Xylem: Voller Schub nur bei Belüftung in Kläranlage Eiterhagen-Söhrewald

Gefüllte Fördertöpfe sollte man nicht den anderen überlassen. Thomas Siemon, technischer Betriebsleiter des Abwasserverbands Mülmischtal, war aufmerksam und beantragte erfolgreich Fördergelder für die Energieeffizienz-Analyse der Kläranlage Eiterhagen, ca. 15 km südöstlich von Kassel. Das Land Hessen bewilligte den Zuschuss zur ingenieurtechnischen Begutachtung – und die lohnte sich richtig.

Die Kläranlage im Gemeindegebiet Söhrewald ist auf rund 2300 Einwohner der Söhrewalder Ortsteile Wattenbach und Eiterhagen sowie des Stadtteils Quentel von Hessisch-Lichtenau ausgelegt. Eine kleine, nach dem Belebtschlammverfahren arbeitende Anlage also, die aber dennoch Energiesparpotenzial offenbarte. Die Gutachter nahmen 2015 alles unter die Lupe, was nennenswert Energie verbrauchte. Zwei „Energiefresser“ wurden identifiziert: zum einen die Belüftung des Kombibeckens, zum anderen das Rührwerk, das im Becken das Schmutzwasser in Bewegung hält. Dieses Rührwerk wurde 2002 installiert, ein Flygt Banana SR4410. Thomas Siemon erinnert sich. Da gäbe es inzwischen effizientere Rührwerke, meinten die Gutachter. „Hinzu kam, dass für das alte Rührwerk dringend eine Generalüberholung angestanden hätte, die mit gut 2.000 Euro zu Buche geschlagen hatte.“ Der richtige Zeitpunkt, um abzuwägen, ob nicht ein Austausch und die damit verbundene Verminderung des Energieverbrauchs sinnvoll ist. Siemon fragte bei Xylem nach. Er hatte bereits von einem neuen, energieeffizienten Rührwerk von Flygt gehört.

Das neue Modell Flygt Banana SR4320 ist serienmäßig mit einem Permanentmagnetmotor ausgerüstet. Er reduziert den Energieverbrauch gegenüber einem in vielen Rührwerksausführungen verwendeten Standardmotor bei gleichem Rührwerksschub signifikant. Zusätzlich ist im Rührwerk ein Frequenzumformer integriert. So kann die Motor- und Propellerdrehzahl den Gegebenheiten angepasst werden. Der üblicherweise knappe Platz im Schaltschrank wird nicht belegt, Verdrahtungsaufwand und damit Einbaukosten werden gespart. Durch den FU läuft der Motor sanft an und wird ebenso sanft abgebremst. So werden das Getriebe im Rührwerk und auch die Einbaugarnitur so gering wie möglich belastet.

Im Belebungsbecken der KA Eiterhagen machen sich die Vorteile bezahlt. Im Ringbecken mit einem Volumen von 955 m³ ist eine tiefliegende Belüftung installiert. Obwohl die Belüftung intermittierend betrieben wird, lief das alte Rührwerk im Dauerbetrieb mit konstanter Drehzahl. Energetisch war das ungünstig, denn die gewählte hohe Propellerdrehzahl ist nur bei eingeschalteter Belüftung zur Durchmischung des Beckens erforderlich. Martin Meier, Projektleiter bei Xylem, erläutert: „Bei der Nitrifikation wirkt der aufsteigende Blasenschwarm wie ein Widerstand, den das Rührwerk durchbrechen muss. In der Phase, in der nicht belüftet wird, ist der volle Schub des Rührwerks nicht erforderlich.“ In der anaeroben Phase kann also die Propellerdrehzahl deutlich reduziert werden, was die aufgenommene Leistung des Rührwerks reduziert.

Xylem errechnete die so mögliche Energieersparnis – und der Abwasserverband Mülmischtal entschied sich, in das neue Banana SR4320 zu investieren. „Ein zusätzliches Argument für uns war, dass wir die komplette Einbaugarnitur des alten Rührwerks weiter nutzen konnten“, berichtet Siemon. Tatsächlich unterscheidet sich das neue Rührwerk äußerlich kaum vom Vorgängermodell Flygt Banana SR4410, das Rührwerksdesign ist nahezu identisch. Doch der zusätzlich integrierte Frequenzumrichter macht das Rührwerk „intelligenter“ als der Vorgänger. „Überzeugt hat uns auch eine zusätzliche intelligente Vorort-Steuerung“, berichtet Siemon. „Die kam erst nach unserer ersten Anfrage bei Xylem ins Spiel. Mit ihrer Hilfe erreichen wir sogar bessere Verbrauchswerte als das begutachtende Ingenieurbüro ermittelt hatte.“

Die programmierbare Steuerung Flygt MyConnect, eingebaut in einer kleinen Vorort-Steuerstelle direkt am Belebungsbecken, bekommt in Eiterhagen lediglich ein digitales Signal von der Leittechnik in der Warte. Meier führte nach Montage des neuen Rührwerks eine Strömungsmessung im Becken durch. Diese bestätigte die vorab berechnete und gewährleistete Strömungsgeschwindigkeit sowohl in der belüfteten als auch in der unbelüfteten Phase.

Das alles summiert sich zu einem beachtlichen Spareffekt. Und das ist belegbar. Betriebsleiter Siemon sagt von sich, er sei „von Natur aus misstrauisch, wenn mir ein Vertriebsmann etwas verspricht. Ich habe schon erlebt, dass dann die für die technische Umsetzung verantwortlichen Kollegen blass geworden sind, weil sie nicht so recht wussten, wie sie das Versprochene umsetzen sollten.“ Daher hatte Siemon vor dem Umbau einen Elektriker damit beauftragt, eine Leistungsmessung zu integrieren. So verglich er die Leistungsaufnahme vorher und nachher – und nochmals, nachdem auch die intelligente Vorortsteuerung eingebaut war. Er ermittelte eine Reduktion von stolzen 47 Prozent, was einer jährlichen Energieersparnis von jährlich über 1.780 Euro entspricht. und somit um einige Prozent über der von Xylem berechneten Einsparung lag. „Das kann sich doch sehen lassen“, meint der Betriebsleiter zufrieden. „Wenn man die ebenfalls eingesparte Generalüberholung mit einbezieht, kommen wir auf eine Amortisationszeit von 4,7 Jahren.“

Siemon verlässt sich auch künftig gerne auf Xylem. „Die tun einfach ihren Job, melden sich beispielsweise rechtzeitig vor der nächsten anstehenden Wartung“, lobt er und ergänzt: „Der Austausch des Rührwerks bzw. die Installation und auch die Inbetriebnahme des neuen Flygt Banana SR4320 verliefen problemlos.“