NACHHALTIGKEIT & ENERGIEEFFIZIENZ

Dank Nereda-Verfahren und Drehkolbenverdichtern

Maximale Effizienz für brasilianische Kläranlage

Wer von der Copacabana, Rios legendärem Strand, circa eine Stunde mit dem Auto gen Nordwesten fährt, gelangt nach Bangu, einem der bevölkerungsreichsten Stadtteile der brasilianischen Küstenmetropole. Rund 245.000 Bewohner haben hier ihr Zuhause – und seit Mai 2022 Anschluss an eine zentrale Kläranlage. 

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Die Kläranlage Bangu im Westen von Rio de Janeiro Bild: Aerzen

43 Millionen Liter Schmutzwasser werden dort täglich gereinigt – und das dank Nereda-Technologie und Drehkolbenverdichtern von Aerzen. Die Nereda-Technologie erlaubt eine kosteneffiziente, nachhaltige sowie platzsparende Abwasserreinigung und bringt damit die aktuell wichtigsten Herausforderungen der Branche unter einen Hut. In Kombination mit hocheffizienten Drehkolbenverdichtern von Aerzen lassen sich erhebliche Prozess-, Kosten- und Umweltvorteile erzielen. 

Für die optimale Sauerstoffversorgung im Belebungsbecken sorgen fünf Drehkolbenverdichter von Aerzen Bild: Aerzen 

Nereda-Verfahren

Bei Nereda handelt es sich um ein innovatives, patentiertes Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung, das in den Niederlanden an der Technischen Universität Delft in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Royal HaskoningDHV (RHK) entwickelt wurde. Es basiert auf dem Sequencing-Batch-Reactor-Verfahren (SBR) und ermöglicht maximale Kapazitätserhöhung auf engstem Raum. Der Clou ist eine spezielle aerobe granulare Biomasse. Die große Oberfläche des Granulats lässt eine deutlich höhere Population an abwasserreinigenden Mikroorganismen zu und somit eine wesentlich schnellere und bessere Reinigung. Alle Prozesse laufen gleichzeitig ab, zur Verkürzung der Zykluszeit trägt auch die schnellere Absinkgeschwindigkeit des Belebtschlamms bei. 

Die Nereda-Technologie kombiniert Kosteneffizienz mit Nachhaltigkeit und Kompaktheit und ist damit gegenüber herkömmlichen biologischen Reinigungsverfahren klar im Vorteil. Nereda-Anlagen benötigen deutlich weniger Fläche (25% kleinerer Footprint), erzielen Energieeinsparungen von bis zu 50%, können auf zusätzliche Chemikalien verzichten und gewährleisten einen stabilen, wartungsarmen Betrieb mit hervorragenden Ablaufwerten.

Drehkolbenverdichter zählen bei weitem zu den effizientesten Aggregaten für einen großen Regelbereich von 25 bis 100 %

Große Kläranlage mit kleinem Footprint 

Diese Prozess- und Kostenvorteile der Nereda-Technologie haben auch Zona Oeste Mais Saneamento überzeugt. Zona Oeste Mais Saneamento ist eine private Konzession, die von BRK Ambiental (Anlagenbauer) und Águas Do Brasil (zuständig für den Ausbau der Abwasserentsorgung im Planungsgebiet Nr. 5 in Rio de Janeiro) gegründet wurde. Die Kläranlage in Bangu ist für 144.000 Einwohnerwerte (EW) ausgelegt und hat eine Betriebsfläche von 38.000 m2. Die Schmutzfracht wird mit einem biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5) von 150 mg/l, gebundenem Stickstoff (TN) von 35 mg/l und einem Feststoffgehalt (TSS) von 170 mg/l zugeführt und erreicht Ablaufwerte von <20 mg/l BSB5, < 5 mg/l NH4 und <10 mg/l TSS – eine herausragende Reinigungsleistung. 

