IEEM gGmbH - Institut für Umwelttechnik und Management an der Universität Witten/Herdecke
 

Belüftung mit vor Ort erzeugtem Reinsauerstoff

Projekttitel: Energieeinsparung in Belebungsbecken industrieller Kläranlagen durch vor Ort erzeugten Reinsauerstoff
Projektleiter: Günter Müller-Czygan (HST)
Projektpartner: HST Hydro-Systemtechnik GmbHAir Products GmbH
Förderer: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Kennzeichen: 26353
Projektlaufzeit: September 2008 - Juni 2012


Kurzbeschreibung

Bei den biologischen Verfahren der Abwasserreinigung spielt der Eintrag von Sauerstoff in die Belebungsbecken von Kläranlagen eine entscheidende Rolle für den Abbau von unerwünschten Wasserinhaltsstoffen. Da die Belüftung als größter Einzelenergieverbraucher einer Kläranlage je nach Verfahren zwischen 40 und 80 % des Energieverbrauchs verursacht, wirken sich Innovationen in diesem Bereich besonders stark auf die Gesamtenergiebilanz einer Kläranlage aus.

Ein Ansatz zur Senkung des Energieverbrauchs besteht in der Verwendung von Reinsauerstoff (technischer Sauerstoff mit einem Sauerstoffanteil von mehr als 90 %), durch dessen Einsatz der spezifische Energieeintrag deutlich reduziert werden kann. Bisherige Systeme zur Reinsauerstoffbelüftung waren im Vergleich zu konventionellen Belüftungssystemen jedoch oft zu aufwändig und für breitere Anwendungen nicht wirtschaftlich, weshalb solche Anlagen nur im industriellen Bereich oder für Sonderanwendungen zu finden sind.

Ein innovatives System auf Vakuumbasis (VSA = Vacuum-Swing-Adsorption) ermöglicht die lieferantenunabhängige Erzeugung von Reinsauerstoff vor Ort. Mit der neuen Technologie ergeben sich in Kombination mit steigenden Energiepreisen auch auf kleineren industriellen und kommunalen Kläranlagen neue Anwendungspotentiale für den Einsatz von Reinsauerstoff.

Vergleich herkömmlicher mit Reinsauerstoffbelüftung

Abb.: Vergleich von herkömmlicher (li.) und Reinsauerstoffbelüftung (re.)  (Fotos: Air Products)

Neben Energieeinsparungen können durch die Reinsauerstoffbelüftung weitere Vorteile im Bereich des vorsorgenden Umweltschutzes und bei der Betriebsführung realisiert werden. Der bessere Sauerstoffübergang führt nicht nur zu einer massiven Verringerung des eingesetzten Gasvolumens und damit auch zu einer Emissionsminderung bei austretenden, geruchsbeladenen Gasen und Aerosolen aus dem Belebungsbecken um mehr als 90 %, sondern es lassen sich aufgrund der bis zu fünffach höheren Sauerstoffverfügbarkeit auch deutlich höhere Abbauraten erzielen. Mit der Reduzierung des Anfalls an Überschussschlamm ergibt sich zudem ein verringerter Entsorgungsaufwand.

Durch das von der DBU geförderte Forschungsprojekt soll gemeinsam mit dem Industriepartner HST Hydro-Systemtechnik GmbH der neuen Technik für die Vor-Ort-Erzeugung von Reinsauerstoff wissenschaftlich untersucht und die für Anlagenbetreiber relevanten technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen belastbar ermittelt werden. Anhand einer Pilotanlage der Air Products GmbH wird der Anpassungsbedarf an die spezifischen Verhältnisse der Abwasserbehandlung und der Nachweis der Praxisfähigkeit demonstriert. Aufbauend auf den Projektergebnissen beabsichtigt die HST Hydro-Systemtechnik GmbH anschließend die Verbreitung der innovativen Technik im Abwassersektor.

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