• Zielgruppen
  • Suche
 

Nachhaltige Bewirtschaftung von Kläranlagen zur energieoptimierten Abwasserreinigung unter Verwendung einer erweiterten vorkonfektionierten Kanalnetzsteuerung (ADESBA+)

Leitung:Dr.-Ing. Maike Beier
Bearbeitung:Dipl.-Ing. Michael Pabst
Laufzeit:05/2010 - 04/2012
Förderung durch:Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Bild Nachhaltige Bewirtschaftung von Kläranlagen zur energieoptimierten Abwasserreinigung unter Verwendung einer erweiterten vorkonfektionierten Kanalnetzsteuerung (ADESBA+)

Inhalt

Für den Betrieb der Kläranlage wird in erheblichem Maße Energie verbraucht. Mit einem Energieverbrauch von etwa 30-60 kWh/(EW•a) gehören Kläranlagen zu den Großverbrauchern an elektrischer Energie. Durch Mitbehandlung von industriellem Abwasser ergibt sich eine unmittelbare Verknüpfung zu Produktionsprozessen und damit eigentlich die Notwendigkeit, diese im Rahmen einer nachhaltigen Gesamtplanung der Abwasserentsorgung mit einzubeziehen. Viele Studien weisen darauf hin, dass grundsätzlich eine Vergleichmäßigung der Schmutzwasserfracht über den Tag zu einer Erhöhung der Zeiträume führt, in denen die technischen Aggregate im optimalen Betriebsbereich betrieben werden. Hierdurch könnte eine Minimierung des Energiebedarfs für Belüftung und Pumpenbetrieb bei gleichzeitiger Sicherstellung der Prozessstabilität erreicht werden.

Im Bereich der Wasserableitung zeigt sich eine zunehmende Verschärfung der Nutzungskonkurrenz aufgrund der prognostizierten Klimaänderung und der damit einhergehenden Veränderung der Niederschlagscharakteristika. Hieraus ergibt sich ein erhöhter Bedarf an einer flexiblen Ausnutzung von Speicherräumen im Kanalnetz. Hier eine intelligenten Steuerung und Regelung notwendig, um bedarfsgerecht reagieren zu können. Für diese beiden Anforderungen wird eine geeignete Methodik entwickelt, die eine frachtbasierte Kanalnetzsteuerung ermöglicht und somit einen energie- und ressourceneffizienten Lösungsansatz darstellt.

Hier setzt das Forschungsprojekt ADESBA+ an. Aufbauend auf einer im Rahmen eines ZIM-Projektes entwickelten vorkonfektionierten Steuerungsbox zur Abflusssteuerung in beliebigen Kanalnetzen sollen die Erkenntnisse aus den Studien der integrierten Betrachtung in dieses bestehende Steuerungskonzept eingebettet und somit in ein anwendbares Werkzeug überführt werden.

Als Ausgangspunkt für eine solche Erfassung und Steuerung soll ein bereits von den Projektpartnern aufgebaute System ADESBA zur Generalisierung von Kanalnetzsteuerungen aufgeweitet werden. Oberstes Regelziel des vereinfachten Algorithmus ist die „schnelle“ Ableitung zur Kläran lage bei gleichzeitiger Minimierung der Abschläge. Im Hinblick auf die Zielstellung eines maximal ausgeglichenen Zulaufs (Fracht- und Wassermengenbezogen) ergibt sich hieraus ggf. ein Zielkonflikt der einzustellenden Regelung. Hier setzt das Projekt an.

Im Rahmen des Projektes erfolgt eine Erweiterung der vorhandenen Kanalnetzsteuerung ADESBA in drei Punkten:

  • Implementierung der Abwasserkonzentrationen sowie der zugehörigen Fließgeschwindigkeiten. Hierdurch können Aussagen über die transportierten Frachten getroffen werden.
  • Pumpwerke werden mit in die Betrachtung einbezogen, um einen effizienten Betrieb im optimalen Bereich der Pumpenkennlinie sicherzustellen.
  • Speichervolumen können optional durch einen allgemeinen Vergleichmäßigungsregler als Misch- und Ausgleichbecken eingesetzt werden.

Durch die Erweiterung der Bausteine auf die zusätzliche Frachtbetrachtung ist es dann möglich, eine quasi-integrierte Steuerung mit vorkonfektionierten Regelalgorithmen umzusetzen.

Übersicht