m³ Rücklaufschlamm)<br />
von verschiedenen Pumpentypen und Pumpenhersteller<br />
ergab, dass für diesen Anwendungsfall die Flygt-N-Rad-<br />
Pumpen die geeigneten Aggregate sind (Abbildungen 1 und 2).<br />
Damit diese Ergebnisse auch in der Praxis bestätigt sind, wurde<br />
in Zusammenarbeit mit der Firma Flygt ein 100tägiger Probebetrieb<br />
vereinbart. In diesem Probebetrieb konnten dabei die<br />
in den Abbildungen 3 und 4 gezeigten <strong>Betriebs</strong>ergebnisse im<br />
Vergleich zur Altanlage erzielt werden (rote Linie alte Pumpe,<br />
grüne Linie neue Pumpe).<br />
Abb. 1: Flygt Pumpe<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Abb. 2: Das N-Rad mit hoher Verstopfungsfreiheit<br />
Abb. 3: Pumpenvergleich im gereinigten Zustand<br />
Abb. 4: Pumpenvergleich im ungereinigten Zustand
Fachbeiträge<br />
In den dargestellten Diagrammen werden folgende Dinge deutlich:<br />
Im gereinigtem Zustand ist die Fördermenge der Altanlage<br />
zu hoch.<br />
Im ungereinigtem Zustand (nach vier Wochen Betrieb) erbringt<br />
die Altanlage in etwa nur noch dieselbe Förderleistung<br />
wie die Neuanlage.<br />
Die Neuanlage ist deutlich energieeffizienter.<br />
Mit der Neuanlage kann auch nach mehrwöchigen Betrieb<br />
das benötigte Leistungsspektrum für die Kläranlage Ebersbach<br />
erbracht werden.<br />
Mit dem Probebetrieb wird deutlich, dass die neue Pumpe<br />
absolut keine Verstopfungserscheinungen aufweist.<br />
Als Ergebnis des Probebetriebs wurde im Jahr 2009 die erste<br />
und 2010 die zweite Rücklaufschlammpumpe durch eine Flygt-<br />
N-Rad-Pumpe ersetzt. Erstaunlich ist der Größenvergleich zwischen<br />
der alten Rücklaufschlammpumpe und neuen Rücklaufschlammpumpe<br />
(Abbildungen 5 und 6).<br />
Abb. 5: Alte Rücklaufschlammpumpe<br />
Abb. 6: Neue Rücklaufschlammpumpe<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1947
1948 Fachbeiträge<br />
Ergebnisse<br />
Als Ergebnis des Probebetriebs und umgerechnet auf die Umsetzung<br />
der Gesamtmaßnahme werden folgende Ergebnisse erzielt:<br />
Bauteil bzw.<br />
-gruppe<br />
Kennzahl<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Einheit<br />
Normalbereich<br />
2.3 RS-Pumpen 2,5 kWh/(EW 120 × a) 1 4,5<br />
Energie und <strong>Betriebs</strong>kostenbetrachtung<br />
Anlage<br />
Energiebedarf<br />
[kWh/a]<br />
Bezugspreis<br />
Elt.<br />
[€/kWh, 2010]<br />
Elt.-Kosten<br />
[€/a]<br />
Altanlage 156 804 0,10 15 680,40<br />
Neuanlage 45 026 0,10 4502,60<br />
Einsparung pro Jahr 11 177,80<br />
Amortisationszeit<br />
Investitionskosten [€ (netto)] 14 000,00<br />
<strong>Betriebs</strong>kostenersparnis [€ (netto)/a] 11 177,80<br />
Amortisation 1,25 Jahre<br />
Treibhausgasreduzierung<br />
Einsparung<br />
Energie<br />
CO 2e/kWh CO 2e-Reduzierung<br />
111 778 kWh 0,000605 t CO 2e/kWh 67,6 t CO 2e/a<br />
Zusammenfassung<br />
Dank den Erkenntnissen aus der Energieanalyse konnten für<br />
die Kläranlage Ebersbach Maßnahmen zur Energiereduzierung<br />
durchgeführt werden. Schon die erste Maßnahme „Optimierung<br />
der Rücklaufschlammpumpen“ brachte eine deutliche Reduzierung<br />
des Gesamtenergieverbrauchs der Kläranlage. Somit<br />
können künftig Bezugskosten für Energie und daraus resultierende<br />
Treibhausgasemissionen deutlich reduziert werden.<br />
Die Treibhausgasemissionen entsprechen ca. 18 Benzin-<br />
PKW mit einer Laufleistung von 20 000 km/a bei einem Verbrauch<br />
von 6,0 l/100km.<br />
Durch den verstopfungsfreien Betrieb der Pumpen konnte zusätzlich<br />
Reinigungsaufwand von ca. 40 h/a eingespart werden.<br />
Dieses positive Ergebnis aus der Umsetzung dieser Maßnahme<br />
sollten jeden Betreiber einer Abwasseranlage motivieren,<br />
Energieanalysen durchzuführen und anschließend die ermittelten<br />
Potenziale umzusetzen.<br />
Für die Kläranlage Ebersbach steht fest, dass wir in den<br />
nächsten Jahre weitere Maßnahmen umsetzen werden, um somit<br />
eine Gesamtreduzierung von ca. 40 % der Gesamtenergie<br />
zu erreichen.<br />
Langfristiges Ziel ist durch Änderung der Energiebereitstellung<br />
eine 100%ige Eigenversorgung der Kläranlage mit Elektroenergie.<br />
Autor<br />
Abwassermeister Felix Heumer<br />
Süd-Oberlausitzer Wasserversorgungs- und<br />
Abwasserentsorgungsgesellschaft mbH<br />
Äußere Weberstraße 43<br />
02763 Zittau<br />
Deutschland<br />
Tel. +49 (0)3583 5715-14<br />
E-Mail: Felix.Heumer@sowag.de
Fachbeiträge<br />
Großes Interesse beim Tag der<br />
offenen Tür<br />
Anlässlich des zehnjährigen <strong>Betriebs</strong>jubiläums des Reinhaltungsverbandes<br />
Region Neusiedler See – Westufer fand ein Tag<br />
der offenen Tür statt. Der Verband liegt im Burgenland in Österreich<br />
und betreut die neun Gemeinden Breitenbrunn, Donnerskirchen,<br />
Mörbisch, Oggau, Oslip, Purbach, Rust, Schützen<br />
am Gebirge und Winden.<br />
Wir hatten uns bei den Vorplanungen viele Gedanken gemacht,<br />
auf welche Weise wir unseren Bürgern und Kunden ein<br />
möglichst attraktives Programm bieten können. Natürlich wollten<br />
wir aber auch den Zuhausegebliebenen zeigen, was sie versäumt<br />
haben. Dazu war es wichtig, dass auch die Presse darüber<br />
berichtet. Also informierten wir schon im Vorfeld nahezu alle lokalen<br />
Blätter über das bevorstehende Ereignis. Mit einzelnen uns<br />
persönlich bekannten Journalisten wurde vorab Kontakt aufgenommen,<br />
um eine Berichterstattung sicherzustellen.<br />
Und die Presse war dabei:<br />
Burgenländische Volkszeitung<br />
Gewinner beim 10. Verbandsjubiläum<br />
Bezirksblatt Lokales<br />
10 Jahre Reinhalteverband Neusiedler See-Westufer<br />
Kurier Burgenland-Kompakt<br />
Zehnjähriges Jubiläum in Schützen am Gebirge<br />
Mehr als 200 Besucher kamen nach Schützen am Gebirge und<br />
überzeugten sich bei angenehmen Temperaturen von der hohen<br />
Qualität der Reinigung der Abwässer. Auch Vertreter der<br />
Landesregierung sowie aller Verbandsgemeinden waren vor<br />
Ort und freuten sich über die gelungene Veranstaltung.<br />
Mittels Kurzfilmpräsentation in HD-Qualität und Anlagenführungen<br />
wurde den Besuchern die Funktionsweise der Verbandskläranlage<br />
erklärt. Für Kinder gab es ein auf die Bedürfnisse<br />
verschiedener Altersgruppen zugeschnittenes Programm,<br />
das sowohl den Kleinsten als auch Schulkindern das Thema Abwasser<br />
und Reinhaltung des Wassers auf spielerische Art und<br />
Weise vermittelte (Abbildung 1).<br />
Abb. 1: Andreas, David und Christina waren beeindruckt vom<br />
Kurzfilm.<br />
Nach absolviertem Rundgang über das Anlagengelände genossen<br />
die Besucher die vorbereitete Verpflegung und das milde<br />
Herbstwetter. Die neu gestaltete <strong>Info</strong>-Broschüre stieß auf großes<br />
Interesse (Abbildung 2); sie ist für uns auch in Zukunft sehr<br />
nützlich, denn wir können damit unseren zahlreichen internationalen<br />
Besuchsdelegationen einen guten Überblick bieten, mit<br />
vielen technischen Details in deutscher und englischer Sprache.<br />
Abb. 2: Die neue <strong>Info</strong>broschüre des Reinhaltungsverbandes<br />
Als Abschluss der gut organisierten Veranstaltung wurde im<br />
Rahmen eines Gewinnspiels ein HD-TV-Gerät verlost. Der<br />
glückliche Gewinner, Thomas Meindl aus Oggau, konnte den<br />
Preis im Anschluss an die Veranstaltung in Empfang nehmen<br />
(Abbildung 3).<br />
Abb. 3: Geschäftsführer Giefing, Glücksengerl Christina und der<br />
strahlende Gewinner nach der Verlosung des Hauptpreises<br />
Autor<br />
Dipl.-Ing. Christof Giefing<br />
Reinhaltungsverband Region Neusiedler See – Westufer<br />
Pappelwiesen 1<br />
7081 Schützen/Geb., Österreich<br />
E-Mail: christof.giefing@rhv-nsw.at<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1949
1950 Fachbeiträge<br />
Preiswerte Ersatzlösung<br />
In der Kläranlage (12 000 EW) der Marktgemeinde Dinkelscherben<br />
im Landkreis Augsburg kam es immer wieder zu folgender<br />
Situation:<br />
Zwischen der Tauchwand und der Zahnreihe der Überlaufschwelle<br />
zum Ablauf aus den beiden Nachklärbecken setzte<br />
sich immer wieder Algenbewuchs fest, nicht nur für das Auge<br />
ein unschöner Anblick, denn öfters schon wurden die Algenteppiche<br />
über die Auslaufrinne in das Gewässer gespült. Hier<br />
mussten wir handeln.<br />
So dachten wir daran, zwei automatische Reinigungsbürsten<br />
zu montieren, wie wir sie auch für unser offenes Ablaufgerinne<br />
eingebaut haben. Nachdem wir einige Angebote verschiedener<br />
Firmen eingeholt hatten, wurde aber schnell klar, dass<br />
die Kosten-Nutzen-Analyse alles andere als günstig war. Das<br />
war finanziell nicht drin. Die Situation war aber immer noch<br />
die gleiche.<br />
Nun ging es ans Überlegen. Wie konnten wir verhindern,<br />