Die Vorreinigung besteht aus vier parallel betriebenen Straßen (feine Rechen, Sandfang, Fett-und Ölabzug) mit einer Kapazität von je 11.000.000 Litern pro Tag. Der abgesetzte Sand wird über eine horizontale und eine vertikale Schnecke in Container transportiert und im Anschluss entsorgt. Durch die außerordentlich kompakte Bauform kann gegenüber einer Lösung mit herkömmlichen Vorklärbecken circa 30 % an Footprint eingespart werden. Auch die biologische Reinigungsstufe kommt mit sehr wenig Platz aus. Die beiden Nereda-SBR-Becken verfügen über ein Volumen von je 6.300 m3 sowie eine Tiefe von 6,15 m und benötigen eine Aufstellfläche von insgesamt 13.800 m2. Ein konventionelles Belebungsbecken mit gleicher Kapazität an Schmutzfracht liegt bei etwa 18.500 m² und ist somit rund 35% größer, was wiederum zu deutlich höheren Investitionskosten führt.

Die biologische Abwasserreinigung erfolgt in Bangu nach dem innovativen Nereda-Verfahren Bild: Aerzen 

Hocheffiziente Drehkolbenverdichter

​Die Druckluft für die Biologie stellen in Bangu fünf Aerzen-Drehkolbenverdichter vom Typ Delta Hybrid D 152S mit einer Antriebsleistung von jeweils 200 kW zur Verfügung: je zwei Aggregate für einen SBR-Reaktor, eine Maschine dient als Redundanz. Drehkolbenverdichter vereinen die Vorzüge von Gebläse- und Verdichtertechnologie in einem System und zählen bei weitem zu den effizientesten Aggregaten für einen großen Regelbereich von 25 bis 100%. Für die drei Phasen des Nereda-Prozesses – Belüftung, Sedimentation, Feeding – kann so jederzeit die optimale Sauerstoffversorgung gewährleistet werden. 

Seit über 150 Jahren begleitet Aerzen Betreiber von Kläranlagen mit passgenauen Lösungen. Als weltweit einziger offizieller Nereda-Lieferant für den Bereich Belüftungstechnik unterstützt das norddeutsche Unternehmen die globale Abwasserindustrie mit prozesssicheren und zukunftsweisenden Lösungen.

​„Aerzen ist für die meisten unserer Kunden der Gebläsehersteller der Wahl und bietet eine große Bandbreite an hochwertigen Lösungen, die die Anforderungen fast aller Nereda-Projekte erfüllen. Zudem gibt es mit AERtronic und AERprogress innovative Strategien zur Optimierung der Effizienz und Verfügbarkeit der Aggregate. Dies ist für jedes belüftete System wichtig und steht im Einklang mit einem der Hauptschwerpunkte der Nereda-Technologie, der Energieeffizienz.“

Annie Blissit, Managerin Nereda Preferred Suppliers Programm

Jose Pedroso (Maschinenbauingenieur auf der Kläranlage Bangu) 
Bild: Aerzen 

Energieeinsparungen

Aerzen-Aggregate stehen für höchste Perfomance, Zuverlässigkeit sowie Wirtschaftlichkeit und sind ein Garant für maximale Energieeffizienz und minimale Lebenszykluskosten – Faktoren, die zunehmend an Relevanz gewinnen. 

„Bei der Wahl der Gebläsetechnologie achten viele nur auf die Anschaffungskosten. Das ist fatal, denn der Kaufpreis macht lediglich fünf Prozent der Gesamtbetriebskosten aus. Viel mehr ins Gewicht fallen die Kosten für Energie, Service und Wartung. Vor allem der Energieverbrauch schlägt mit 90 % enorm zu Buche“, so Rainer von Siegert, Managing Director bei Aerzen Brasilien, und betont: „Wer die Lebenszykluskosten möglichst niedrig halten möchte, sollte daher auch die Folgekosten berücksichtigen. Energiesparende und servicefreundliche Aggregate sind dabei das A und O.“ 

