Die Kläranlage im brasilianischen Bangu setzt auf eine neuartige biologische Reinigungstechnologie für industrielle und kommunale Abwässer. (Bild: Aerzen)
- Kosteneffizienz, Nachhaltigkeit sowie geringer Platzbedarf gehören zu den zentralen Herausforderungen in der industriellen Abwasserreinigung.
- Die in den Niederlanden entwickelte biologische Reinigungstechnologie Nereda erfüllt alle diese Bedingungen.
- Wie sich in Kombination mit hocheffizienten Drehkolbenverdichtern damit deutliche Vorteile erzielen lassen, zeigt ein Praxisbeispiel aus Brasilien.
Das patentierte Verfahren wurde in den Niederlanden an der Technischen Universität Delft in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Royal Haskoning-DHV (RHK) entwickelt und ist sowohl für industrielle als auch für kommunale Abwässer geeignet. Es basiert auf dem Sequencing-Batch-Reactor-Verfahren (SBR) und ermöglicht eine Kapazitätserhöhung auf sehr engem Raum.
Der Clou ist eine spezielle aerobe granulare Biomasse. Die große Oberfläche des Granulats lässt eine deutlich höhere Population an abwasserreinigenden Mikroorganismen zu und somit eine wesentlich schnellere und bessere Reinigung. Alle Prozesse laufen gleichzeitig ab, zur Verkürzung der Zykluszeit trägt auch die schnellere Absinkgeschwindigkeit des Belebtschlamms bei.
Die Anlagen benötigen dadurch deutlich weniger Fläche (25 % kleinerer Footprint) als herkömmliche biologische Reinigungsverfahren, erzielen Energieeinsparungen bis zu 50 %, können auf zusätzliche Chemikalien verzichten und stellen einen stabilen, wartungsarmen Betrieb bei verträglichen Ablaufwerten sicher.
Große Kläranlage mit kleinem Footprint
Diese Prozess- und Kostenvorteile der Nereda Technologie haben auch Zona Oeste Mais Saneamento überzeugt. Dabei handelt es sich um eine private Konzession, die vom Anlagenbauer BRK Ambiental und Águas Do Brasil – zuständig für den Ausbau der Abwasserentsorgung im Planungsgebiet Nr. 5 in Rio de Janeiro – gegründet wurde. Die Kläranlage in Bangu ist für 144.000 Einwohnerwerte (EW) ausgelegt, reinigt täglich 43 Mio. l Schmutzwasser und hat eine Betriebsfläche von
38.000 m2. Die Schmutzfracht wird mit einem biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5) von 150 mg/l, gebundenem Stickstoff (TN) von 35 mg/l und einem Feststoffgehalt (TSS) von 170 mg/l zugeführt und erreicht Ablaufwerte von <20 mg/l BSB5, < 5 mg/l NH4 und <10 mg/l TSS.
Die Vorreinigung besteht aus vier parallel betriebenen Straßen (4 mm feine Rechen, Sandfang, Fett-und Ölabzug) mit einer Kapazität von je 11.000.000 l/d. Der abgesetzte Sand wird über eine horizontale und eine vertikale Schnecke in Container transportiert und im Anschluss entsorgt. Durch die außerordentlich kompakte Bauform kann gegenüber einer Lösung mit herkömmlichen Vorklärbecken circa 30 % an Footprint eingespart werden. Auch die biologische Reinigungsstufe kommt mit sehr wenig Platz aus. Die beiden Nereda-SBR-Becken verfügen über ein Volumen von je 6.300 m3 sowie eine Tiefe von 6,15 m und benötigen eine Aufstellfläche von insgesamt 13.800 m2. Ein konventionelles Belebungsbecken mit gleicher Kapazität an Schmutzfracht liegt bei etwa 18.500 m² und ist somit rund 35 % größer, was wiederum zu deutlich höheren Investitionskosten führt.
Hocheffiziente Drehkolbenverdichter für die Druckluftversorgung
Die Druckluft für die Biologie stellen in Bangu fünf Drehkolbenverdichter vom Typ Delta Hybrid D 152S von Aerzen mit einer Antriebsleistung von jeweils 200 kW zur Verfügung (Volumenstrom zwischen 2.600 bis 6.286 Nm³/h, Druckdifferenz = 700 mbar): je zwei Aggregate für einen SBR-Reaktor, eine Maschine dient als Redundanz. Drehkolbenverdichter vereinen die Vorzüge von Gebläse- und Verdichtertechnologie in einem System und zählen zu den effizientesten Aggregaten für einen großen Regelbereich von 25 bis 100 %. Für die drei Phasen des Nereda-Prozesses – Belüftung, Sedimentation, Feeding – kann so jederzeit die optimale Sauerstoffversorgung sichergestellt werden.