dass an diesen Stellen Algen aufwachsen können? Das Problem<br />
haben wir folgendermaßen gelöst:<br />
Abb. 1: Befestigung der Kette am Rundräumer<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
An den beiden Rundräumern haben wir jeweils einen Kunststoffkanister<br />
an einer Kette befestigt (Abbildung 1). Dabei achteten<br />
wir darauf, dass die Behälter genau die Breite der Rinne haben.<br />
Außerdem haben wir die Kanister mit einigen Litern Wasser als<br />
Ballast gefüllt. Durch die Bewegung der Rundräumer werden die<br />
Kanister nun durch den schmalen Bereich zwischen Zahnschwelle<br />
und Tauchwand gezogen, und auf diese Weise wird das<br />
Algenwachstum erfolgreich verhindert (Abbildung 2).<br />
Mit dieser Idee haben wir eine einfache kostengünstige Lösung<br />
gefunden, die fast zum Nulltarif (Gesamtkosten ca. 15 €) zu<br />
haben ist (Abbildung 3). Wir haben keinen Ärger mehr, und<br />
der Bürgermeister ist zufrieden.<br />
Abb. 2: Kanister, eingeklemmt zwischen Tauchwand und Zahnschwelle<br />
Abb. 3: Das gesamte<br />
benötigte Material<br />
Autor<br />
Klärwärter Erwin Gumpinger<br />
Kläranlage Dinkelscherben<br />
Marktstraße 100 – 86424 Dinkelscherben – Deutschland<br />
Tel. +(49) (0)8292 29-52<br />
Vielleicht ist Manchem dieser Vorschlag zu primitiv, doch nicht<br />
jeder kann sich eine technisch perfekte Lösung leisten.<br />
Die Redaktion
Fachbeiträge<br />
Aus Polizeiberichten<br />
Spätestens seit dem erfolgreichen Film „Der dritte Mann“ aus<br />
dem Jahr 1949, der als Schauplatz die Kanalisation von Wien<br />
nutzt, weiß man in der Unterwelt, wie gut sich ein Kanalnetz<br />
als Versteck eignet. Doch so einfach wie im Film scheint es<br />
nicht zu sein:<br />
Diamantenfund in der Kläranlage<br />
Kloten/Opfikon – Im November 1988 entdeckte ein Schweizer<br />
Kanalarbeiter ein verdächtiges Päckchen beim Entleeren seines<br />
Saugwagens auf der Kläranlage Kloten/Opfikon. Es waren<br />
mehrere mit Isolierband umwickelte kleine Säcklein. Der Finder<br />
brachte den Fund zum Polizeiposten. Dort wurde festgestellt,<br />
dass die Säcklein lupenreine Vollschliffdiamanten<br />
enthielten. Der Wert wurde auf rund 500 000 Euro geschätzt.<br />
Der Fund konnte auch nach Ausschreibung im Polizeianzeiger<br />
weder einem Eigentümer noch einer Straftat zugeordnet<br />
werden. Nach einer Frist von fünf Jahren wurde 1993 eine<br />
Strafuntersuchung gegen Unbekannt eingeleitet. 1998 sollten<br />
dann die Edelsteine zugunsten des Kantons Zürich verwertet<br />
und dem Finder ein Finderlohn ausgehändigt werden. Der Finder<br />
war jedoch nicht damit einverstanden und sah sich als<br />
rechtmäßigen Besitzer. Ein Zivilgericht kam zu dem Schluss,<br />
dass der Kläranlagenverband als Eigentümer des Fundes zu bezeichnen<br />
ist und bekam die Steine ausgehändigt. Der Verband<br />
erklärte sich bereit, dem Finder 20 % des Diamantenwerts,<br />
nach Abzug aller Aufwendungen, auszuhändigen.<br />
Eine neue Schätzung ergab allerdings nur noch einen aktuellen<br />
Wert von 30 000 Euro. Der Verband entschied deshalb,<br />
dem Finder 20 % der Steine auszuhändigen. Der Verband verkaufte<br />
seine Diamanten und bezahlte damit seine Anwalts-,<br />
Untersuchungs-, Schätzkosten und Bank-Depotgebühren. Bei<br />
nüchterner Betrachtung aller seiner Aufwendungen war für<br />
den Verband vom Fund nichts mehr übrig geblieben. Seinen<br />
„Erlös“ stellte der Kläranlagenverband großzügig für ein Naturschutzprojekt<br />
und ein Forschungsvorhaben im Bereich der Abwasserreinigung<br />
zur Verfügung.<br />
Die Frage nach der Herkunft der Steine und nach einem geheimnisvollen<br />
Versteck in der Kanalisation war inzwischen<br />
längst in Vergessenheit geraten. Doch vielleicht fand der Autor<br />
Hansjörg Schneider eine Antwort, denn er hat dieses Ereignis<br />
für seinen Kriminalroman „Silberkiesel“ herangezogen.<br />
Staatsanwaltschaft beantragt Haftbefehle<br />
gegen mutmaßliche Bankräuber<br />
Maselheim/Biberach – Nach der Festnahme von zwei Bankräubern<br />
noch am Tatort laufen die Ermittlungen der Biberacher Kriminalpolizei<br />
weiterhin auf Hochtouren. Am Montagmittag [14.<br />
November 2011] waren zwei Verdächtige in der Ortskanalisation<br />
von Maselheim festgenommen worden, nachdem sie vier<br />
Stunden zuvor die örtliche Raiffeisenbank überfallen und mehrere<br />
Tausend Euro Bargeld erbeutet hatten. Die bei dem Überfall<br />
anwesenden Bankbediensteten sowie Kunden blieben körperlich<br />
unverletzt, sind jedoch deutlich traumatisiert und werden von<br />
Fachleuten betreut. Der schnelle Fahndungserfolg der Polizei ist<br />
nicht zuletzt einigen Hinweisen aus der Bevölkerung zu verdan-<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1951
1952 Fachbeiträge<br />
ken. Zeugen hatten die nach der Tat zu Fuß flüchtenden Täter<br />
beobachtet und gesehen, wie diese in einiger Entfernung von der<br />
Bank in einem Abwasserkanal verschwunden sind. In enger Zusammenarbeit<br />
mit Fachleuten der Gemeinde Maselheim wurde<br />
das Rohrsystem daraufhin systematisch überprüft. Von Vorteil<br />
war, dass zufällig eine Fachfirma mit Kanaluntersuchungen beauftragt<br />
war und eine fahrbare Spezialkamera dabei hatte. Ein<br />
solches Gerät ermöglicht es, per Fernsteuerung Bilder aus dem<br />
Rohrsystem zu erhalten. Der Fahndungserfolg stellte sich gegen<br />
16 Uhr ein. Angehörige einer polizeilichen Spezialeinheit durchkämmten<br />
das Kanalsystem, was die Täter bewog, sich zu zeigen.<br />
Als der erste von unten einen Kanaldeckel in der Laupertshauser<br />
Straße öffnete, waren Polizeibeamte zur Stelle und nahmen den<br />
Beschuldigten nach kurzer Verfolgung fest. Wenig später zeigte<br />
sich der zweite Beschuldigte am selben Kanaldeckel und wurde<br />
ebenfalls ergriffen.<br />
Rainer Münzer verabschiedet<br />
Ein Urgestein der Nachbarschaften im DWA-Landesverband<br />
Nord hat seine ehrenamtliche Tätigkeit beendet. Schon bei<br />
der Gründung im Jahre 1978 war Rainer Münzer dabei. Nun<br />
hat er sich nach über 33 Jahren zurückgezogen – das ist rekordverdächtig!<br />
Rund 200 Nachbarschaftstage hat er im<br />
Raum Hildesheim – Alfeld – Peine in dieser Zeit durchgeführt<br />
– das soll ihm erst einer nachmachen. Die DWA weiß<br />
natürlich, was sie Rainer Münzer zu verdanken hat, und hat<br />
ihn schon vor Jahren mit der Ehrennadel ausgezeichnet.<br />
Nun wurde er offiziell am 5. Oktober 2011 in Lüneburg im<br />
Lehrerkreis verabschiedet. Der Landesverbandsvorsitzende,<br />
Prof. Dr.-Ing. Artur Mennerich, würdigte seine Verdienste.<br />
Alles Gute, lieber Rainer.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Manfred Fischer<br />
Pistole steckte seit 67 Jahren im Abwasserrohr<br />
Mannheim – Einen außergewöhnlichen Fund machte eine Firma<br />
bei Sanierungsarbeiten in einem Anwesen in der Elisabethstraße<br />
in der Mannheimer Oststadt.<br />
Beim Freilegen von Abwasserrohren<br />
entdeckten die Arbeiter am<br />
Donnerstag [8. September 2011],<br />
gegen 15.20 Uhr, eine Pistole mit<br />
gefülltem Magazin, die in eine<br />
Zeitung aus dem Jahre 1944 eingewickelt<br />
war, und verständigte<br />
die Polizei. Vermutlich hatte jemand<br />
vor 67 Jahren versucht, die<br />
Pistole der Marke MANN 9 mm<br />
über die Kanalisation zu entsorgen,<br />
wobei die Waffe in dem Abwasserrohr<br />
stecken blieb.<br />
Die Karikatur stammt aus<br />
dem Humorbuch „Klärungsbedarf“<br />
von Manfred Fischer, verlegt<br />
im Hirthammer Verlag.<br />
E-Mail: rainer.muenzer@nlwkn-hi.niedersachsen.de
Fachbeiträge<br />
Jubiläumsausgabe des <strong>Betriebs</strong>tagebuchs<br />
bei Hirthammer erschienen<br />
Es ist die 20. Auflage des <strong>Betriebs</strong>tagebuchs, das im Hirthammer-Verlag<br />
im Januar 2012 erschienen ist. Das Werk kam 1966<br />
zum ersten Mal heraus und gehört seitdem in der Abwasserpraxis<br />
zum Standard für die Dokumentation der <strong>Betriebs</strong>ergebnisse<br />
einer Kläranlage. Neben der Papierausgabe gibt es das Werk<br />
längst auch in digitaler Form.<br />
Bei jeder neuen Ausgabe achten die Autoren darauf, die<br />
rechtlichen Anforderungen und die Wünsche der Betreiber einzuarbeiten.<br />
Auch die Jubiläumsausgabe liegt wiederum im<br />
Trend. Es wurden die neuesten Erkenntnisse der Verfahrenstechnik<br />
einschließlich der notwendigen Analysen eingearbeitet.<br />
Besonderer Schwerpunkt der neuen Auflage sind die Aufzeichnungen<br />
und Auswertungen zur Energieeffizienz, unterschieden<br />
nach Kläranlagen mit und ohne Faulbehälter. Über ein<br />
halbes Jahr haben die Fachautoren Hannes Felber und Manfred<br />
Fischer recherchiert und die Ergebnisse in das Werk einbezogen<br />
(siehe Abbildung).<br />
Erwin Stier †, Hannes Felber, Manfred Fischer: <strong>Betriebs</strong>tagebuch<br />
