Wurm heißt der Vorfluter der Kläranlage Aachen-Soers. Und es ist gar nicht so lange her, dass der kleine Fluss an der Grenze zu Belgien im 20. Jahrhundert nur stark verschmutztes Wasser transportierte. Dies stammte aus den Abwässern der Zechen im ehemaligen Aachener Steinkohlerevier. Gerade mal 53 Kilometer lang ist der Nebenfluss der Rur (nicht zu verwechseln mit der Ruhr). Davon sind weite Strecken kanalisiert oder begradigt. Aufgrund seiner Kies- und Sandanlandungen genießt der Wurm heute einen Stellenwert im Naturschutz durch kleinräumige Ökosysteme, in denen sich gerne seltene Vogelarten wie beispielsweise der Flussuferläufer und Wasserpieper heimisch fühlen.

Dieser wertvolle Lebensraum ist letztlich dadurch entstanden, dass der Wurm seinen Abwassercharakter verloren hat, auch wenn die Wassermenge des Flusses zu etwa 80 Prozent aus den Einleitungen von Kläranlagen stammt. Und genau diese Besonderheit ist es, die die Anrainer zu Höchstleistungen treibt, wenn es um Einleitungswerte in diesen Vorfluter geht. „Wir setzen sehr gute Technik innerhalb sehr guter Verfahren ein“, meint Thomas Zobel, Unternehmensbereichsleiter Abwasseranlagen beim Wasserverband EifelRur (WVER). Die Kläranlage Aachen-Soers gehört zum WVER-Versorgungsgebiet und zählt bundesweit zu den Vorzeigebetrieben in puncto Einlasswerte, vierter Reinigungsstufe sowie Energieeffizienz. 800 Liter leitet die Kläranlage AachenSoers pro Sekunde in den kleinen Fluss ein, der vor dem Vorfluterbereich gerade einmal einen Wasserdurchfluss von 200 Liter pro Sekunde misst. Aachen-Soers zählt mit einer Kapazität von 458.000 Einwohnergleichwerten zu den Kläranlagen der Klasse 5, die laut Thomas Zobel „normalerweise in Vorfluter einleiten, die die Größe des Rheins haben“. In diesem besonderen Fall muss die Qualität des gereinigten Wassers dementsprechend High-End sein, damit der kleine Fluss keine Probleme bekommt. Das Team um Thomas Zobel und seinen Abwassermeister Nils Brand haben aus diesen Rahmenbedingungen einen Ehrgeiz entwickelt, der bundesweit Schule macht. Der Ammoniumgrenzwert liegt beispielsweise bei 0,01 mg pro Liter. „Andere Anlagen mit deutlich größeren Vorflutern sind ganz andere Zahlen gewohnt“, meint Brand. Damit die sehr guten Grenzwerte – der für PO4 liegt bei 0,1 mg/l – nicht zu Lasten der Energiekosten gehen, hat die Kläranlage Aachen-Soers im Rahmen einer Kapazitätserweiterung ein ganzheitliches Optimierungskonzept entwickelt und dafür einen zweijährigen Großversuch gestartet. Die Anlage bietet dafür ideale Bedingungen.

Von den sechs zur Verfügung stehenden Belebungsstraßen ließ sich eine für den Feldversuch nutzen. Nach der von der RWTH Aachen wissenschaftlich begleiteten Phase stand fest, dass es nicht zu einem 1:1-Austausch der abgängigen zehn alten Getriebeturbos eines anderen Herstellers und Keramiklüfterplatten kommen wird. Auch die zentralisierte Versorgung der Belebung mit Sauerstoff aus zwei Maschinenräumen heraus sollte der Vergangenheit angehören. „Die Gebläse müssen ran ans Becken, damit wir die Rohrleistungsverluste reduzieren“, bringt es Thomas Zobel auf den Punkt. Durch die Außenaufstellung herrschen zudem optimale Ansaugbedingungen für die Maschinen – und damit sehr gute Voraussetzungen für die bestmögliche Sauerstoffsättigung der Belebungsbecken. Auch dies trägt seinen Teil zur Steigerung der Energieeffizienz bei, da sich die Laufzeit der Maschinen durch diese Effektivität in der Sauerstoffversorgung verkürzt. Im Rückschluss ist mit dieser Innovation die Zeit der alten Turbogebläse mit Leitschaufelverstellung vorbei. Sie sind durch die extrem hohen Wartungskosten sowie den energetisch unwirtschaftlichen Betrieb im Teillastbereich nicht mehr zeitgemäß und folgerichtig drehzahlgesteuerten Drehkolbenverdichtern der AERZEN Reihe Delta Hybrid gewichen. Zehn Aggregate vom Typ D 52 S und sieben Aggregate vom Typ D 36 S mit durchgängig gleicher Motorleistung von 55 und 45 kW stehen heute auf der Mittelbrücke der sechs Belebungsstraßen – aufgereiht wie an einer Perlenschnur. Je zwei Delta Hybrid sind jeder Straße direkt zugeordnet. Alle weiteren decken den erhöhten Luftbedarf bei der Nitrifikation ab und versorgen dabei jeweils zwei Straßen. 

Der bauartbedingt weite Regelungsbereich der Delta Hybrid Drehkolbenverdichter macht in der Kläranlage Aachen-Soers den Weg frei, die bedarfsgerechte Versorgung der Belebungsbecken mit Sauerstoff ohne Drosselklappen oder Schieber sicherzustellen. Wurde früher aus dem Sauerstoffgehalt eine Gleitdruckregelung abgeleitet, „regeln wir heute nach dem Stickstoffgehalt“, erklärt Nils Brand. Hierbei spielen Ammonium- und Nitratkonzentrationen genauso eine wichtige Rolle wie die Abwassermenge und der herrschende Sauerstoffgehalt. „Grob betrachtet, dosieren wir die Luft für jede Straße einzeln nach der Ammoniumfracht“, erklärt Thomas Zobel. Diese optimal auf die jeweiligen Prozessbedingungen in den einzelnen Straßen abgestimmte Versorgung sei mit einer zentralen Infrastruktur und Mengenaufteilung mit Drosseln und Schiebern nicht möglich gewesen. Die feineren Stellmöglichkeiten verbessern einerseits die Reinigungsleistung der Anlage und erhöhen anderseits spürbar die Energieeffizienz. Die elektrische Anschlussleistung der gesamten Kläranlage sank von 1.100.000 kWh in 2016 nach der Optimierung um knapp ein Drittel. Fokussiert sich der Blick auf den reinen Prozessbereich der Biologie, dann fällt die Effizienzsteigerung durch das neue Belüftungskonzept noch deutlicher aus: 720.000 kWh stehen heute 320.000 kWh gegenüber – was einem reduzierten Verbrauch von 55 Prozent entspricht.