OptiBelD - Verbundvorhaben: Energetische u. verfahrenstech. Optimierung d. Belebtschlammverfahrens mit Hilfe v. integr. hydraulisch-verfahrenstech. Simulationen bei Planung, Ausrüst. u. Regelung - Teilprojekt: Entw. einer integr. verfahrenstech. Umgebung

In Deutschland sind Kläranlagen die größten kommunalen Stromverbraucher. Eine Studie vom Umweltbundesamt (Haberkern, 2008) weist darauf hin, dass im Falle einer reinen energetischen Optimierung eine mittlere Stromeinsparung von 10 bis 20% vom Gesamtstrombedarf erwartet werden kann. Ziel des Vorhabens ist die ganzheitliche Optimierung der biologischen Reinigungsstufe von Kläranlagen durch eine anlagenspezifische Optimierung der Verfahrenstechnik, die Auswahl energieeffizienter Maschinentechnik und die Entwicklung intelligenter Regelungskonzepte. Im Rahmen dieses Projektes wird die Fragestellung der energieeffizienten Maschinentechnik für die biologische Reinigungsstufe mit Hilfe von Grundlagenuntersuchungen zur Beckendurchströmung beantwortet. Anhand weiterer Studien erfolgt eine Kalibrierung von biochemischen Modellgleichungen inklusive eines Modellierungsansatzes für die Lachgasemissionen. Mit den erzielten Ergebnissen wird eine integrale hydraulisch-verfahrenstechnische Simulationsumgebung entwickelt, welche mit Messungen auf realen Kläranlagen validiert wird. Diese integrale Simulationsumgebung ermöglicht eine verfahrenstechnische und energetische Optimierung des Belebtschlammverfahrens und ist Basis zur Entwicklung intelligenter Regelungskonzepte. Aufgrund des dargelegten ganzheitlichen Optimierungsansatzes erwarten wir eine deutliche Energieeinsparung auf Kläranlagen bei gleichzeitiger Reduzierung der akkumulierten Treibhausgasemission, ohne dass die Ablaufqualität des gereinigten Abwassers gemindert wird. Vielmehr kann der integrale Ansatz zukünftig zur Verbesserung der Ablaufqualität dienen, um gegebenenfalls zukünftige, gesetzliche Anforderungen zu erfüllen.

Projektkoordinator: WILO SE; 
Verbundpartner: Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der Ruhr-Universität Bochum, Professur für Wasserwirtschaft der Universität Rostock

OptiBelD - Joint Project: Energy efficiency and process optimization of the activated sludge process based on an integral process-fluid flow simulation - Sub-Project: Development of an integral process engineering simulation environment

In Germany, wastewater treatment plants are the largest municipal electricity consumers. A study by the Federal Environment Agency (Haberkern, 2008) indicates that in the case of a pure energy optimization, an average electricity saving of 10 to 20% of the total power requirement can be expected. The aim of the project is the holistic optimization of the biological treatment stage of wastewater treatment plants by a plant-specific optimization of the processes technology, the selection of energy-efficient machine technology and the development of intelligent control concepts. Within the scope of this project, the question of energy-efficient machine technology for the biological treatment stage will be answered with the help of basic investigations on the internal tank flows. Further studies are used to calibrate biochemical model equations including a model approach for nitrous oxide emissions. The obtained results are used to develop an integral hydraulic and process simulation environment, which is validated by measurements on real wastewater treatment plants. This integral simulation environment enables process and energetic optimization of the activated sludge process and is the basis for the development of intelligent control concepts. Based on the holistic optimization approach outlined above, we expect significant energy savings for wastewater treatment plants with a simultaneously reduced accumulation of greenhouse gas emissions, without reducing the effluent quality of the treated wastewater. Rather, the integral approach can serve to improve process quality in the future in order to meet future legal requirements, if necessary.