für Kläranlagen, DWA-Landesverband Bayern in Zusammenarbeit<br />
mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt, 20. überarbei-<br />
tete Auflage, F. Hirthammer Verlag, Oberhaching, 2012,<br />
ISBN 978-3-921288-51-1<br />
<strong>Betriebs</strong>tagebuch für Kläranlagen mit Faulbehälter als Ergänzung<br />
Die Autoren bei der Arbeit: links Manfred Fischer,<br />
rechts Hannes Felber<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1953
1954 Fachbeiträge<br />
Dynamische Prozessregelung mittels<br />
ISE-Sensoren senkt Energiekosten<br />
1 Anlagen- und Verfahrensübersicht<br />
Unsere Kläranlage Glückstadt (Stadtentwässerung Glückstadt)<br />
liegt in Schleswig-Holstein an der Elbe, ca. 30 km vor der<br />
Mündung in die Nordsee. Die ursprüngliche Kläranlage war eine<br />
Belebungsanlage mit gemeinsamer Schlammstabilisierung<br />
und einer Ausbaugröße von 36 000 EW. Im Zug einer Modernisierung<br />
erfolgte 2004 der Umbau in eine SBR-Anlage mit einer<br />
Kapazität von 20 000 EW.<br />
Das Kürzel SBR entstammt der englischen Bezeichnung Sequencing<br />
Batch Reactor und bedeutet frei übersetzt „Belebungsanlage<br />
im Aufstaubetrieb“. Hierbei wird das Abwasser chargenweise<br />
gereinigt. Pro Reinigungszyklus laufen bei SBR-Belebungsanlagen<br />
generell folgende Phasen ab: Befüllen des Reaktors,<br />
Durchmischen (Denitrifizierung → Abbau von Nitrat), Belüften<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
(Nitrifizierung → Abbau von Ammonium), Sedimentieren des<br />
belebten Schlamms und schließlich Dekantieren des gereinigtes<br />
Abwasser als Klarwasser.<br />
Das Abwasser durchläuft als erstes Rechen- sowie Sandfanganlage<br />
und wird dann in Speicherbecken zwischengespeichert.<br />
Zur weiteren Reinigung gelangt es jeweils im<br />
Wechsel in einen der zwei vorhandenen SB-Reaktoren. Danach<br />
wird es in einem Ablaufspeicher zwischengespeichert,<br />
bevor eine Druckleitung das gereinigte Abwasser der Elbe zuführt.<br />
Die Kläranlage besitzt keinen Faulturm, Zentrifugen<br />
entwässern den Überschussschlamm, der in der Regel in der<br />
Landwirtschaft Verwendung findet (Abbildung 1).<br />
Die beiden SB-Reaktoren besitzen jeweils ein Volumen von<br />
4500 m 3 , je Reaktor werden<br />
750 m³ Abwasser pro Reinigungszyklus<br />
gereinigt. Es stehen<br />
für jeden Reaktor zwei Gebläseaggregate<br />
à 75 kW zur Verfügung.<br />
Langjährige Erfahrungswerte<br />
haben zu zeitlich<br />
festgelegten, einzelnen Phasen<br />
des SBR-<strong>Betriebs</strong> der Kläranlage<br />
Glückstadt geführt (Tabelle 1).<br />
Abb. 1: Übersichtsschema<br />
der derzeitigen Kläranlage<br />
____________________________________________________________________________
Fachbeiträge<br />
SBR-<br />
Phase Prozess<br />
1<br />
Befüllung 1 (500 m 3 )<br />
und Denitrifi zierung<br />
Zeitraum<br />
[min]<br />
60<br />
Aktive<br />
Komponenten<br />
Füllpumpen/<br />
Rührer<br />
2<br />
Denitrifi zierung 1/<br />
Bio-P-Elimination<br />
45 Rührer<br />
3 Nitrifi zierung 1 110<br />
Belüfteraggregate<br />
4<br />
Befüllung 2 (250 m3 )<br />
und Denitrifi zierung<br />
30<br />
Füllpumpen/<br />
Rührer<br />
5 Denitrifi zierung 2 75 Rührer<br />
6 Nitrifi zierung 2 120<br />
Belüfteraggregate<br />
7 Sedimentation 130<br />
8<br />
Klarwasserabzug<br />
(750 m3 ) und Überschussschlammabzug<br />
40<br />
Dekantierer/<br />
Pumpen<br />
9 Pause<br />
Tabelle 1: Zeitlich fixierte Phasen des SBR-<strong>Betriebs</strong> mit reiner<br />
O 2-Regelungsstrategie<br />
Der gesamte Reinigungszyklus beträgt pro Reaktor ca. 10 Stunden.<br />
Im Bedarfsfall, etwa bei starken Regenfällen, konnte durch<br />
unser erfahrenes <strong>Betriebs</strong>personal auch eine manuelle Anpassung<br />
der Zeiten erfolgen. Diese händische Anlagenführung erforderte<br />
jedoch von uns einen erheblichen organisatorischen<br />
Mehraufwand, besonders an den Wochenenden und nachts.<br />
Die rein zeitlich gesteuerte Prozessregelung wurde von uns<br />
2008 mit dem VARiON-Sensor von WTW (ionenselektive ISE-<br />
Messtechnik) überprüft. Die Untersuchung zeigte, dass während<br />
der Nitrifikation ein erhebliches Einsparpotenzial bei der Belüftung<br />
besteht. Nach einer ca. einjährigen Testphase entschieden<br />
wir uns daher, von einer reinen Zeitregelung der SBR-Prozesse<br />
auf eine dynamische Regelung mit Ammonium (NH 4-N) als Regelparameter<br />
umzustellen.<br />
Die Reaktoren der Anlage waren bis zu den Testmessungen mit<br />
jeweils einem IQ SENSOR NET 2020 System (Abbildung 2)<br />
und dem optischen Sauerstoffsensor FDO 700 ausgestattet. Allein<br />
die Sauerstoffmessung diente als Regelgröße bis zur Einführung<br />
der dynamischen Steuerung der SBR-Prozesse: Das<br />
heißt, der Sauerstoffeintrag wurde lediglich mittels der frequenzgeregelten<br />
Gebläseaggregate gesteuert. Ziel war es, die<br />
Sauerstoffkonzentration während der Nitrifikationsphasen<br />
konstant zu halten.<br />
Abb. 2: Installiertes WTW-Online-System 2020<br />
2 Erste Testmessungen mit ISE-Sensoren<br />
Ziel der 2008 gestarteten Messkampagne war es herauszufinden,<br />
ob die festgesetzten Zeiten der Nitrifikations- und Denitrifikationsphasen<br />
noch zu unserer Anlage passten oder ob bei<br />
einzelnen Phasen des Abbauprozesses Optimierungspotenzial<br />
bestand. In beiden Reaktoren wurde ein ISE-Kombisensor VA-<br />
RiON installiert, um Ammonium- und Nitratwerte online messen<br />
zu können (Abbildung 3). Die Integration dieser Sensoren<br />
in das bestehende Onlinesystem sowie die Inbetriebnahme wa-<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1955
NH4-N, NO3-N, O2 (mg/l)<br />
1956 Fachbeiträge<br />
9,0<br />
8,0<br />
7,0<br />
6,0<br />
5,0<br />
4,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
ren unkompliziert. Alle Sensoren wurden von uns an den<br />
schwimmenden Dekantern der beiden Reaktoren installiert.<br />
Abb. 3: Der ISE-Kombisensor<br />
Abb. 4a: Zeitbasierte Steuerung<br />
Dies stellt zum einen sicher, dass die Sensoren bei den schwankenden<br />
Wasserständen immer eingetaucht sind. Zum anderen<br />
konnten wir so erreichen, dass auch die Menge des gereinigten<br />
Wassers, das abgezogen wird, gemessen wird. Für die Versuchsphase<br />
konnten die Messwerte im integrierten Datenlogger<br />
des Terminal/Controllers erfasst und von uns per USB-Stick<br />
zur Datenauswertung auf den Computer übertragen werden.<br />
Anhand der aufgezeichneten Daten konnten wir schnell nachweisen,<br />
dass das Ammonium bereits nach etwa der Hälfte der<br />
Belüftungszeit der beiden Nitrifikationsphasen vollständig abgebaut<br />
war (Abbildung 4). Die einjährige Erprobungsphase mit<br />
den ISE-Sensoren bestätigte uns dann, dass beim Betrieb der<br />
SB-Reaktoren ein erhebliches Energieeinsparpotenzial bestand.<br />
Deutlich zu sehen ist in der Ausschnittsvergrößerung (Abbildung<br />
4b), dass das Ammonium schon fast vollständig nach ca.<br />
der Hälfte der Belüftungszeit abgebaut ist.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Kläranlage Glückstadt (Reaktor 2)<br />
0,0<br />
7.10.08 13:40 7.10.08 20:52 8.10.08 4:04 8.10.08 11:16 8.10.08 18:28 9.10.08 1:40 9.10.08 8:52<br />
Zeit<br />
NH4-N<br />
NO3-N<br />
O2<br />
3 Prozessoptimierung<br />
Für die dynamische Prozessführung programmierte das beauftragte<br />
Ingenieurbüro ein zusätzliches Regelungsprogramm mit<br />
der Bezeichnung „Energieoptimiert“, das die Ammonium- und<br />
Nitrat-Messwerte in unsere bestehende SPS einbindet. Ammonium<br />
ist der regelrelevante Parameter, der das Ende der Nitrifikationsphasen<br />
bestimmt. Für den ersten Nitrifikationsprozess<br />
(Phase 3) setzten wir den Regelwert, der die Gebläseaggregate<br />
ausschaltet, auf 1,3 mg/l NH 4-N, für den zweiten Nitrifikationsprozess<br />
(Phase 6) auf 0,7 mg/l NH 4-N. Nach dem jeweiligen<br />
Ausschalten der Gebläse beginnt die nächste SBR-Phase.<br />
Abbildung 5 zeigt, dass der Abbau des restlichen Ammoniums<br />
fast vollständig während der Sedimentationsphase abläuft<br />
(NH 4-N-Werte < 0,4 mg/l).<br />
NH 4 -N, NO 3 -N, O 2 (mg/l)<br />
9,0<br />
8,0<br />
7,0<br />
6,0<br />
5,0<br />
4,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
0,0<br />
Kläranlage Glückstadt (Reaktor 2)<br />
8.10.08 0:00 8.10.08 1:48 8.10.08 3:36 8.10.08 5:24 8.10.08 7:12 8.10.08 9:00 8.10.08 10:48<br />
Zeit<br />
Abb. 4b: Ausschnittsvergrößerung<br />
NH 4 -N<br />
NO 3 -N<br />
Unsere neue dynamische Regelung der Belüftungszeiten<br />
stellt sicher, dass die Nitrifikation nur so lange wie nötig läuft.<br />
Dabei wird der angestrebte, sehr niedrige Ablaufwert sicher erreicht,<br />
ohne unnötig hohen Energieverbrauch. Die Regelwerte<br />
basieren auf unseren bisherigen Erfahrungswerten, sie sind im<br />
