Holzkirchen

Holzkirchen – dzięki AERsmart firmy AERZEN oczyszczalnia ścieków w Holzkirchen oszczędza około 50 000 kWh rocznie

Oczyszczalnia ścieków w Holzkirchen ma jasno sformułowane zadanie: „Optymalnie oczyszczamy ścieki”. Dzięki oczyszczalni ścieków zaprojektowanej dla równoważnej liczby mieszkańców wynoszącej 50 000 miejski zakład oczyszczania, położony 40 kilometrów na południe od Monachium, nie tylko realizuje ten cel, ale także stara się w możliwie jak największym stopniu oszczędzać zasoby. We współpracy z firmą AERZEN uruchomiono technologię dmuchaw, która z punktu widzenia efektywności energetycznej stanowi kamień milowy dla całej branży.

Częściowe obciążenie zmniejsza wydajność, pogarsza efektywność energetyczną, a tym samym zwiększa koszty eksploatacyjne. Ta sytuacja dotyczy wszystkich gałęzi przemysłu i ma istotny wpływ na oczyszczalnie ścieków, głównie reaktory biologiczne. Energia elektryczna do napędu dmuchaw odpowiada za około 80% kosztów w tym obszarze oczyszczania wód ściekowych. Zastosowanie dmuchaw umożliwiających adaptację do dziennego zapotrzebowania zwiększa wydajność, a inwestycja szybko się zwraca. Pozostaje pytanie, w jaki sposób można optymalnie pokryć zmieniające się zapotrzebowanie na powietrze w reaktorach napowietrzających, aby nie odbywało się to kosztem doboru mocniejszych urządzeń i nieefektywnego obciążenia częściowego.

Więcej niż kaskadowanie

Każda dmuchawa osiąga swój optymalny punkt pracy tylko w jasno określonym zakresie wydajności i wtedy pracuje z maksymalną wydajnością. Zużycie powietrza w reaktorach biologicznych podlega znacznym wahaniom. Kaskadowanie wydajności dzięki szeregowi agregatów, a także sterowanie zmienną prędkością napędów dmuchaw to ważne aspekty przy zaopatrzeniu w tlen zbiorników napowietrzających w sposób zorientowany na potrzeby. Nowy system sterowania AERsmart to kolejny ważny krok firmy AERZEN.

Koordynując tryb obciążenia częściowego różnych typów dmuchaw w oparciu o zapotrzebowanie na powietrze, nowe rozwiązanie AERsmart pozwala w dużym stopniu uniknąć częściowego obciążenia poszczególnych agregatów. Podobnie jak automatyczny pilot, AERsmart przejmuje pełne zarządzanie sterowaniem i regulacją zespołu sprężarek składającego się z maksymalnie dwunastu maszyn. Nowe rozwiązanie wykracza poza proste kaskadowe łączenie lub wyłączanie. Sensem tej technologii jest raczej odpowiednie grupowanie zespołów dmuchaw o różnych zasadach działania. Na przykład Messrs. „Gemeindliche Einrichtungen und Abwasser Holzkirchen -GEA” (Obiekty komunalne i oczyszczanie ścieków Holzkirchen) zaspokajają podstawowe zaopatrzenie za pomocą turbosprężarki AERZEN. Silnik o mocy 60 kW typ TB75-0.8S zapewnia bezolejowy przepływ objętościowy 2900 metrów sześciennych na godzinę przy różnicy ciśnień 0,8 bar. Zgodnie z definicją „obciążenia podstawowego”, turbosprężarka służy do pokrycia zapotrzebowania na medium. W przypadku obciążeń szczytowych maszyna jest niewystarczająca, a przy małych obciążeniach jednostka znacznie traci na wydajności.

Wobec powyższego w Messrs. GEA w Holzkirchen połączono turbosprężarkę ze sprężarką rotacyjną lobową AERZEN serii Delta Hybrid, a także z dwoma dmuchawami Delta Blower starszej generacji. Były one dostępne już przed modyfikacją i obecnie służą głównie jako urządzenia redundantne, gwarantujące niezawodność działania. AERsmart zapewnia, że Delta Hybrid rozpoczyna pracę od doprowadzenia powietrza do zbiorników napowietrzających, gdy zużycie tlenu przy niskim obciążeniu osiąga poziom, przy którym turbosprężarka nie byłaby w stanie sprostać oczekiwaniom i wykraczałaby poza optymalny zakres pracy. W drugą stronę Delta Hybrid i Delta Blower pomagają przy obciążeniach szczytowych. Może się to zdarzyć „szczególnie w upalne letnie dni, kiedy zużycie tlenu jest wysokie” – wyjaśnia dyrektor zakładu Markus Spallek.

