Als im Klärwerk in Liberty im US-Bundesstaat New York ein Bürstenbelüfter ausgetauscht werden musste, entschied sich der Betreiber, die Anlage aufzurüsten. Es wurden ein neues Sanitaire Silver Series Belüftungssystem und Flygt Rührwerke von Xylem installiert, was zu einer 43-prozentigen Reduktion des Energieverbrauchs geführt hat.
Das Klärwerk der Stadt Liberty im Südosten des US-Bundesstaats New York arbeitete mit einer sekundären Behandlungsstufe, die aus zwei separaten Belüftungsbecken bestand. Jedes Becken hat ein Fassungsvermögen von 3 800 m3 und kann die zulässige Menge von 7 500 m3 pro Tag klären, gefolgt von Klärung und UV-Desinfektion.
Bislang waren in den Belüftungsbecken jeweils zwei Bürstenbelüftern installiert, die von einem 50 PS (37 kW) Motor angetrieben wurden, was einer Gesamtleistung von 100 PS (74,6 kW) pro Becken entspricht. Die Bürsten dienten zur Belüftung und zur Durchmischung für eine komplette Feststoffsuspension, während in dem erweiterten Belüftungsbecken die Zirkulation aufrecht erhalten wurde.
Austausch einer energieintensiven Anlage
Die Bürstenbelüfter stellen zwar die Feststoffsuspension sicher, benötigen aber für eine durchgängige Belüftung mit gelöstem Sauerstoff enorme Energiemengen. Ein weiterer Nachteil bestand darin, dass die Belüfter mit nur einer Geschwindigkeit laufen und deren Eintauchtiefe nicht verstellbar ist, was es unmöglich macht, sie an wechselnde Bedingungen anzupassen.
Als schließlich ein Belüfter aufgrund eines Achsenbruchs ausfiel, entwickelt das Liberty Klärwerk in Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von Delaware Engineering eine Lösung für die Reparatur und Aufrüstung der Anlage.
Nach der Prüfung unterschiedlicher Optionen zur Aufrüstung der Becken empfahl Delaware Engineering den Einbau eines Xylem Sanitaire Belüftungssystems und eines separaten, leistungsstarken Flygt 4410 Rührwerks. Das Konzept stellte die wirtschaftlichste Lösung dar, die außerdem eine bessere Kontrolle und größere Flexibilität ermöglichen würde.
Belüftung und Durchmischung trennen
Die neue Lösung, bei der der Sauerstofftransfer von der Durchmischung getrennt wurde, ermöglicht es, dass beide Geräte mit optimaler Leistung arbeiten können, was zu einer deutlichen Senkung des Energieverbrauchs führt. Durch die Kombination hocheffizienter Tauchrührwerke mit leistungsstarken feinblasigen Diffusoren werden ein hervorragender Sauerstofftransfer und eine ausgezeichnete Klärung zu einem Bruchteil der Energiekosten der Bürstenbelüfter erreicht.
Der Sauerstofftransfer ist von der Wassertiefe abhängig – bei größerer Eintauchtiefe der feinblasigen Diffusoren kommt es zu einem engeren Kontakt zwischen Blasen und Wasser und somit zu einer höheren Transfereffizienz. Aufgrund ihrer Tiefe von ca. 4,3 m waren die Becken im Liberty Klärwerk perfekt für die Aufrüstung mit feinblasigen Diffusoren geeignet.
Durch das Trennen von Belüftung und Durchmischung können die Betreiber die Konzentration des gelösten Sauerstoffs effizienter steuern. Dies ermöglicht es in Phasen mit geringerem Sauerstoffbedarf, die Belüftung zu reduzieren ohne dass dadurch die Zirkulation im Belüftungsbecken beeinträchtigt wird.
Die Aufrüstung hat im Liberty Klärwerk zu enormen Einsparungen geführt, und zu einer Reduktion des Energieverbrauchs bei Belüftung und Durchmischung von 43 Prozent, d. h. von 100 PS (74,6 kW) auf weniger als 57 PS (42,5 kW). Hierdurch werden Einsparungen von mehr als $36 000 pro Jahr und eine zuverlässige Klärung erreicht.
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Die Lösung im Detail
Aufgrund ihrer hervorragenden Sauerstofftransfereffizienz gehören die Silver Series II Membrandiffusoren zu den effizientesten feinblasigen Diffusoren in der Branche. Mit einer Standard-Sauerstofftransfereffizienz (SOTE) von 6,56 Prozent pro Meter Eintauchtiefe liefern die Diffusoren in den Becken des Liberty Klärwerks eine SOTE von ca. 24 Prozent. Eine höhere Transfereffizienz können die Anforderungen mit einem geringeren Gesamtbedarf an Luft erfüllt werden, und dank des extrem geringen Druckabfalls über der Membran kann der Energieverbrauch des Gebläses ebenfalls minimiert werden.
Das Silver Series Belüftungssystem ist für seine Robustheit im Betrieb bekannt und bietet dank der Membranen aus speziell gemischten, hochwertigen EPDM Elastomer-Verbundstoffen eine Lebensdauer von 10 oder mehr.
Das System im Liberty Klärwerk verteilt die Luft durch 720 Diffusoren, 360 auf jeder Seite des Beckens. Zwei 50 PS (37 kW) Gebläse mit VFDs versorgen die Diffusoren mit maximalem Luftdurchsatz und optimaler Auslastung, während ein drittes, identisches Gebläse als Standby-Gerät installiert ist.