neuen Regelungsprogramm aber frei einstellbar. Damit ist es<br />
uns möglich, dass wir auch in Zukunft einfach und unkompliziert<br />
die Abbauprozesse optimieren können, ohne erneut in<br />
aufwendige Programmierarbeit investieren zu müssen.<br />
NH 4-N, NO 3-N, O 2 (mg/l)<br />
9,0<br />
8,0<br />
7,0<br />
6,0<br />
5,0<br />
4,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
Kläranlage Glückstadt (Reaktor 2)<br />
0,0<br />
7.4.10 7:40 7.4.10 14:52 7.4.10 22:04 8.4.10 5:16 8.4.10 12:28 8.4.10 19:40 9.4.10 2:52<br />
Zeit<br />
Abb. 5a: Ammoniumbasierte Regelung<br />
O 2<br />
NH4-N<br />
NO3-N<br />
O2
NH 4 -N, NO 3 -N, O 2 (mg/l)<br />
Fachbeiträge<br />
9,0<br />
8,0<br />
7,0<br />
6,0<br />
5,0<br />
4,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
0,0<br />
7.4.10 18:30<br />
Abb. 5b: Ausschnittsvergrößerung<br />
Kläranlage Glückstadt (Reaktor 2)<br />
7.4.10 20:18<br />
7.4.10 22:06<br />
Die neue dynamische Regelung nach<br />
Ammonium stoppt die Gebläse, wenn<br />
Ammonium einen bestimmten Grenzwert<br />
erreicht. Die Gebläse laufen nur so<br />
lange wie erforderlich.<br />
Die gleichzeitige Messung des Gehalts<br />
von Nitrat und Ammonium erlaubt<br />
uns, über das stöchiometrische Verhältnis<br />
von NO 3-N und NH 4-N zu jeder Zeit<br />
den Abbau des Ammoniums zu überprüfen.<br />
Dieses Wissen dient uns auch als<br />
Kontrolle zur Einhaltung der Ablaufgrenzwerte<br />
am Ende des kompletten Reinigungszyklus.<br />
Die Nitratmessung selbst<br />
wird jedoch nicht als regelrelevanter Parameter<br />
verwendet.<br />
Das zeitbasierte Programm haben wir<br />
aber nicht völlig aufgegeben: Es ist auch<br />
heute noch ein Bestandteil unserer Prozesssteuerung,<br />
dient jedoch überwiegend<br />
als Notfallprogramm, wenn beispielsweise<br />
Unplausibilitäten oder Störungen<br />
in der Messtechnik auftreten. Das<br />
Prozessleitsystem schaltet zudem automatisch<br />
auf zeitgesteuert um, wenn das<br />
neue Programm „Energieoptimiert“ die<br />
alten Festzeiten der Nitrifikationsphasen<br />
überschreitet.<br />
Im Ergebnis konnten wir durch die<br />
Dynamisierung des Prozesses jede Nitrifikationsphase<br />
um bis zu eine Stunde<br />
verkürzen. Bei täglich vier Nitrifikationsphasen<br />
(jeweils ein Gesamtreinigungszyklus<br />
à zwei Nitrifikationsphasen pro SB-<br />
Reaktor) ergibt sich eine Verkürzung der<br />
7.4.10 23:54<br />
Zeit<br />
8.4.10 1:42<br />
8.4.10 3:30<br />
NH -N 4<br />
NO -N 3<br />
O 2<br />
8.4.10 5:18<br />
Laufzeit der Belüftungsaggregate von bis<br />
zu vier Stunden. Rechnet man diesen<br />
Wert auf ein Jahr hoch, können wir bis<br />
zu 1500 <strong>Betriebs</strong>stunden der Gebläseaggregate<br />
einsparen. Das senkt nicht nur<br />
die Energiekosten unserer Anlage, sondern<br />
verringert auch den Verschleiß der<br />
Belüfteraggregate.<br />
4 Fazit<br />
Wir sind mit der neuen Messtechnik sehr<br />
zufrieden, denn wir können die Ablaufwerte<br />
jetzt stabil halten und sparen dabei<br />
noch Energie.<br />
Die eingesetzten Geräte arbeiten mit<br />
minimalem Wartungsaufwand. Der Abbauprozess<br />
ist für uns hinsichtlich der<br />
wichtigen Messparameter Ammonium,<br />
Nitrat und Sauerstoff transparent geworden.<br />
Der ISE-Kombisensor und der optische<br />
Sauerstoffsensor ermöglichen es,<br />
den Abbauprozess einfach zu optimieren.<br />
Dank der dynamischen Regelung ist ein<br />
manuelles Eingreifen jedoch weitestgehend<br />
überflüssig geworden, denn die Anlage<br />
passt sich automatisch der eintreffenden<br />
Abwasserfracht an.<br />
Autor<br />
Abwassermeister Thomas Mangels<br />
Sperforkenweg 6–8<br />
25348 Glückstadt<br />
E-Mail: Thomas.mangels@stadtentwaesserung-glueckstadt.de<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1957
1958 Fachbeiträge<br />
Keinen Ärger mit dem Kondensat<br />
dank offener Schleuse<br />
Das bei der Fermentation kommunaler Klärschlämme anfallende<br />
Faulgas enthält einen nicht unerheblichen Wasseranteil. Dieses<br />
Wasser wird bei der Abkühlung des Gases von der Prozesstemperatur<br />
auf die Raum- oder auf die Außentemperatur auskondensiert.<br />
Das kann zum Beispiel dazu führen, dass die Gasleitungen<br />
geflutet werden oder eine verstärkte Korrosion Störungen im Betrieb<br />
verursacht. Daher muss das Faulgas vor der Verbrennung in<br />
Blockheizkraftwerken (BHKW) getrocknet, das heißt das anfallende<br />
Kondensat aus dem Prozess entfernt werden.<br />
In unserem Klärwerk in Darmsheim, nahe Stuttgart, hatten<br />
wir in der Leitung vom Gasbehälter zum Gasmotor regelmäßig<br />
Störungen durch Kondensat in den Gasleitungen. Hätte sich<br />
das Kondensat an den vorhandenen Tiefpunkten gesammelt,<br />
die mit Einrichtungen zur Entwässerung ausgestattet sind, wäre<br />
alles problemlos gewesen. Es wäre zu keinen Störungen in<br />
der Anlage bei der Gasnutzung gekommen. Doch leider hat uns<br />
das Kondensat diesen Gefallen nicht getan.<br />
Die Faulgasleitung ist zwischen dem Gasspeicher und dem<br />
<strong>Betriebs</strong>gebäude, mit den installierten Verbrauchern, erdverlegt.<br />
Beim Eintritt in den Keller des <strong>Betriebs</strong>gebäudes steigt die<br />
Leitung leicht an, da der Entwässerungsschacht mit den Kondensatschleusen<br />
vor dem <strong>Betriebs</strong>gebäude liegt. Das Kondensat<br />
sollte sich, dem Gefälle der Gasleitung folgend, im Kontrollschacht<br />
vor dem Gebäude in den dafür vorgesehenen Abscheidern<br />
sammeln. Dies war jedoch nicht der Fall. Das Kondensat<br />
sammelte sich vielmehr innerhalb des Gebäudes im horizontalen<br />
Gasrohr, vor einer anschließenden senkrechten Steigleitung,<br />
die es nicht überwinden konnte.<br />
Dies war natürlich für uns kein tragbarer Zustand. So hatten<br />
wir den Wunsch nach einer wartungsfreundlichen und vor<br />
allen Dingen sicheren Kondensatschleuse. Dieses Ziel haben<br />
wir erreicht. Das Ergebnis ist eine offene Kondensatschleuse,<br />
die ich nun vorstelle (Abbildung 1).<br />
Über die Fallleitung mit Absperrventil fließt das Kondensat<br />
in die Wasservorlage, sammelt sich dort und läuft bei maximalem<br />
Füllstand in den Pumpensumpf über. Durch den Vordruck<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
des Kondensats in der Flüssigkeitsvorlage wird das Faulgas zurückgehalten<br />
und nur Kondensat verdrängt (Abbildung 2).<br />
Abb. 1:<br />
Die Kondensatschleuse<br />
in der<br />
Seitenansicht<br />
Sicherheitseinrichtungen:<br />
Eine Überwachung der Füllhöhe in der Flüssigkeitsvorlage<br />
ist mit dem pneumatischen Absperrventil in der Kondensatleitung<br />
und mit dem Störmelder verknüpft. Sollte der Flüssigkeitsstand<br />
unter einen vorgegebenen Wert absinken,<br />
schließt das Absperrventil und setzt einen Alarm ab.<br />
In den gasführenden Räumen ist eine Gaswarnanlage installiert.<br />
Bei einem Gasalarm schließt das Absperrventil.<br />
Über den Füllstand bzw. die Höhe der Flüssigkeitsvorlage<br />
wird ein Gegendruck erzeugt, der ein Ausströmen von Faulgas<br />
verhindert. Beispiel: Der maximale Gasdruck im Faul-
Fachbeiträge<br />
behälter beträgt 60 mbar, somit sollte die Füllhöhe der Wasservorlage,<br />
gemessen vom Austritt aus dem Kondensat-Ablaufrohr<br />
bis zur Überlaufkante, mindestens 100 cm betragen<br />
und der Alarm bei 90 cm erfolgen. Somit ist eine<br />
Druckreserve von 30 mbar (30 cm) für unvorhersehbare<br />
Druckspitzen gegeben.<br />
Zwischen der Gasleitung und dem Pneumatik-Ventil ist ein<br />
manueller Reparaturschieber eingebaut.<br />
Abb. 2: Blick in die Flüssigkeitsvorlage, die Schwinggabel zur<br />
Füllstandsüberwachung und in den Überlauf in den Pumpensumpf<br />
Vorteile dieser Lösung:<br />
einfache und sichere Bauweise,<br />
offener, kontinuierlicher Kondensatabfluss aus der Faulgasleitung,<br />
mehrere Kondensatabflüsse sind in eine Wasservorlage<br />
möglich,<br />
von oben ist die Flüssigkeitsvorlage einsehbar,<br />
Verschmutzungen im Kondensat sind sofort ersichtlich,<br />
leicht von außen mit Flüssigkeit nachfüllbar,<br />
unter <strong>Betriebs</strong>bedingungen gasdicht,<br />
das Kondensat-Ablaufrohr kann vorübergehend als<br />
Puffervolumen dienen,<br />
kann bei ausreichender Bauhöhe überall in den Gasleitungen<br />
eingesetzt werden, Frostsicherheit vorausgesetzt,<br />
leichte Probennahme des Kondensats ist möglich,<br />
über eine Vielzahl von Stör- und <strong>Betriebs</strong>meldungen<br />
verschließbar,<br />
könnte auch im offenen Pumpensumpf nachgerüstet<br />
bzw. eingeplant werden,<br />
gut zugänglich,<br />
automatisiert,<br />
TÜV-geprüft und -abgenommen,<br />
fünf Jahre störungsfreier Betrieb.<br />
Autor<br />
Hartmut Zerrer<br />
Lehrer der DWA-Sondernachbarschaft „Schlammbehandlung“<br />
