Neues Flygt 4220 Rührwerk bringt Klärwerk enorme Energieeinsparungen

2017 begann ein Klärwerk in der Stadt Albion im US-Bundesstaat Michigan, Xylems neues Flygt 4220 Rührwerk zu testen, um zu untersuchen, ob es die Durchmischungsleistung verbessern würde. Das Klärwerk stellte fest, dass das Flygt 4220 Rührwerk genauso effizient war wie das alte Rührwerk, jedoch 92 Prozent weniger Energie benötigte.

Im Herbst 2017 waren die Modernisierungsarbeiten des 15 000 m³Klärwerks in Albion abgeschlossen. Im Anschluss daran wollte Kent Phillips, der Leiter der Anlage, untersuchen, wie sich die Optimierung des Durchmischungsprozesses auf andere Aspekte des Klärprozesses auswirkt.

Die Anlage ist durch ihren Aufbau für diese Art von Experiment bestens geeignet, da es sich um einen konventionellen Belebtschlammprozess mit zwei parallel arbeitenden Strängen handelt. Dieser Aufbau ermöglicht es, den einen Strang zu optimieren und zu untersuchen, wie dies das Rohwasser von dieser Seite beeinflusst, während der andere Strang unverändert bleibt.

Phillips ging von der Theorie aus, dass durch ein Anpassen der Geschwindigkeit, bei der die Durchmischung aufrechterhalten aber gleichzeitig das „Aufwühlen“ der Oberfläche reduziert würde, der Anteil von gelöstem Sauerstoff (DO) in diesem Prozessabschnitt gesenkt werden konnte. Ein geringer DO-Anteil wiederum könnte die biologische Phosphatelimination verbessern, wodurch die Anlage den Bedarf an Chemikalien und Energie reduzieren könnte.

Testen des adaptiven Flygt 4220 Kompakt-Tauchrührwerks

Eine Gelegenheit, den Klärprozess zu verbessern, ergab sich, als Phillips mit dem Xylem Vertriebshändler Kennedy Industries Kontakt aufnahm, um sich das neue Flygt 4220 Rührwerk vor Ort vorführen zu lassen.

Das Flygt 4220 Rührwerk unterscheidet sich markant von anderen modernen Kompaktrührwerken. Der Aufbau des Rührwerks zeichnet sich durch eine neue, glatte Kegelform aus, die das Ablagern von faserhaltigem Material an den Flügeln verhindert, wodurch sich der Wartungsaufwand reduziert. Außerdem ist das Rührwerk mit einem IE4-konformem Permanentmagnetmotor ausgestattet, was eine bislang unerreichte Motorleistung ermöglicht, sowie mit einem integrierten, drehzahlvariablen Antrieb. Diese modernen Steuerungen ermöglichen es dem Rührwerk, Schubleistung und Energieverbrauch an die Veränderungen im Prozess anzupassen. Ein weiterer Vorteil ist die kontinuierliche Kommunikation mit dem Bediener. Das Rührwerk lässt sich problemlos von Bedienern oder über Systeme wie SCADA oder Systemsteuerungen über ModBus steuern.

Einfache Installation ohne Motorstarter

Ein altes, ständermontiertes Rührwerk durch ein Flygt 4220 Rührwerk zu ersetzen, ist einfach. Das Flygt 4220 Rührwerk verursacht keinen Einschaltstromstoß (Softstart-Design), wodurch an die elektrischen Betriebsmittel eines Rührwerks mit hohem Anschlusswert problemlos ein Flygt 4220 mit ähnlicher Schubleistung angeschlossen werden kann. Die Flygt 4220 Rührwerke benötigen keinen Motorstarter, was die Installation vereinfacht, vor allem bei Neuinstallationen.

Das Ergebnis: eine Reduktion des Energieverbrauchs von 1,3 kW auf 0,1 kW

In Albion wurde das Flygt 4220 Rührwerk in einem anoxischen Becken mit einer Länge von 5 m, einer Breite von 4 m und einer Tiefe von 4,5 m installiert, wo es das bestehende Kompaktrührwerk ersetzte, das kontinuierlich 1,3 kW verbrauchte. Die Installation war am 2. August 2017 abgeschlossen, und danach wurde das Rührwerk in den ersten Tagen mit der vom Sizing-Werkzeug des Herstellers empfohlenen Schubleistung betrieben.

Bereits von Anfang an benötigte das Rührwerk 0,53 kW um die gleiche Schubleistung zu produzieren, für die das alte Rührwerk 1,3 kW benötigt hatte. Danach begann Phillips zu experimentieren. Er stellte fest, dass es möglich war, das Rührwerk deutlich langsamer laufen zu lassen und dennoch eine adäquate Durchmischung zu erreichen.

Am Ende konnte er die Geschwindigkeit des neuen Rührwerks von 180 auf 100 U/min senken, was dessen Energieverbrauch auf nur 0,10 kW reduzierte, ohne dass die Durchmischung im Testbecken dadurch beeinträchtigt wurde. Dies entspricht acht Prozent des Energiebedarfs des alten Rührwerks. Der Test zeigte, dass sich durch das richtige Einstellen der Rührwerkschubleistung enorme Möglichkeiten ergeben, wenn die entsprechende Ausrüstung verfügbar ist, um diese zu nutzen.

Xylems Flygt 4220 Rührwerk ist in unterschiedlichen Modellen mit 1,5, 2, 3 und 4 PS erhältlich. Ein Rührwerk mit 4 PS kann auf einer niedrigeren Leistungsstufe laufen und die gleiche hohen Leistung bringen wie ein Modell mit geringerer Leistung.