Mit einer vierten Reinigungsstufe erreicht die Kläranlage Isny einen Phosphatgehalt von 0,1 Milligramm pro Liter – und liegt damit im Jahresmittel zwei Drittel unter dem erlaubten Grenzwert. Die sehr gute Abwasserreinigung ist in Süddeutschland notwendig. Die 50.000-EGW-Anlage leitet das gereinigte Wasser nämlich über den Fluss Untere Argen direkt in einen Trinkwasserspeicher – und der heißt Bodensee. Gebläsetechnik von AERZEN übernimmt in der vierten Reinigungsstufe, den Belebungsbecken sowie weiteren Reinigungsbereichen wichtige Prozessfunktionen.
[Translate to German:] TURBO BLOWERS – FOR THE RELIABLE AND EFFICIENT AIR SUPPLY OF AERATION TANKS
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The air supply of modern wastewater treatment plants is clearly designed for maximum availability, high energy efficiency and long maintenance cycles. Therefore, AERZEN does not use oil or other lubricants for the demanding bearings within the turbo blowers of the current series Aerzen Turbo G5plus, AERZEN uses simply air. Thanks to the new turbo generation, AERZEN has created a more robust and more efficient solution compared to highly complex magnetic bearings.
As an effective bearing without any mechanical friction at all, AERZEN uses compressed air in the two radial drive shaft bearings and the axial bearing for absorbing the axial forces. In doing so, in no case, air is pumped with high pressure externally into the bearing shell, but rather in a brilliantly simple way, the compressor principle is used. Due to natural unbalance, when starting the turbo blower, the rapidly rotating shaft generates an eccentric circular motion in the air gap of the bearing. With the minimal distance to the bearing wall, the shaft increases the pressure in this area, and counterforce is generated in the form of an increase in pressure. This forces the shaft back in the opposite direction. Due to the rapidly increasing speed, the shaft centers in the bearing itself and increases the pressure in the air gap to more than 30 bar. The prevailing force couples are so high, that they keep the shaft permanently in the centre of the bearing, even in case of considerably varying and challenging operation conditions, and this takes place in free-floating manner without surface contact. The highlight of this AERZEN principle is that the air cushion forms itself during operation and - in contrast to magnetic bearing (see information box) - without further energy input. Initially, the air foil bearing was developed by NASA and has now been further optimised by AERZEN for turbo technology.
Concerning the air foil bearing principle no electrical, mechanical or pneumatic regulations are necessary - not even in case of dynamic load changes. It is true that wear friction can develop during start-up of the turbo blower until the air cushion is formed. In order to face this theoretical possibility, AERZEN has developed an innovative air foil bearing system. AERZEN uses a 2-component coating as the maintenance-free friction partner, which serves as a reliable lubricating film on contact with the shaft. As the compressor compresses the air in the bearing so densely, the layer between bearing ring and shaft is practically as hard as steel. Consequently, AERZEN has designed a damping layer specifically for this application - the spring foil. This is a millimetre thick plate which, when rolled into an undulating shape, supports the lubricating layer of the bearing and absorbs vibrations at the same time.
[Translate to German:] AIR OFFERS RESERVES FOR HIGHER SPEEDS
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With the sophisticated conception of the air foil bearings, AERZEN succeeded in maintaining the simple construction of a turbo blower with the high-frequency permanent synchronous motor as energy-efficient drive. This bearing type still has reserves to support higher speeds than this is usually possible with magnetic bearings. As a consequence, the performance density of the turbo blowers can be further increased due to faster rotating blade wheels, if the appropriate motors are used.
[Translate to German:] AIR FOIL BEARING VS. MAGNETIC BEARING
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Turbo blowers from other manufacturers work with magnetic bearings, which also aim to overcome the high speeds without any mechanical bearing. However, with the older technology of magnetic bearings electrical current is needed, so that the coils, arranged circularly around the drive shaft, can develop their forces during operation and have the shaft rotating free from mechanical friction. Particularly changing operation conditions put the highly complex regulation system of the magnetic bearings to a test. Frequently it comes to safety shutdowns of the entire turbo blower due to technological reasons. To ensure, that in case of a malfunction, an emergency shutdown, or a power failure, the system remains active for a certain period of time, turbo blowers with magnetic bearings must always be equipped with an uninterruptible power supply (UPS). Consequently, the UPS inevitably increases the life-cycle costs. A similar expenditure is necessary for the magnetic bearing system, as – permanently in operation – it uses electrical energy continuously. Its complex regulation technology necessitates regular maintenance intervals. The innovative air foil bearing from AERZEN has been designed for a theoretical bearing life of 80,000 operating hours independent of start/stop cycles, and sets a new standard in the market.
Artikel
- Artikel Phosphatfrei in den Bodensee
Kläranlage Isny reinigt vierstufig mit Gebläsetechnik von AERZEN
Es ist ein ausgewachsener Staatsvertrag, der seit 1986 die Dinge in der Grenzregion zwischen Baden-Württemberg und Bayern regelt. Die Unterschrift von Lothar Späth und Franz-Josef Strauß ist noch heute sichtbares Zeichen für eine durchweg saubere Sache. Schließlich haben die beiden Ministerpräsidenten seinerzeit den vertraglichen Grundstein für die Kläranlage in Isny gelegt – und damit für eine wirtschaftliche sowie hochmoderne Abwassertechnik über eine Landesgrenze hinweg. 160 Quadratkilometer misst das Einzugsgebiet des Abwasserzweckverband Isny-Weitnau im Allgäu. „Etwa zwei Drittel unserer Abwässer kommen aus der Gemeinde Isny, rund ein Drittel aus der bayerischen Gemeinde Weitnau. Entsprechend sind auch die Investitionen verursachungsgerecht aufgeteilt“, erzählt Abwassermeister Ulrich Schneider.
