Energieeffiziente kommunale Kläranlagen

Implementierung einer modellgestützten Prozessführung zur Minimierung des Fremdenergieanteils von kommunalen Abwasserreinigungsanlagen

In dem Projekt sollen die in Echtzeit zu erhebenden Abwasserparameter identifiziert und auf ein erforderliches Minimum reduziert werden. Zudem kommt der Kopplung der verwendeten ASM- und ADM-Modelle eine besondere Rolle zu, um den gesamten Abwasserreinigungsprozess einschließlich der Faulung auf ein energetisches Minimum steuern zu können. Der korrekten Validierung der Leistungskennlinien von relevanten Verbrauchern (Zulauf- und Rezirkulationspumpen, Belüftung, etc.) hat hierbei besondere Bedeutung. Das System soll nicht nur den Anforderungen an eine Abwasserreinigung im üblichen Lastbereich genügen, sondern auch mögliche Störfallszenarien berücksichtigen.  Das Ziel dieser Projektstufe ist es, durch eine modellgestützte Prozessführung den Energieeintrag in der biologischen Stufe einer Kläranlage deutlich zu senken, dabei aber gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit und Prozessstabilität zu gewährleisten. Ebenso soll eine energetische und stoffliche Optimierung für die Biogaserzeugung herbeigeführt werden. Die Grundlage hierfür stellt die integrierte modellgestützte Prozessführung von Klär- und Biogasanlagen dar. Prozesszustände sollen begleitend zum laufenden Prozess zu berechnet werden und die Kläranlage einschließlich Faulung auf Basis dieser Ergebnisse gesteuert werden.

Damit wird Folgendes ermöglicht:

  • Es werden Prozess- und Produktparameter berechnet, die nicht oder schwierig messbar sind.
  • Es können Prozesszustände und Produkteigenschaften auf Grund von Prozessparametern und charakteristischen Daten der Eingangsstoffe vorausberechnet werden ("Prognose"). Durch Vergleich der vorausberechneten Produktdaten und weiterer Zielgrößen mit den Sollwerten können die Sollwerte der Prozessvariablen so angepasst werden, dass die Prognosen der Simulation und damit die Istwerte sich den Sollwerten für das Produkt bzw. die Zielgrößen annähern oder im Optimum damit übereinstimmen. Durch Ankopplung der berechneten Prozessparameter als Sollwerte an das Prozessleitsystem wird der Prozess entsprechend der berechneten Zielwerte gefahren.
  • Unter Berücksichtigung der Leistungskenndaten der relevanten Verbraucher kann der Abwasserreinigungsprozess auf ein energetisches Minimum bei Einhaltung der Ablaufwerte und auf eine maximale Faulgasausbeute gesteuert werden. Der Fremdenergiebezug kann minimiert werden.

Hauptklärwerk Emden

SIMBA Simulation der Kläranlage Emden

Projektdaten

Laufzeit: 01.06.2012 -31.05.2013

Partner: BEE Emden, FH Lübeck

Förderung durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Kontakt bei EUTEC: Dr. Wolfgang Lindenthal, Dr. Frank Uhlenhut, Prof. Dr. Sven Steinigeweg