in Baden-Württemberg<br />
Zweckverband Kläranlage Böblingen – Sindelfingen<br />
Entenseestraße 1 – 71063 Sindelfingen, Deutschland<br />
Tel.: +49 (0)7031 79365-11<br />
E-Mail: hartmutzerrer@freenet.de<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1959
1960 Fachbeiträge<br />
Automatische Reinigung von<br />
Mischwasserrückhaltebecken<br />
1 Situation<br />
Der Wasserverband Ossiacher See (WVO) in Kärnten wurde am<br />
16. Juli 1964 im Zuge der „Kärntner Seenreinhaltung“ gegründet.<br />
Der Verband besteht heute aus sechs Mitgliedsgemeinden,<br />
die rund um den Ossiacher See liegen. Dies sind: Feldkirchen,<br />
Himmelberg, Ossiach, Steindorf, Treffen und Villach. Der Innenstadtbereich<br />
der Stadtgemeinde Feldkirchen und der überwiegende<br />
Teil der ehemaligen Gemeinde Landskron und nunmehriger<br />
Ortsteil der Stadt Villach entwässern überwiegend im Mischsystem.<br />
Eine Hauptaufgabe des Verbandes ist es, die Seen im<br />
Verbandsbereich von Abwasser und auch von Mischwasser freizuhalten.<br />
Folgende Anlagen werden vom WVO betreut:<br />
die Verbandskläranlage in Feldkirchen mit einer<br />
Ausbaugröße von 50 000 EW,<br />
Anteil von 34 000 EW an der Kläranlage in Villach,<br />
die durch die Stadt Villach betrieben wird,<br />
ca. 800 km Kanallänge und ca. 32 000 Schachtbauwerke,<br />
ca. 230 Außenstellen (Abwasserpumpstationen, Übernahmestellen,<br />
Ausleitungsbauwerke, Kontrollstellen und<br />
sonstige Überwachungspunkte).<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
2 Anpassung der Verbandskläranlage<br />
an den Stand der Technik<br />
Die Anpassung der bestehenden ca. 40 Jahre alten Verbandskläranlage<br />
Feldkirchen an den Stand der Technik wurde in insgesamt<br />
vier Bauabschnitten in den Jahren 2004 bis 2010 durchgeführt.<br />
Nun ist eine moderne Kläranlage vorhanden (Abbildung 1), in der<br />
täglich 5000 bis 8000 m³ Abwasser mechanisch und biologisch gereinigt<br />
werden. Der Ausbau erfolgte auf 50 000 EW. Die jährlich<br />
gereinigte Abwassermenge beträgt ca. 2,7 Millionen m³/a.<br />
3 Sanierung der Regenrückhaltebecken<br />
– Mischwasserbecken<br />
Die Errichtung der Regenrückhaltebecken war ein eigener Bauabschnitt<br />
und wurde in den Jahren 2008 bis 2010 ausgeführt.<br />
Bei diesem Projekt handelt es sich um eines der größten Regenbecken<br />
in Österreich. Regenbecken in dieser Größe wurden bis<br />
dahin deshalb nicht errichtet, weil die effiziente Reinigung der<br />
Becken bisher nicht gelöst werden konnte.
Fachbeiträge<br />
Abb. 1: Lageplan der Kläranlage<br />
Der Wasserverband Ossiacher See hat auf<br />
dem Kläranlagengelände bereits vorher<br />
Regenrückhaltebecken betrieben. Dabei<br />
handelte es sich aber um Erdbecken, die<br />
nicht mehr dem Stand der Technik entsprachen<br />
(Abbildung 2). Lediglich der<br />
Boden der Becken war mit Betonplatten<br />
und einer darüber liegenden Asphaltschicht<br />
abgedichtet. Die seitlichen Erdwände<br />
hatten keinerlei Abdichtung. An<br />
gleicher Stelle wurden nun die neuen Becken<br />
errichtet und das Retentionsvolumen<br />
auf der Kläranlage verdoppelt.<br />
Abb. 2: Die alten Erdbecken<br />
In den letzten Jahren sind die Mischwassermengen<br />
deutlich gestiegen. Der<br />
Grund dafür ist zum einen die Zunahme<br />
an versiegelten Flächen im Stadtgebiet<br />
von Feldkirchen. Zum anderen hatten die<br />
Häufigkeit und die Intensität von Starkregenereignissen<br />
zugenommen. Somit<br />
wurde auch der Bedarf an Speicherung<br />
und anschließender biologischer Reinigung<br />
des Mischwassers deutlich größer.<br />
Da auf die Errichtung von Regenbecken<br />
im Mischwasser-Kanalnetz von Feldkirchen<br />
bisher verzichtet wurde, waren der<br />
Ausbau und die Maximierung von Speichervolumen<br />
auf der Kläranlage unumgänglich<br />
(Tabelle 1).<br />
Tabelle 1: Technische Daten der Becken<br />
Parameter Wert<br />
Anzahl der Regenrück- 2<br />
haltebecken<br />
maximale hydraulische 4500 l/s<br />
Durchsatzleistung<br />
Länge je Becken 95 m<br />
Breite je Becken 45 m<br />
maximale Wassertiefe ca. 2,10 m<br />
im Becken<br />
Fassungsvolumen je ca. 9000 m³<br />
Becken<br />
4 Reinigung der Becken<br />
Bevor die Entscheidung über die Errichtung<br />
der Becken in der heutigen Form<br />
(Abbildung 3) getroffen wurde, war es<br />
wesentlich, eine automatische, effektive<br />
Reinigung der Regenrückhaltebecken zu<br />
finden. Für die Becken musste eine Lösung<br />
gefunden werden, bei der der gesamte Beckenboden<br />
und auch die Beckenwände<br />
selbsttätig gereinigt werden können. Dies<br />
war eine Vorgabe des <strong>Betriebs</strong>personals,<br />
da die Regenbecken vor allem in den<br />
Nachtstunden bei geringer Belastung entleert<br />
werden müssen.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1961
1962 Fachbeiträge<br />
Abb. 3: Regenrückhaltebecken<br />
Es wurden alle gängigen am Markt befindlichen Reinigungssysteme<br />
besichtigt und auf die Einsatzfähigkeit für unser Projekt<br />
untersucht. Folgende Möglichkeiten standen zur Verfügung:<br />
Schwallreinigung,<br />
Reinigung mit Injektorpumpen,<br />
händische Reinigung.<br />
Diese Varianten waren jedoch alle nicht befriedigend und wurden<br />
aus verschiedenen Gründen verworfen.<br />
Um die große Beckenfläche und auch die Beckenwände zu<br />
reinigen, musste eine Lösung gefunden werden, eine relativ kleine<br />
Wassermenge gezielt und gerichtet zur Reinigungsstelle zu<br />
bringen. In enger Zusammenarbeit mit dem <strong>Betriebs</strong>personal<br />
des Verbandes wurde die Idee geboren, Wasserwerfer aus der<br />
Feuerwehrtechnik auszuprobieren. Zahlreiche Gespräche mit<br />
der Fa. Rosenbauer AG, einem renommierten österreichischen<br />
Unternehmen für Feuerwehrtechnik, wurden geführt und umfangreiche<br />
Versuche vor Ort unternommen. Schließlich fiel die<br />
Entscheidung für den Einsatz auf die Wasserwerfer als Beckenreinigung,<br />
und diese wurde letztendlich realisiert (Abbildung 4).<br />
Neben ihrer Effektivität waren die Werfer auch die mit Abstand<br />
billigste Variante zur Reinigung der Becken dieser Größe.<br />
Erst nach der Auswahl des Reinigungssystems wurde mit der<br />
Ausführungsplanung für die Becken begonnen. Das war gar nicht<br />
so einfach, denn das Retentionsvolumen sollte unter Einbindung<br />
des Bestandes vergrößert werden. Vor allem der schlechte Untergrund<br />
im Anlandungsbereich des Ossiacher Sees war eine Herausforderung.<br />
Es wurden zwei Varianten ausgearbeitet:<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Abb. 4: Werfer in Aktion<br />
Variante 1: Errichtung der Beckenwände mittels im Erdreich<br />
verbleibender Spundwände. Ausführung der Wandkrone<br />
mit Betonfertigteilelementen. Rostschutz der Spundwände<br />
mit aktivem kathodischem Korrosionsschutz<br />
(Gleichspannung). Beckenboden als Betonplatten mit einer<br />
maximalen Größe von 10 × 10 m mit Querkraftdornen verdübelt.<br />
Abdichtung des Beckenbodens mit einer Dichtasphaltschicht.<br />
Einbindung der bestehenden Betonplatten des<br />
Beckenbodens der Erdbecken in das neue Becken.<br />
Variante 2: Errichtung der Beckenwände aus Beton mit einer<br />
aufgelösten Bohrpfahlwand als Fundament. Diese<br />
Bohrpfähle sind bis zu 12 m lang. Ausführung des Beckenbodens<br />
wie bei Variante 1.<br />
Nach langen Verhandlungen wurde letztendlich Variante 2 ausgeführt.<br />
5 Reinigungsvorgänge mit Wasserwerfen<br />
Je Becken sind vier Werfer installiert, die jeweils einzeln betrieben<br />
werden. Über das neu errichtete Nutzwasserpumpwerk<br />
und die zugehörigen Verteilleitungen wird Nutzwasser (Grundwasser)<br />
mit einem Druck von ca. 12 bar und einem Durchfluss<br />
von 25 l/s zur Verfügung gestellt. Das Nutzwasserpumpwerk<br />
wird mit Frequenzumformern drehzahlgeregelt betrieben. Die<br />
Wassermenge ist variabel und kann während des Reinigungsvorgangs<br />
geändert werden.<br />
Mit der Anlage sind folgende Reinigungsvorgänge möglich:
Fachbeiträge<br />
Manuelle Reinigung<br />
Jeder Werfer ist vor Ort manuell steuerbar.<br />
Dazu ist eine Fernbedienung mit folgenden<br />
Funktionen vorhanden (Abbildung 5):<br />
Kreuzschalter (Joystick), mit dem alle<br />
Richtungen gefahren werden können,<br />
Düsenverstellungen zur Steuerung<br />
des Düsenstrahls,<br />
Steuerung der Wassermenge.<br />
Abb. 5: Fernbedienung der Werfer<br />
Automatische Reinigung<br />
Es wurden zwei Möglichkeiten zur automatischen<br />
Reinigung realisiert (Abbildung 6):<br />
Abb. 6: Reinigung des entleerten Beckens<br />
Automatische Reinigung mit Lernfahrt<br />
Über die Fernbedienung wird vor Ort eine<br />
Lernfahrt durchgeführt. Bei dieser Lernfahrt<br />
werden sämtliche Werferdaten<br />
(Werferstellung, Düsenstellung, Wassermenge)<br />