AERsmart acts as autopilot

Podczas normalnej pracy turbodmuchawa pracuje w „optymalnym punkcie pracy”, widocznym na wyświetlaczu AERsmart w postaci wskaźnika w sektorze oznaczonym kolorem zielonym. Na wizualizacji AERsmart przedstawiona jest także objętość przesyłu wynosząca 34 metry sześcienne na minutę. Jeśli zapotrzebowanie wynosi od 28 do 16 metrów sześciennych, stosuje się Delta Hybrid. „Począwszy od 24 metrów sześciennych, AERsmart wyłącza Turbo” – relacjonuje Spallek. Z doświadczeń dyrektora zakładu wynika, że wielkość zapotrzebowania na powietrze to tylko jeden z istotnych aspektów projektowych, natomiast dla podjęcia decyzji, która technologia jest najbardziej efektywna, ważne są także niezbędne ciśnienia nadmuchu. „Jeśli zbiorniki są bardziej płaskie, a co za tym idzie, ciśnienie jest niższe, skutecznym rozwiązaniem może być dmuchawa wyporowa”.

Przy wszystkich innowacjach technicznych i ogólnym podejściu wyrażonym zdaniem: „Zawsze zwracaliśmy uwagę na efektywność energetyczną”, w Holzkirchen nacisk kładziony jest przede wszystkim na jakość wody. „Naszym założeniem jest optymalne oczyszczanie ścieków. I to w sposób najbardziej efektywny kosztowo. To podejście odbiega od typowego podejścia w branży. Jednak zakłady chcą oczyszczać ścieki tak opłacalnie i tak dobrze, jak to konieczne”. To, że na południowych przedmieściach efektywność jest tak ważna, wynika z faktu, że oszczędne wykorzystanie zasobów jest jednym z hobby Andreasa Spallka. Zakład stawia „na rozsądne rozwiązania, zwiększające wydajność, a nie na gadżety techniczne”. Dla eksperta jest jasne, że wodę można niezawodnie oczyścić jedynie przy określonym wkładzie energii. „Dzięki dobremu parkowi maszynowemu możemy osiągnąć nasz cel, jakim jest ekonomiczne wytwarzanie wymaganej ilości powietrza”. W rezultacie instalacje są stale optymalizowane, co pozwala zmniejszyć zużycie energii.

Oczyszczalnie ścieków centrami energii jutra?

Przyjdzie taki trend, aby łączyć różne typy dmuchaw, tak aby ich całościowa współpraca ostatecznie wygenerowała wymaganą ilość powietrza z optymalną wydajnością i maksymalną efektywnością energetyczną” – przekonuje Spallek. Jego zdaniem oczyszczalnie ścieków mają tylko dwie szanse na udoskonalenie zrównoważenia środowiskowego swojej działalności: Zmniejszenie zużycia energii poprzez zastosowanie inteligentnej technologii i zwiększenie własnej produkcji energii. Dlatego Holzkirchen wykorzystuje również elektrownię cieplną typu blokowego do przetwarzania gazów ściekowych wytwarzanych w wieży fermentacyjnej na energię elektryczną i wykorzystania ciepła do ogrzewania bioreaktora. Inne możliwe rozwiązanie dla Spallka: Zdecentralizowane spalanie osadów ściekowych w lokalnej sieci ciepłowniczej. „Suchy osad ściekowy ma wartość opałową zbliżoną do węgla brunatnego”. Ponieważ w branży utylizacji odpadów zadaniem przyszłości w coraz większym stopniu będzie odzyskiwanie fosforanów z pozostałości, takie rozwiązania będą chętnie stosowane. Oczyszczalnie ścieków jako zdecentralizowane centra energetyczne jutra – odpowiednie do spełnienia wymagań obciążenia podstawowego również przy wytwarzaniu energii elektrycznej?