Aerzen ist dabei der weltweit einzige offizielle Nereda-Lieferant für den Bereich Belüftungstechnik. Der norddeutsche Hersteller bietet eine große Bandbreite an Lösungen, „die die Anforderungen fast aller Nereda-Projekte erfüllen“, erklärt Annie Blissit, Managerin des Preferred Suppliers Programms. Zudem gibt es mit
Aertronic und Aerprogress innovative Strategien zur Optimierung der Effizienz und Verfügbarkeit der Aggregate.“ Dies sei für jedes belüftete System wichtig und stehe im Einklang mit dem Projekt-Schwerpunkt Energieeffizienz.
Energieeinsparungen von 15 %
Gerade Energieeffizienz und geringe Lebenszykluskosten sind Faktoren, die zunehmend an Relevanz gewinnen. „Bei der Wahl der Gebläsetechnologie achten viele nur auf die Anschaffungskosten. Das ist fatal, denn der Kaufpreis macht lediglich 5 % der Gesamtbetriebskosten aus. Viel mehr ins Gewicht fallen die Kosten für Energie, Service und Wartung. Vor allem der Energieverbrauch schlägt mit 90 % enorm zu Buche“, so Rainer von Siegert, Managing Director bei Aerzen Brasilien, und betont: „Wer die Lebenszykluskosten möglichst niedrig halten möchte, sollte daher auch die Folgekosten berücksichtigen. Energiesparende und servicefreundliche Aggregate sind dabei das A und O.“
Geringere Kosten trotz höheren Capex? Dass diese Rechnung aufgeht, wird auch am Beispiel von Bangu deutlich. So waren die gewählten Verdichter verglichen mit internationalen Wettbewerbern im Capex-Bereich 15 % teurer, dank der überlegenen Opex-Bilanz – 15 % niedrigere Energiekosten sowie deutlich geringere
Service- und Wartungskosten – amortisieren sich die Mehrkosten jedoch bereits nach fünf Jahren. Die fünf Drehkolbenverdichter D 152 S sparen jährlich rund 60.000 kWh gegenüber den Wettbewerbern ein.
Effizienz ist das A und O
Die in Bangu eingesetzten Verdichter sind zudem öl- und absorptionsmittelfrei. Das sogt für besonders hohe Zuverlässigkeit. Schalldämpfer ohne Absorptionsmaterial verhindern eine Verunreinigung der Prozessluft bzw. des nachgeschalteten Prozesssystems. Dies ist ein entscheidender Faktor für einen nachhaltigen, sicheren und langlebigen Betrieb. Das kompakte Design der Verdichter ermöglicht zudem eine platzsparende Side-by-Side-Aufstellung, was zu einem kleineren Maschinenraum und damit zu geringeren Investitionen in das Gebäude führt.
Auch der große Regelbereich der Drehkolbenverdichter ist hier von entscheidender Bedeutung. Im Ergebnis fällt der Footprint des Maschinenraums im Vergleich zu anderen Gebläsetechnologien um 20 % kleiner aus – und das, obwohl es sich bei den D 152S um die größten Drehkolbenverdichter im Portfolio des Kompressorherstellers handelt.
Auch in der Schlammaufbereitung werden Delta-Hybrid-Drehkolbenverdichter aus dem gleichen Hause eingesetzt, allerdings in kleinerer Ausführung. Der Klärschlamm wird mithilfe von drei Zentrifugalpressen entwässert, bei der Deammonifikation unterstützen zwei
D 24S mit einem Volumenstrom zwischen 560 bis 1.400 m3/h und einer Druckdifferenz von 500 mbar. Gewählt wurden die energieeffizienten Aggregate aufgrund der relativ langen Laufzeit von 5 bis 6 h am Tag.
Reinigungstechnologie mit großem Potenzial
Nereda ist eine noch recht junge Technologie, doch rund um den Globus entstehen immer mehr Anlagen auf Basis des neuartigen niederländischen Konzepts. Auch in Sachen Support geht das Ingenieurbüro RHK neue Wege und überwacht alle Anlagen zentral per Global Digital Monitoring. Das stellt einen zuverlässigen und langfristigen Kläranlagenbetrieb sicher. Ein Blick in die Praxis zeigt: Die Strategie geht auf. Von den bisher mehr als 90 gebauten Nereda-Anlagen in 20 Ländern sind alle noch in Betrieb. Auch in Brasilien steigt die Anzahl der Anlagen kontinuierlich. Ein weiteres, mit Bangu vergleichbares Großprojekt entsteht aktuell in der Gemeinde Lontra im Bundesstaat Tocantins. Hier werden sechs Drehkolbenverdichter Delta Hybrid D152S installiert, Anlagenbauer ist – wie auch in verschiedenen weiteren aktuellen Projekten – BRK Ambiental.
