Konzepte zur Energieoptimierung von Kläranlagen und ihre Auswirkungen auf Klimagasemissionen in Form von Lachgas

Dr.-Ing. Tobias Morck
Weber-Ingenieure, Pforzheim

Eine energieeffiziente Abwasserreinigung ist mit möglichst geringem Energieaufwand und Nutzung der vorhandenen Energiepotenziale bei hoher Reinigungsleistung zu betreiben. Eine Steigerung der Energieeffizienz kann nur erreicht werden, wenn Betreiber und Fachplaner die energetische Optimierung der Kläranlage als Daueraufgabe verstehen. Neben einer energieeffizienten Aggregatetechnik ist dafür eine energieoptimierte Betriebsführung mit intelligenten, energiesparenden Regelungskonzepten erforderlich.

Im Rahmen eines F/E-Projektes („NoNitriNox - Planung und Betrieb von ressourcen- und energieeffizienten Kläranlagen mit gezielter Vermeidung umweltgefährden-der Emissionen“; gefördert durch das BMBF) wurden dafür allgemein nutzbare Verfahrensregler entwickelt, die neben der Erreichung einer Energieverbrauchsminimierung auch explizit eine Quantifizierung und Bewertung umweltgefährdender Lachgas-Emissionen berücksichtigen. Die untersuchten Verfahrensregler umfassen die Belüftung, das Schlammalter, die Kreislaufwasserförderung, die externe Kohlenstoffdosierung und die Prozesswasserbewirtschaftung.

Lachgas (N2O) ist ein ca. 300-mal stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid. Auf Kläranlagen stammen direkte Emissionen von Lachgas hauptsächlich aus der biologischen Reinigungsstufe, bei der Lachgas als Nebenprodukt der Stickstoffentfernung (Nitrifikation und Denitrifikation) gebildet wird. Neueste Untersuchungen identifizieren die Nitrifikation als Hauptquelle für die N2O-Bildung, wobei der Wirkungsgrad der Stickstoffelimination und die Belastungsverhältnisse im Belebungsbecken die betrieblichen Haupteinflussfaktoren auf die N2O-Produktion sind.