in einer zentralen SPS gespeichert.<br />
Die so gespeicherten Daten können<br />
vom Werfer bei Bedarf automatisch und<br />
beliebig oft nachgefahren werden.<br />
Automatische Reinigung über Zielkoordinaten<br />
Über das Becken wird ein Raster mit<br />
Zielpunkten gelegt. Diese Zielpunkte<br />
werden vom Werfer entsprechend dem<br />
gewünschten Reinigungsablauf automatisch<br />
angefahren. Für jeden Zielpunkt<br />
werden folgende Werte gespeichert:<br />
x, y, z-Koordinaten oder Polarkoordinaten<br />
(Reinigung in konzentrischen<br />
Kreisen),<br />
Düsenstellung,<br />
Wassermenge,<br />
Dauer, während der der Werfer auf<br />
den Zielpunkt gerichtet ist,<br />
Schrittgeschwindigkeit und/oder<br />
Zeit, die der Werfer von einem Zielpunkt<br />
zum nächsten braucht.<br />
6 Mischwasserbehandlung<br />
im Nachklärbecken<br />
Als weitere Innovation im Bereich der<br />
Klärtechnik wurde eine Mischwasserbehandlung<br />
im Nachklärbecken realisiert.<br />
Dabei wird die obere Schicht des Abwasser-Regenwasser-Gemisches<br />
im Regenrückhaltebecken,<br />
die bedingt durch die<br />
Sedimentation im Becken arm an Schwebstoffen<br />
ist, an der biologischen Stufe vorbei<br />
direkt in die Nachklärbecken geleitet.<br />
Entsprechende großtechnische Anwendungen<br />
von Mischwasserbehandlungen<br />
im Nachklärbecken wurden vor allem bei<br />
der Kläranlage Wulkaprodersdorf im Burgenland<br />
durchgeführt. Die Arbeiten begleitete<br />
wissenschaftlich das Institut für<br />
Wassergüte der TU Wien. Dr. Karl Svardal<br />
vom Institut fasste die Erkenntnisse in einem<br />
Vortrag über das Einleiten von Mischwasser<br />
direkt in die Nachklärung am<br />
13. März 2007 in Eisenstadt zusammen:<br />
Es kommt zu einem Teilabbau von<br />
NH4-N und organischem Kohlenstoff<br />
bei Vorhandensein von Sauerstoff.<br />
Es kommt zu einer Inkorporation von<br />
partikulären Stoffen in der Schlammflocke.<br />
Es kommt zu einer Adsorption von<br />
gelöstem CSB.<br />
Bedingt durch die Situation auf der Kläranlage<br />
in Feldkirchen bot sich eine teilweise<br />
Behandlung des Mischwassers in der<br />
Nachklärung aus folgenden Gründen an:<br />
Durch die großen Regenrückhaltebecken<br />
wird das Abwasser lange zwischengespeichert,<br />
sodass es zu einer<br />
guten Absetzwirkung kommt. Die<br />
obersten Wasserschichten sind somit<br />
wesentlich geringer verunreinigt als<br />
die unteren Schichten. Dieses Wasser<br />
wird an der Biologie vorbei direkt in<br />
die Nachklärung geleitet.<br />
Bedingt durch die strengen Grenzwerte<br />
bei der Einleitung der gereinigten<br />
Abwässer in das Gewässer Glan wurden<br />
Online-Messgeräte für NH4-N, PO4-P und Trübung zur Ablaufüberwachung<br />
installiert. Weiter sind in allen<br />
Nachklärbecken Schlammspiegelmessungen<br />
eingebaut. Die Auswirkung<br />
der Einleitung von Mischwasser in die<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1963
1964 Fachbeiträge<br />
Nachklärbecken kann somit jederzeit überwacht und gesteuert<br />
werden.<br />
Durch die Realisierung dieser Maßnahme werden ca. zwei Drittel<br />
des gespeicherten Mischwassers an der biologischen Stufe<br />
vorbei geleitet. Somit ergibt sich eine deutliche Reduzierung an<br />
Belüftungsenergie und Chemikalienkosten.<br />
7 Effizienz/Wirtschaftlichkeit<br />
Die Anlage ist seit Frühjahr 2010 im Vollbetrieb. Durch die Realisierung<br />
der neuen Becken ergeben sich folgende Einsparungen<br />
bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung:<br />
Die händische Reinigung der alten Regenbecken mit deutlich<br />
geringerem Volumen dauerte für einen Reinigungsvorgang<br />
mit einem Arbeiter samt Kanalspülwagen ca. zwei bis<br />
drei Tage. Im Gegensatz dazu werden die wesentlich größeren<br />
Becken mit den neuen Werfern in ca. zwei Stunden<br />
automatisch gereinigt. Somit ergeben sich deutlich geringere<br />
Personalkosten. Natürlich war die händische Reinigung<br />
auch ein hygienisches Problem für das <strong>Betriebs</strong>personal, da<br />
es immer wieder zur Aerosolbildung kam. Dieses potenzielle<br />
gesundheitliche Risiko ist durch den Einsatz der Wasserwerfer<br />
gänzlich beseitigt.<br />
Bei der Mischwasserbehandlung kann bei Einhaltung der<br />
strengen Ablaufgrenzwerte der Kläranlage wesentlich mehr<br />
Wasser an den Belebungsbecken vorbei direkt in die Nachklärbecken<br />
geleitet werden, als ursprünglich vorgesehen<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
war. Dadurch ergeben sich deutliche Einsparungen an<br />
Energiekosten für Pumpen, Belüftung und Durchmischung<br />
der Belebungsbecken sowie Einsparungen an Chemikalien,<br />
da die Mischwässer in den Belebungsbecken nicht behandelt<br />
werden müssen.<br />
Die Realisierung der Becken in der heutigen Form war eine große<br />
Herausforderung auf vielen Ebenen und war nur durch die<br />
aufgeschlossene, vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen<br />
Verband und Ingenieurbüro möglich.<br />
Autoren<br />
GF Dipl.-Ing. Norbert Schwarz, MBA<br />
Wasserverband Ossiacher See<br />
Rabensdorf 45, 9560 Feldkirchen, Österreich<br />
Tel.: +43 (0)4276 22-60<br />
E-Mail: schwarz@wvo.at<br />
Dipl.-Ing. Gottfried Pinter<br />
Ingenieurkonsulent für Bauwesen<br />
Tragail 7, 9713 Zlan, Österreich<br />
Tel.: +43 (0)4761 29900-0<br />
E-Mail: office@pinter-zt.at
Fachbeiträge<br />
Energieeinsparung durch<br />
Überwachung der Einzelverbräuche<br />
1 Einführung<br />
Im westlichen Sachsen sind die Wasserwerke Zwickau für 49<br />
Kläranlagen verantwortlich. Die Einsparung von Energie ist für<br />
die <strong>Betriebs</strong>führung ein hohes Anliegen. Die Wasserwerke haben<br />
deshalb an Benchmark-Projekten teilgenommen, um sich<br />
mit ähnlichen Unternehmen vergleichen zu können und möglicherweise<br />
daraus Einsparmöglichkeiten abzuleiten.<br />
Es ist nicht so überraschend, dass sich beim Energieverbrauch<br />
unserer Kläranlagen ein großes Einsparpotenzial herausstellte.<br />
Die Frage war vielmehr, wie wir am wirkungsvollsten<br />
dieses Potenzial erschließen sollten. Wie sollten wir von der<br />
vergleichenden Feststellung ein auf uns zugeschnittenes Konzept<br />
erarbeiten? Da die eigenen Erfahrungen auf dem Gebiet<br />
anfangs nicht vorhanden waren, war der erste Gedanke, sich<br />
externen Sachverstand zu holen. Wir recherchierten daher zunächst,<br />
welche Dienstleistungen zu diesem Thema auf dem<br />
Markt angeboten werden.<br />
2 Angebotene Dienstleistungen<br />
In den letzten Jahren hat sich als Ansatz für diese Fragestellung<br />
eine Grob- und Feinanalyse der Energieverbräuche durchgesetzt.<br />
Diese Vorgehensweise ist im Handbuch „Energie in Kläranlagen“<br />
[1] dargelegt.<br />
Mit der Grobanalyse wird die Kläranlage zunächst anhand<br />
weniger und einfach zu ermittelnder <strong>Betriebs</strong>werte energetisch<br />
eingeordnet.<br />
Bei der Feinanalyse werden die Verbrauchswerte nach Teilanlagen<br />
differenziert und mit theoretisch berechneten Werten<br />
gemäß Handbuch verglichen. Soweit sich dabei Abweichungen<br />
nach oben ergeben, muss untersucht werden, mit welchen technischen<br />
oder organisatorischen Maßnahmen eine Verbrauchssenkung<br />
möglich ist. Zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit werden<br />
die dafür erforderlichen Aufwendungen dem resultierenden<br />
Nutzen gegenübergestellt. Die Umsetzung erfolgt in dem Maß,<br />
wie die einzelnen Maßnahmen oder Maßnahmenpakete wirtschaftlich<br />
sind und sich für den Betreiber rechnen.<br />
Zunächst holten wir uns Angebote von Firmen ein, die diesen<br />
Service anboten und entsprechende Einsparpotenziale sichtbar<br />
machen wollten. Die Angebote für die Feinanalyse umfassten in<br />
aller Regel eine Messkampagne von etwa vier Wochen, in denen<br />
die größten Verbraucher erfasst werden sollten. Meist waren nicht<br />
mehr als zehn Messpunkte vorgesehen. Über die Auswertung der<br />
<strong>Betriebs</strong>berichte sowie die Berechnung der restlichen Energieverbräuche<br />
sollten dann Vorschläge unterbreitet werden.<br />
Das klingt eigentlich unkompliziert, doch für uns hatte diese<br />
Herangehensweise einige Schwachpunkte:<br />
Häufig zielen die Vorschläge in erster Linie auf das sogenannte<br />
Lastmanagement. Das heißt, die Verbrauchsspitzen,<br />
die über die bereitgestellte Leistung bezahlt werden, müssen<br />
gekappt werden. Da aber bereits bei der Planung der Kläranlage<br />
das Lastmanagement mit untersucht wird, erwarteten<br />
wir bei dieser Vorgehensweise nur geringe Einsparpotenziale.<br />
Meist ist es aus Gründen der Verfahrenssicherheit nur in<br />
Ausnahmefällen möglich, einzelne Aggregate automatisch<br />
gegeneinander zu verriegeln, nur um Energie zu sparen.<br />
