Gleitdruckregelung des Belüftungssystems

Auf die Drucklufterzeugung der Belebung einer Kläranlage entfallen, je nach Anlagenausstattung, zwischen 40% und 60% der elektrischen Energie. Eine Möglichkeit an den Gebläsen elektrische Energie einzusparen besteht darin, den Druck den tatsächlichen Erfordernissen anzupassen. Sehr oft wird die Sammelleitung der Gebläse mit einem konstanten Druck betrieben. In belastungsschwachen Zeiten würde ein geringerer Druck vollkommen ausreichen um die benötigte Luftmenge zu fördern. Die Energiekostenersparnis ist näherungsweise gleich dem prozentuellen Anteil der Druckerhöhung im Gesamtsystem [1].
Eine Reduzierung des Drucks um 5% hat eine Reduzierung des Energiebedarfs um 5% zur Folge.

Bild: Sammelleitung eines Belüftungssystems 

Beim Betrieb von mehreren Becken an einer gemeinsamen Luftleitung wird, jeweils getrennt, die Sauerstoffkonzentration mittels eines Regelschiebers eingestellt. Dadurch können gemeinsame Gebläse nicht mehr sinnvoll direkt angesteuert werden. Es erfolgt in der Regel eine Zwischenschaltung der Druckregelung für die Biologiegebläse. Um die Leistungsfähigkeit des Belüftungssystems zu gewährleisten wird bei der Konstantdruckregelung ein Druck eingestellt bei dem die Belüfterelemente, bei voll geöffnetem Regelschieber, den maximal zulässigen Luftdurchsatz durchlassen. Diese maximale Kapazität des Luftdurchsatzes wird bei der Konstantdruckregelung ständig vorgehalten. Bei einem geringeren Luftbedarf drosseln die Regelschieber und erzeugen unnötige Druckverluste.
Bei der Gleitdruckregelung wird der Druck in der Sammelleitung variabel anhand des Öffnungsgrads des relevanten Regelschiebers eingestellt. Dadurch stellt sich ein geringerer Systemdruck im Belüftungssystem ein.

Grafik: Systemdruck bei Gleitdruckregelung

Dies erreicht man, indem man vermeidet, dass die Luftschieber mit kleinen Öffnungsweiten betrieben werden [2]. Bei Vollöffnung des Regelschiebers wird auch der maximal eingestellte Druck erreicht. Die Auswahl des relevanten Regelschiebers sollte nach dem Kriterium des am weitesten geöffneten Regelschiebers stattfinden. Dort wird am meisten Luftdurchsatz benötigt oder der Druckverlust ist dort am größten. Die Einstellung des minimalen und maximalen Drucks der Gleitdruckregelung sowie die Begrenzungen des Regelschiebers richten sich im Wesentlichen nach den Herstellerangaben für die minimalen und maximalen Durchsätze der Belüfterelemente. Die einzelnen Regelkreise sind aufeinander abzustimmen damit der Druck im Belüftungssystem immer den Erfordernissen entspricht.
Mittels der beschriebenen Gleitdruckregelung können Energieeinsparungen bis zu 5% erzielt werden. Dies zeigen die Erfahrungen der Kläranlagen, die mit Gleitdruckregelung ausgestattet sind [3]. Der Aufwand besteht lediglich in der Änderung des Programms der Gebläseregelung, das bedeutet, dass ohne jede Investition so leicht Beträge von mehr als Tausend Euro gespart werden können. Bei einer großen Anlage können schnell auch Zehntausend Euro zusammenkommen.

Quellen:
[1] W. Frey: Belüftung von Belebungsbecken, Osnabrück Mai 2006
[2] W. Lieb: Modernisierung der Gebläseregelung auf der Kläranlage Vaihingen, Lehrer- und Obmanntagung DWA 2006
[2] K. Holzenthal: KA Abwasser, Abfall 2003 Nr.9

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Autor: CS