Ein Klärwerk sorgt für Aufsehen

Technik

KWK - Die Stadtwerke Bad Oeynhausen haben die Kläranlage in eine Energie-Plus-Anlage verwandelt. Möglich wurde das durch neue Klärgas-BHKW und einen verbesserten Anlagenbetrieb. Das Beispiel hat Potenzial, in ganz Deutschland Schule zu machen. Anlagengröße und Abwasserzusammensetzung sind typisch für den ländlichen Raum.

24. Juli 2014

Neben der Straßenbeleuchtung ist die Kläranlage in der Regel der größte Posten in der Stromrechnung von Städten und Gemeinden. Das Optimieren der Anlagen ist ein kontinuierlicher Prozess, der zumeist von der Öffentlichkeit kaum oder gar nicht wahrgenommen wird.

Eine Ausnahme ist die Kläranlage im westfälischen Bad Oeynhausen. Über die Anlage berichtete im Mai sogar die bundesweit erscheinende Tageszeitung (taz) aus Berlin. Der Grund: Die Verantwortlichen der Stadtwerke haben die Anfang der Siebzigerjahre gebaute Kläranlage so gut modernisiert, dass sie künftig mehr Energie produziert, als für den Betrieb nötig sind.

Die zuständigen Wasserbetriebe der rund 48.000 Einwohner großen Stadt zwischen Hannover und Bielefeld haben die Anlage zu einer sogenannten Energie-Plus-Kläranlage gemacht.

Kommunal geprägtes Abwasser

Wenn dieses Beispiel Schule macht, können in den nächsten Jahren die Kommunen bundesweit viel Geld sparen. Denn die Anlage in Bad Oeynhausen hat gleich in zwei Kategorien das Potenzial, Vorbild für viele andere Anlagen in Deutschland zu sein.

Erstens ist die Zusammensetzung des Abwassers der Stadt vergleichbar mit vielen anderen Städten zwischen Flensburg und Oberstdorf. Es handelt sich um rein kommunal geprägtes Abwasser. Zweitens handelt es sich um eine mittelgroße Kläranlage für umgerechnet rund 80.000 Einwohner. Diese beiden Kriterien erfüllen bundesweit auch viele andere Kläranlagen. Die Stadtwerke haben quasi ein Best-Practice-Beispiel geschaffen, das in den nächsten Jahren viele Nachahmer finden könnte.

Eins zu eins übertragbar sind die Maßnahmen nicht, die in Bad Oeynhausen ergriffen wurden. Es kommt immer auf den Einzelfall an. »Die Ergebnisse sind nicht zu hundert Prozent übertragbar«, sagt Gunnar Beermann vom Geschäftsbereich Abwasser der Stadtwerke. »Allerdings zeigt das Interesse anderer Betreiber, dass durch die hiesige Vorgehensweise doch einige Potenziale erschlossen wurden.«

Beermann und seine Mitarbeiter haben es in mehrjähriger Arbeit geschafft, die Anlage so zu modernisieren, dass die Stadtwerke als Betreiber der Anlage jedes Jahr circa 250.000€ einsparen. Um dies zu erreichen, mussten rund insgesamt 200.000€ investiert werden. Finanziert wurden die rund 40 technischen Verbesserungen an der Anlagentechnik der Kläranlage aus Eigenmitteln der Stadtwerke. Fördermittel wurden laut Beermann nicht beantragt.

Im Juli wurden zwei neue Klärgas-BHKW der Firma Enertec installiert mit einer Leistung von jeweils 191 kWel; die alten Aggregate waren rund 20 Jahre in Betrieb und hatten mehr als 100.000 Betriebsstunden auf dem Buckel. Künftig erreicht die Kläranlage einen Eigenverbrauchsanteil von voraussichtlich mehr als 113 % und damit den Plus-Energie-Status. Bislang betrug die Quote 84%, sagt Beermann.

Verfahrenstechnik optimiert

Der Montage der neuen BHKW voraus ging eine ganze Reihe von verfahrenstechnischen Verbesserungen der Kläranlage. Unter anderem wurde die Umwälzung des Faulturmes gegen gelegentliches Schäumen im Faulbehälter abgestellt. Die Rücklaufschlammförderung wurde im Sommer auf intermittierenden Betrieb umgestellt. Bei sogenanntem Trockenwetter wird die Förderung nach Stadtwerke-Angaben etwa alle 30 min zugeschaltet. Um Schlammabtrieb vorzubeugen wird eines der zwölf Nachklärbecken als sogenanntes Schlechtbecken mit einer höheren Belastung betrieben. Mittels Schlammspiegelmessung, Trübungsmessung und einer Feststoffsonde wird das Verfahren intensiv überprüft, um Schlammabtrieb zu verhindern.

Eigenleistung der Mitarbeiter

Die Strömungsenergie für die sogenannten Denitrifikationsbecken wurde mittels FU-geregelter Antriebe auf circa 0,13 W/m³ Beckenvolumen reduziert. Um negative Auswirkungen zu verhindern, wird dieser Prozess im Mittellastbetrieb zyklisch für wenige Minuten hochgefahren.

Um Sedimentationsprozesse zu verhindern, werden täglich alle verfügbaren Maschinen für kurze Zeit im Starklastbetrieb mit Volllast betrieben. Durch den nachgeschalteten zweiten Faulbehälter, in dem lediglich die verdrängte Schlammmenge sedimentiert, konnte die Gasausbeute durch Gasausstrippung und somit auch die elektrische Energieausbeute um rund 70.000 kWh/Jahr gesteigert werden. »Um insbesondere in der kalten Jahreszeit den für den Betrieb notwendigen Wärmebedarf selbst abdecken zu können, wurde der Zufluss der Rohschlammmenge optimiert«, sagt Beermann.

Zudem wurde der Abscheidegrad der Entwässerung und des Voreindickers mess- und verfahrenstechnisch verbessert. Durch kontinuierliche Kontrollen im Voreindicker wird der Schlammspiegel automatisiert auf einem hohen Niveau gehalten. Die Prozesstemperatur des Faulbehälters ist gekoppelt an die Wärmeleistung der Blockheizkraftwerke.

Die Wärmezufuhr in den Reaktor wird über feste Werte des Mischers vorgegeben. In Verbindung mit einer angepassten Faulturmbeschickung und gelegentlicher Anpassung der Matrix bewegt sich die Prozesstemperatur in einem stabilen Rahmen. Dadurch wird das komplette Klärgas verstromt. Garant für den Erfolg war nach Ansicht von Beermann die Tatsache, dass die Mitarbeiter die Maßnahmen in Eigenregie realisiert haben. Alle Anlagenteile wurden auf Effizienz und Notwendigkeit untersucht. »Wenn solche Dinge von externen Ingenieurbüros angeschoben werden, entwickelt sich die Sache dann sehr schnell rein schematisch und die Kreativität geht schnell verloren.« Denn keiner kenne die Anlage so gut wie der Betreiber selbst, sagt Beermann.

Energieintensive Prozesse

Bundesweit betrachtet, summiert sich der Energieverbrauch der Kläranlagen auf stattliche Werte: 4,4 Mrd. kWh Strom, immerhin 0,7% des nationalen Strombedarfs, werden nach Angaben des Umweltbundesamtes in den rund 10.200 Kläranlagen bundesweit jährlich verbraucht. Der Anteil der Energiekosten an den Betriebskosten liegt bei 15 bis 30%. (hd)

Erschienen in Ausgabe: 06/2014