Der zweite Gesichtspunkt betraf die Dauer der angebotenen<br />
Messkampagnen. Meist waren es vier bis acht Wochen. Ein<br />
solcher Zeitraum ist nicht repräsentativ für die <strong>Betriebs</strong>zustände<br />
auf einer Kläranlage. Niederschlagsereignisse und<br />
Wir sWir stellen aus: IFAT ENTSORGA, Halle A5, Stand 236<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1965
1966 Fachbeiträge<br />
Fremdwasseranfall haben eine typische Jahresganglinie.<br />
Besonders bei Kläranlagen, auf denen Mischwasser behandelt<br />
wird, muss daher der Beobachtungszeitraum idealerweise<br />
über ein ganzes Jahr reichen.<br />
Bei der Messkampagne werden üblicherweise nur die<br />
hauptsächlichen Verbraucher erfasst. Das war von Anfang<br />
an ein Schwachpunkt dieser Herangehensweise.<br />
3 Aufbau eines eigenen Messsystems<br />
Als Ansatzpunkt für das Pilotprojekt haben wir unsere<br />
zweitgrößte Kläranlage in Werdau ausgewählt. Die Anlage hat<br />
eine Ausbaugröße von 48 000 EW, sie ist hinsichtlich CSB und<br />
BSB 5 zu ca. 90 % ausgelastet. Der Anteil an Industrieabwasser<br />
ist mit 7 % gering, es werden jedoch Fäkal-, Primär- und Überschussschlämme<br />
aus anderen Anlagen mitbehandelt. Diese machen<br />
ca. 20 % der Nährstofffracht aus. Die Ablaufwerte der Anlage<br />
liegen stabil unter den Grenzwerten. Für CSB liegen sie im<br />
Jahresmittel bei 25 mg/l, für Gesamtstickstoff bei 10,5 mg/l<br />
und für Gesamtphosphor bei 1,3 mg/l. Die Belebung wird intermittierend<br />
belüftet.<br />
Der Energieverbrauch liegt für die gesamte Anlage, das<br />
heißt mit Nutzung des Klärgases in Blockheizkraftwerken für<br />
Energie und Wärme, bei 2,50 € pro EW und Jahr. Der Einwohnerwert<br />
wurde in diesem Fall als CSB 120 gerechnet. Bezogen<br />
auf die behandelte Jahresabwassermenge liegen die Energiekosten<br />
derzeit bei 5 Cent pro m 3 .<br />
Der Energieverbrauch pro Einwohner (nach BSB 5 gerechnet)<br />
beträgt bei der Anlage 34,8 kWh pro Jahr.<br />
Die Werte aus dem Energiehandbuch Nordrhein-Westfalen [1]<br />
betragen<br />
30 kWh/(EW · a) als Richtwert,<br />
23 kWh/(EW · a) als Idealwert.<br />
Aufgrund der Zahlen vermuteten wir ein Optimierungspotenzial.<br />
Wir haben daher geplant, die realen Energieverbräuche<br />
einzelner Komponenten zu erfassen und entsprechende<br />
Schlussfolgerungen zu ziehen.<br />
Wir wählten die Anlage unter folgenden Gesichtspunkten<br />
aus:<br />
Sie wird mittelfristig nicht erweitert, größere Umbaumaßnahmen<br />
sind ebenfalls nicht geplant. Damit können wir davon<br />
ausgehen, dass die einmal aufgenommenen Messdaten<br />
sich über einen längeren Zeitraum wenig verändern.<br />
Das Leitsystem ist modernisiert und bietet Ansatzpunkte<br />
für die Implementierung eines Systems für die Erfassung<br />
der Energieverbräuche.<br />
Wir installierten ein System, in dem wir die relevanten Großverbraucher<br />
erfassen sowie den Gesamtenergieverbrauch in<br />
Hoch- und Niedrigtarifverbrauch auswerten können. Derzeit<br />
werden 22 Großverbraucher erfasst.<br />
Zur Aufnahme der Verbrauchswerte dienen Stromaufnehmer<br />
(Induktionsspulen) sowie für jedes Aggregat jeweils Multi-Mess-Interfaces<br />
der Firma Ebehako-Electronic (MMI) (Abbildungen<br />
1 und 2).<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Abb. 1: Induktionsspule zur Messung des Stromverbrauchs<br />
auf der Zuleitung zum Verbraucher<br />
Abb. 2: Andere Ansicht der Induktionsspule zur Strommessung,<br />
umgangssprachlich „Stromwandler“<br />
Der Stromverbrauch wird über Induktion des Magnetfeldes auf<br />
der Versorgungsleitung gemessen. Die Spannung wird direkt in<br />
der Unterverteilung gemessen. Die MMI generieren aus diesen<br />
Messdaten die elektrische Arbeit, die Wirkleistung, die Blindleistung.<br />
Jedes dieser MMI wurde mittels Modbus in das vorhandene<br />
Prozessleitsystem (PLS) der Firma Rittmeyer integriert. Das<br />
PLS fragt in Abständen von drei Minuten über Modbus die MMI<br />
an und ermittelt daraus den Stromverbrauch. Die Auswertung<br />
der Daten erfolgt über Excel-Reports am PLS.<br />
Anfangs wurde festgestellt, dass einzelne Aggregate teilweise<br />
mit negativen Verbrauchswerten erfasst wurden. Die Ursache<br />
dafür waren Kollisionen auf dem Modbus zwischen SPS und<br />
MMI. Diese Kollisionen verursachten ein Zurücksetzen der Zählwerte<br />
im MMI auf Null. Das Problem konnte durch Updates behoben<br />
werden. Die Ursachenforschung nahm dennoch mehrere<br />
Wochen in Anspruch, da die Probleme nur sporadisch auftraten.
Fachbeiträge<br />
Eine weitere Schwierigkeit ergab sich<br />
mit der korrekten Messung der Wirkleistung<br />
bei Aggregaten, die mit Frequenzumrichter<br />
betrieben werden. Auch hier<br />
hat ein Software-Update für korrekte<br />
Messergebnisse gesorgt. Folgende Einzelverbraucher<br />
werden seitdem erfasst:<br />
Gebläse Belebung einzeln,<br />
Schneckenhebewerk, jede Pumpe<br />
einzeln,<br />
Sandfanggebläse,<br />
Kammerfilterpresse,<br />
Brauchwasseranlage,<br />
Nachklärbeckenräumer,<br />
Rührwerk Nacheindicker,<br />
Faulraumpumpe,<br />
Gasverdichter.<br />
Abb. 3: Energiebilanz der einzeln gemessenen Verbraucher<br />
Nicht einzeln erfasst sind folgende<br />
Verbraucher:<br />
Rührwerke in der Belebung,<br />
Voreindickerpumpe,<br />
Sandfangpumpe,<br />
Trübwasserpumpe,<br />
Rechen,<br />
Querförderer,<br />
Bürogebäude,<br />
Rührwerk Fäkalbunker,<br />
Eisenchlorid-Pumpe 1–2,<br />
Probennahme,<br />
Rezirkulationspumpen,<br />
Macerator,<br />
Vorklärbeckenräumer,<br />
Sandklassierer,<br />
Rechengutwäscher,<br />
Sandfangräumer.<br />
Wir erwarteten, mit dieser Herangehensweise<br />
mindestens 80 % des Gesamtenergieverbrauchs<br />
zu erfassen.<br />
��������������<br />
�������������������<br />
������������������<br />
�����������������������<br />
������������������<br />
� Die ideale Kombination um Durchflüsse<br />
zu regeln und zu erfassen, Regenbecken<br />
zu bewirtschaften, Fremdwassereinleitungen<br />
aufzuspüren oder<br />
die Kanalauslastung zu ermitteln.<br />
� Kostengünstiges Messverfahren mit<br />
hoher <strong>Betriebs</strong>sicherheit und Messgenauigkeit.<br />
Gut geeignet für Nachrüstungen.<br />
����������������������<br />
����������������������<br />
� Vielseitig einsetzbar zur Abflusssteuerung,<br />
Kanalbewirtschaftung und<br />
Kanalreinigung.<br />
� Solarbetrieb möglich (Regelung), mit<br />
moderner SPS bereits fernwirktauglich,<br />
für kleine Schächte geeignet.<br />
Bitte informieren Sie sich:<br />
bgu - Umweltschutzanlagen GmbH<br />
Schwabenstr. 27, D-74626 Bretzfeld<br />
Telefon +49(0)7946-9120-0<br />
Telefax +49(0)7946-9120-19<br />
E-Mail info@bgu-online.de<br />
www.bgu-online.de<br />
Willkommen auf der IFAT Entsorga:<br />
Halle A4, Stand 225/324<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1967
1968 Fachbeiträge<br />
4 Erste Ergebnisse<br />
Nachdem das System über mehrere Wochen störungsfrei gelaufen<br />
war, haben wir die ersten Auswertungen erstellt. Die erste<br />
Auswertung betraf die Anteile der einzeln gemessenen Verbraucher<br />
(Abbildung 3). Erwartungsgemäß betrug der Energieverbrauch<br />
der Gebläse etwa 50 % des über die einzelnen Messstellen<br />
erfassten Verbrauchs.<br />
Wir hatten erwartet, mit dem System mindestens 80 % des<br />
Gesamt-Stromverbrauchs zu erfassen, da alle relevanten Großverbraucher<br />
gemessen werden. Die Messdaten mehrerer Monate<br />
ergaben ein anderes Ergebnis. Die oben genannten Verbraucher<br />
Gebläse,<br />
Schneckenhebewerk,<br />
Sandfanggebläse,<br />
Kammerfilterpresse,<br />
Brauchwasseranlage,<br />
Nachklärbeckenräumer,<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
Rührwerk Nacheindicker,<br />
Faulraumpumpe,<br />
Gasverdichter<br />
verursachten insgesamt nur etwa 50 % des gesamten Stromverbrauchs!<br />
Die Daten sind in Abbildung 4 grafisch dargestellt.<br />
Zwar bestimmen die „Großverbraucher“ den Gesamtverbrauch,<br />
was sich insgesamt an den fast parallelen Ganglinien ablesen<br />
lässt, aber offenbar haben die sogenannten „Nebenverbraucher“<br />
eine größere Bedeutung, als wir bisher angenommen<br />
hatten.<br />
Eine zweite Auswertung betraf den Stromverbrauch für die<br />
Belüftung (Abbildung 5). Hier zeigt sich, dass der Anteil der<br />
Belüftungsenergie am Gesamtenergiebedarf über das Jahr hinweg<br />
schwankt.<br />
Es ist offenbar so, dass einige Aggregate hinsichtlich ihres<br />
Energieverbrauchs unterschätzt werden. In Reaktion auf dieses<br />
Ergebnis werden jetzt zusätzliche Messinstrumente an den vier<br />
Hauptverteilungen installiert, um die weitere Identifikation der<br />
rot: gesamter Energieverbrauch laut<br />
Zähler Energieversorgung<br />
blau: gemessener Energieverbrauch als<br />