Geringere Kosten trotz höheren CapEx? Dass diese Rechnung aufgeht, wird auch am Beispiel von Bangu deutlich. So waren die Aerzen-Verdichter verglichen mit internationalen Wettbewerbern im CapEx-Bereich 15 % teurer, dank der exzellenten OpEx-Bilanz – 15 % niedrigere Energiekosten sowie deutlich geringere Service- und Wartungskosten – amortisieren sich die Mehrkosten jedoch bereits nach fünf Jahren. Die 5 Aerzen Drehkolbenverdichter D 152 S sparen jährlich rund 60.000 kWh. Entsprechend zufrieden zeigt sich der Maschinenbauingenieur Jose Pedroso von Zona Oeste Mais Saneamento: „Wir sind froh, Aerzen als Partner an unserer Seite zu haben. Wir rechnen in den kommenden 30 Jahren mit Energieeinsparungen von 15% und freuen uns auf einen hervorragenden Reparatur- und Wartungsservice.“

Effizienz ist das A und O 

Die Aerzen-Verdichter sind öl- und absorptionsmittelfrei. Das garantiert 100%ige Zuverlässigkeit. Schalldämpfer ohne Absorptionsmaterial verhindern erfolgreich eine Verunreinigung der Prozessluft bzw. des nachgeschalteten Prozesssystems. Dies ist ein entscheidender Faktor für einen nachhaltigen, sicheren und langlebigen Betrieb. Das kompakte Design der Delta Hybrid D 152S ermöglicht zudem eine platzsparende Side-by-Side-Aufstellung, was zu einem kleineren Maschinenraum und damit zu geringeren Investitionen in das Gebäude führt. Auch der große Regelbereich der Drehkolbenverdichter ist hier von entscheidender Bedeutung. Im Ergebnis fällt der Footprint des Maschinenraums im Vergleich zu anderen Gebläsetechnologien um 20% kleiner aus – und das, obwohl es sich bei den D 152S um die größten Drehkolbenverdichter handelt, die Aerzen im Portfolio hat.  

Auch in der Schlammaufbereitung werden Delta Hybrid-Drehkolbenverdichter von Aerzen eingesetzt, allerdings in kleinerer Ausführung. Der Klärschlamm wird mit Hilfe von drei Zentrifugalpressen entwässert, bei der Deammonifikation unterstützen zwei D 24S mit einem Volumenstrom zwischen 560 bis 1.400 m3/h und einer Druckdifferenz von 500 mbar. Gewählt wurden die energieeffizienten Aerzen-Aggregate aufgrund der relativ langen Laufzeit von fünf bis sechs Stunden am Tag.

Der Klärschlamm wird mit Hilfe von drei Zentrifugalpressen entwässert Bild: Aerzen 

Technologie mit Potential

Nereda ist eine noch recht junge Technologie, doch sie hat das Potenzial, die Abwasserwirtschaft nachhaltig zu verändern. Rund um den Globus entstehen immer mehr Anlagen auf Basis des innovativen niederländischen Konzepts. Auch in Sachen Support geht Royal HaskoningDHV neue Wege und überwacht alle Nereda-Anlagen zentral mittels Global Digital Monitoring. Das stellt einen zuverlässigen und langfristigen Kläranlagenbetrieb sicher. Ein Blick in die Praxis zeigt: Die Strategie geht auf. Von den bisher mehr als 90 gebauten Nereda-Anlagen in 20 Ländern sind alle noch in Betrieb. Auch in Brasilien steigt die Anzahl an Nereda-Anlagen kontinuierlich. Ein weiteres, mit Bangu vergleichbares Großprojekt entsteht aktuell in der Gemeinde Lontra im Bundesstaat Tocantins. Sechs hocheffiziente Aerzen Delta Hybrid D152S werden dort installiert, Anlagenbauer ist ebenfalls BRK Ambiental. Und die Zusammenarbeit von Aerzen und BRK Ambiental geht weiter: Zahlreiche Vorhaben befinden sich in Planung, im Bau oder stehen kurz vor ihrer Finalisierung. 

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