Strenge Auflagen durch Nähe zum Bodensee
Eine weitere Besonderheit in Isny stellt die unmittelbare Nähe zum Trinkwasserspeicher Bodensee dar – mit entsprechend niedrigen Einleitgrenzwerten. Der von Schneider geführte Betrieb erreicht im Jahresmittel einen CSB Wert von 12 Milligramm pro Liter. Der Stickstoffgehalt beträgt 7 Milligramm. Bei Phosphor sind es am Auslauf zum Vorfluter 0,12 Milligramm. In der dafür eingesetzten vierten Reinigungsstufe wird das Abwasser nach der Biologie mit dreiwertigem Eisensalz versetzt, um das gelöste Phosphat auszufällen. Bei dieser Reaktion entstehen Flocken aus schwer löslichem Eisenphosphat (FePO4), die sich mit einem zweistufigen Filter aus Quarzsand und Anthrazit eliminieren lassen. Je nach Frachtaufkommen ist der Filter spätestens alle 24 Stunden mit einer Wasser-Luft-Kombination zu spülen. Für die Reinigung setzt die Kläranlage zwei ältere Drehkolbengebläse vom AERZEN Typ Delta Blower ein. Die beiden Aggregate blasen durch die Filterkerzen am Boden des Sandfilters Luft in das Becken und verwirbeln zusammen mit dem eingepumpten Wasser das Filtermaterial mit dem darin angereicherten Eisenphosphat. Aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes von Quarzsand und Anthrazit sortieren sich beide Filtermaterialien nach dem Spülen wieder exakt in ihrer vorgegebenen Schicht. Das herausgespülte Eisenphosphat verlässt das Becken über einen Ablauf und wird der Kläranlage wieder zugeführt. „Letztlich reichern wir damit den Klärschlamm an“, erklärt Ulrich Schneider.
Bevor der Klärschlamm in die Verbrennung geht, muss er getrocknet werden. Die dafür notwendige Wärme können sich moderne Abwasserreinigungsanlagen mit bereits heute verfügbarer Technik aus dem eigenen Reinigungsprozess heraus erschließen. AERZEN bietet mittlerweile Systemlösungen an, um die bei der Druckluft zwangsläufig entstehende Wärme wirksam mit Rohrbündelwärmetauschern zurückzugewinnen. Die thermische Energie wird bereits in vielen Kläranlagen für die Beheizung der Betriebsgebäude samt Warmwasseraufbereitung genutzt. Mit Blick auf die Klärschlammverwertung wird die Energie künftig bei der Trocknung eine noch größere Rolle spielen.
Autarke Energieversorgung
Klärwerksmeister Ulrich Schneider und AERZEN Branchenmanager Markus Leidinger sind sich einig, dass die Eigenenergieversorgung von Kläranlagen in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird. Aus gutem Grund ist in Isny eine PVAnlage auf dem Dach installiert und erzeugt zusammen mit dem BHKW grünen Strom. Die Wärme des BHKW geht unter anderem in den Faulturm und schafft optimale Gärtemperaturen. Mit Blick auf möglichst gute Energieeffizienz von Anfang an kommt in Isny für die Belüftung der Belebungsbecken zudem ein Verbund aus Turbogebläse und Drehkolbengebläse zum Einsatz. Das Turbogebläse vom AERZEN Typ AT50-0.6 S liefert mit 40 kW Motorleistung einen Volumenstrom bis 35 Normkubikmetern pro Minute. Damit ist die kompakte, drehzahlgeregelte Einheit in der Lage, den Grundlastbereich der Kläranlage vollständig mit hoher Energieeffizienz abzudecken. Sinkt der Sauerstoffbedarf unter einen definierten Schwellenwert, geht der Turbo automatisch vom Netz und ein Drehkolbengebläse vom Typ Delta Blower GM25 (max. Volumenstrom 20 m³/min mit 30 kW) übernimmt die Arbeit. Bei Spitzenlasten bilden die beiden Aggregate einen Verbundbetrieb. Das Zusammenspiel unterschiedlicher Gebläsetechnologien nennt sich bei AERZEN Performance³. Der maßgeschneiderte Verbund berücksichtigt jeden Maschinentyp und seine technischen Besonderheiten, um die teils schwankenden Schmutzfrachten mit maximaler Energieeffizienz regeln zu können.
Fazit
Die Abwasserreinigung steht aktuell vor anspruchsvollen Aufgaben. Die Themen: Energieeffizienz, Phosphatrückgewinnung sowie die Reinigung des Wassers von Plastikverbindungen. Zudem sind Wege zu finden, die ausgeschiedenen Medikamentenrückständen von Schmerzmitteln und der Anti-Baby-Pille wirksam abzubauen – etwa durch Ozonanlagen. „Es gibt auch erste Analyseergebnisse, die Lebensmittelzusatzstoffe wie das Süßungsmittel Aspathan in den Gewässern nachweisen – mit unbekannten Folgen“, berichtet Ulrich Schneider.
Mit der Kundenzeitung „AERZEN com.press“ möchten wir Ihnen umfassende Informationen über unser Unternehmen, unsere Produkte und Anwendungslösungen geben.