Summe der Zähler an einzelnen<br />
Aggregaten<br />
Abb. 4: Täglicher Energieverbrauch,<br />
insgesamt und als Einzelverbrauch<br />
gemessen<br />
Abb. 5: Anteil der in der Belebung<br />
verbrauchten Energie am Gesamtenergieverbrauch<br />
im Jahr 2009
Fachbeiträge<br />
überproportionalen Verbraucher voranzutreiben. Wir erwarten,<br />
dass insbesondere Bürogebäude und Beleuchtung einen hohen<br />
Beitrag am Verbrauch erbringen.<br />
Abb. 6: Leistungsaufnahme der Gebläse im Jahr 2010<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1969
1970 Fachbeiträge<br />
5 Analyse einzelner Aggregate<br />
Als erstes Ergebnis (Abbildung 6) wurde festgestellt, dass die<br />
Brauchwasseranlage überdurchschnittlich verbrauchsintensiv<br />
arbeitet. Es handelte sich dabei um eine Aufbereitung mit Hydrophoranlage.<br />
Ursache des hohen Verbrauchs waren hauptsächlich<br />
die Pumpen, die den Druck in der Hydrophoranlage<br />
hielten. Nach Überprüfung der Anlage nahmen wir diese außer<br />
Betrieb und ersetzten sie durch eine einfache Druckerhöhungsanlage,<br />
die im Trinkwassernetz abgelöst worden war.<br />
Die Betrachtung der Leistungsaufnahme der einzelnen Gebläse<br />
zeigte, dass der Verbrauch jedes Aggregats unterschiedlich<br />
ist, obwohl sie die gleiche Größe haben und die Steuerung<br />
nach <strong>Betriebs</strong>stunden und Sauerstoffeintrag einen gleichen<br />
Verbrauch erwarten lassen würden. Die Ursachenforschung ergab,<br />
dass die Beckenbeschickung nicht ganz gleichmäßig ist.<br />
6 Zusammenfassung<br />
Als Ergebnis unserer Energiebetrachtungen können wir zusammenfassen:<br />
Das Personal erhält genauere <strong>Info</strong>rmationen, wie (zyklisch,<br />
gleichbleibend) Energie verbraucht wird, wie hoch dieser Verbrauch<br />
ist und wie sich der Verbrauch im Verlauf eines Jahres<br />
darstellt. Alleine daraus können wichtige Erkenntnisse gezogen<br />
werden.<br />
Die gewonnenen Erkenntnisse münden in einer Vielzahl<br />
kleinerer Maßnahmen. Beispiel ist die erwähnte Brauchwasseranlage,<br />
bei der ohne großen Aufwand ein Aggregat mit niedrigerem<br />
Energieverbrauch eingesetzt werden konnte. Weitere<br />
Maßnahmen, wie zum Beispiel die zeitweise Abschaltung von<br />
Rührwerken sind in der Erprobung.<br />
Neben den Maßnahmen für den laufenden Betrieb können<br />
die gewonnenen Energiedaten auch sehr nützlich sein, wenn<br />
die Ersatzbeschaffung von Antrieben oder Aggregaten ansteht.<br />
Anhand des realen Energieverbrauchs kann nachgewiesen werden,<br />
welche tatsächliche Leistungsaufnahme ein Aggregat hat.<br />
Damit ist es möglich, Motorreserven mit Augenmaß auszulegen.<br />
Hohe Sicherheitszuschläge bei der Antriebsdimensionierung<br />
schlagen sich deutlich im Preis nieder.<br />
Weiterhin erlauben die Daten präzise Angaben im Rahmen von<br />
Benchmark-Projekten. Die Schätzung von Energieverbräuchen,<br />
indem der Gesamtverbrauch aufgeschlüsselt wird, ergibt nach<br />
unseren Erkenntnissen kein zutreffendes Bild.<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
7 Ausblick<br />
Wir werden den Weg in jedem Fall fortsetzen. Eine weitere<br />
Kläranlage wurde ebenfalls mit Einzelmessgeräten ausgestattet,<br />
allerdings wurde dabei auf ein einfacheres und kostengünstigeres<br />
System zurückgegriffen, welches inzwischen verfügbar<br />
ist. Dabei wird die Wirkarbeit der einzelnen Aggregate mit handelsüblichen<br />
Zählern mit Impulsausgang erfasst. Die Impulse<br />
werden auf einer SPS gezählt und zu 5-Minuten-Werten verdichtet.<br />
Die SPS bietet die Möglichkeit eines Web- und ftp-Zugriffs<br />
bzw. die Daten werden auch parallel in das Leitsystem integriert.<br />
Der Vorteil dieses Systems liegt darin, dass es unkompliziert<br />
ist. Unser Personal ist ohne weiteres in der Lage, die<br />
Messung aufzubauen und in Betrieb zu setzen.<br />
Literatur<br />
[1] Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft<br />
und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen<br />
(Hrsg.): Energie in Kläranlagen, Düsseldorf, 1999<br />
[2] Institut für Abwasserwirtschaft Halbach (Hrsg.): Kommunale<br />
Abwasserbeseitigung, Normative Kosten und Risikoabbau,<br />
3. Aufl., Werdau, 2004<br />
[3] Benchmarking Kläranlagen 2007, Abschlussbericht der<br />
confideon Unternehmensberatung GmbH, Berlin, und der<br />
Kappeler UmweltConsulting AG, Zwingen, Januar 2008<br />
Autorin<br />
Dr. Regina von Fircks<br />
Wasserwerke Zwickau GmbH<br />
Bereichsleiterin Betrieb Trink- und Abwasseranlagen<br />
Erlmühlenstraße 15 – 08066 Zwickau – Deutschland<br />
Tel.: +49 (0)375 533-500<br />
E-Mail: regina.von.fircks@wasserwerke-zwickau.de<br />
Fachliteratur<br />
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E-Mail: info@dwa.de
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Tel.: 02242 872-123/-140, Mail: mitgliederbetreuung@dwa.de<br />
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Mitgliederbetreuung<br />
Theodor-Heuss-Allee 17<br />
53773 Hennef<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012<br />
1971
1972 DWA-Veranstaltungskalender<br />
Termin Thema Ort<br />
Region Baden-Württemberg, E-Mail: info@dwa-bw.de, Tel. 0711 8966310<br />
25.04.2012 Training zur Rettung von Personen aus abwassertechnischen Anlagen Stuttgart<br />
18.-22.06.2012 Dichtigkeitsprüfung von Entwässerungsanlagen außerhalb von Gebäuden Bühl<br />
19.06.2012 Expertenforum Energie – mit Fachausstellung Korntal-Münchingen<br />
03.07.2012 Arbeitsschutzkonzept für Abwasseranlagen – Sicherheit und Gesundheitsschutz Stuttgart<br />
05.-06.07.2012 Aktivkohle in der Abwasserreinigung – Fachsymposium mit begleitender Ausstellung Sindelfingen<br />
Region Bayern, E-Mail: info@dwa-bayern.de, Tel. 089 233 62590<br />
19.07.2012 Nürnberger Wasserwirtschaftstag 2012 Nürnberg<br />
03-07.09.2012 DACH-Kanalinspektions-Kurs für Inspekteure DWA-M 149-2/Europa-Norm EN 13508-2 (Ki-Kurs) Fürth<br />
10.-28.09.2012 Praxislehrgang Kanalsanierung für Vorarbeiter, Meister und Ingenieure Feuchtwangen<br />
18.-20.09.2012 Der Gewässerschutzbeauftragte (GSB-Kurs) Augsburg<br />
26.-27.09.2012 Kurs MSR-Technik und Online-Analytik Bayern<br />
Region Hessen/Rheinland-Pfalz/Saarland, E-Mail: info@dwa-hrps.de, Tel. 06131 604712<br />
12.06.2012 (PeB) Prüfen elektrischer <strong>Betriebs</strong>mittel Frankfurt a. M.<br />
13.-14.06.2012 (EM) Elektrische Maschinen und Motoren Frankfurt a. M.<br />
24.-26.09.2012 (EuP) Elektrotechnisch unterwiesen Person Wittlich<br />
05.-08.11.2012 fit for work: <strong>Betriebs</strong>abläufe und Verfahrenstechnik auf Kläranlagen Schloss Waldthausen<br />
19.-20.11.2012 Kanal-Aufbaukurs, Modul I–II Mainz<br />
03.-07.12.2012 Grundlagen für den Kläranlagebetrieb Schloss Waldthausen<br />
Region Nord (Schleswig-Holstein, Hamburg, Niedersachsen, Bremen), E-Mail: info@dwa-nord.de, Tel. 05121 509800<br />
16.-20.07.2012 Kurs zur Erlangung der Sachkunde für die Durchführung von Dichtheitsprüfungen von<br />
Grundstücksentwässerungsanlagen<br />
Braunschweig<br />
03.-07.09.2012 94. Klärwärter-Grundkurs Nienburg<br />
11.-12.09. 2012 Perspektiven der Klärschlammverwertung Bremen<br />
12.-13.09.2012 Energie auf Kläranlagen Bremen<br />
27.09.2012 Strategien zur Bekämpfung von Ratten in Abwasseranlagen Rastede<br />
Region Nord-Ost (Mecklenburg-Vorpommern, Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Berlin), E-Mail: info@dwa-nord-no.de, Tel. 0391 7348815<br />
31.05.-01.06.2012 DWA-Landesverbandstagung Nord-Ost Potsdam<br />
05.09.2012 Workshop für die Wartung von Kleinkläranlagen Wismar<br />
15.-19.10. 2012 Sachkunde Dichtheitsprüfung für Grundstücksentwässerungsanlagen Magdeburg<br />
15.11.2012 Geruch und Korrosion im Kanal Rheinsberg<br />
Region Nordrhein-Westfalen, E-Mail: info@dwa-nrw.de, Tel. 0201 1042144<br />
18.-20.04.2012 Mikroskopier-Grundkurs Bottrop<br />
23.-27.04.2012 Klärwärter-Grundkurs Duisburg<br />
26.04.2012 Betriebliche Optimierung der Schlammbehandlung auf Kläranlagen Dinslaken<br />
15.05.2012 Training zur Rettung von Personen aus abwassertechnischen Anlagen Wuppertal<br />
25.-26.09.2012 Kanalwärter-Aufbaukurs Wuppertal<br />
Region Sachsen/Thüringen, E-Mail: info@dwa-st.de, Tel. 0351 2032025<br />
23.-27.04.2012 Sachkunde „Dichtheitsprüfung von Grundstücksentwässerungsanlagen“ Dresden<br />
10.-14.09.2012 Aufbaukurs „Verfahrenstechnik und <strong>Betriebs</strong>führung auf Kläranlagen“ Dresden<br />
17.-21.09.2012 Sachkunde „Dichtheitsprüfung von Grundstücksentwässerungsanlagen“ Dresden<br />
24.-28.09.2012 Grundkurs Gewässerunterhaltung Glauchau<br />
09.-12.10.2012 Aufbaukurs „Phosphor- und Stickstoffelimination“ Dresden<br />
07.-09.11.2012 Klärschlammbehandlung Dresden<br />
KA <strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> (42) · April 2012