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Betriebs-Info - KAN

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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 />

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������������������<br />

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������������������<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 />

online bestellen im DWA-Shop<br />

www.dwa.de/shop<br />

E-Mail: info@dwa.de


Fachbeiträge<br />

Werden auch Sie Mitglied in der DWA!<br />

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Liebe Leserinnen und Leser der KA-<strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong>,<br />

ohne Ihre Arbeit geht gar nichts - als Facharbeiter oder Meister auf einer Kläranlage sorgen Sie täglich für den sicheren<br />

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wir freuen uns auf Sie! Als Dankeschön für Ihre Anmeldung bis zum 31. Mai 2012 schenken wir Ihnen eine praktische<br />

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Wir zählen auf Sie! Ihr Wissen ist gefragt.<br />

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wahrgenommen. Als Mitglied der DWA sind Sie durch KA und KA-<strong>Betriebs</strong>-<strong>Info</strong> immer gut informiert und genießen<br />

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Haben wir Ihr Interesse geweckt? Hierüber würde ich mich sehr freuen.<br />

Ihr<br />

Johannes Lohaus<br />

Bundesgeschäftsführer der DWA<br />

P.S.: Ihren DWA-Landesverband finden Sie unter www.dwa.de, Landesverbände<br />

Haben Sie Fragen oder brauchen Sie weitere <strong>Info</strong>rmationen? Wir beraten Sie gern.<br />

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA)<br />

Mitgliederbetreuung<br />

Theodor-Heuss-Allee 17, 53773 Hennef<br />

Tel.: 02242 872-123/-140, Mail: mitgliederbetreuung@dwa.de<br />

Anmeldeformular<br />

______________________________________________________ _________________________________<br />

Name/Vorname geboren am<br />

______________________________________________________<br />

Beruf<br />

_____________________________________ _________________________________<br />

Straße/Nr. PLZ/Ort/Land<br />

_____________________________________ _________________________________<br />

Telefon privat. Telefon dienstlich<br />

_____________________________________ _________________________________<br />

Fax E-Mail<br />

_________________________________<br />

Datum, Unterschrift<br />

Datenschutzerklärung:<br />

Ja, ich bin einverstanden, dass die DWA mir künftig <strong>Info</strong>rmationsmaterial schickt.<br />

Nein, bitte keine Unterlagen zusenden.<br />

____________________________________________________________________________<br />

FAX-ANTWORT 02242 872-200 Als Mitgliederzeitschrift erhalte ich die<br />

Bitte senden oder faxen Sie das aufgefüllte KA Korrespondenz Abwasser Abfall (monatlich)<br />

und unterschriebene Formular an: oder<br />

KW Korrespondenz Wasserwirtschaft (monatlich)<br />

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Ja, senden Sie mir die Kurbellampe<br />

Abwasser und Abfall e.V. (DWA)<br />

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

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