Die Belüfter in den Belebungsbecken der Düsseldorfer Klärwerke Süd und Nord müssen altersbedingt erneuert werden. Sukzessive werden einzelne Becken außer Betrieb genommen und die Elemente ausgetauscht. Sowohl im Klärwerk Süd in Düsseldorf-Hamm, als auch im Klärwerk Nord in Meerbusch-Ilverich befindet sich das Projekt bereits in der Umsetzung. Bis zum Frühjahr 2023 werden vier von acht Becken modernisiert sein. Ziel ist der Abschluss der Arbeiten bis Ende 2023. Damit lässt sich die Effizienz der Belüftung steigern und der Energiebedarf senken.
In Belebungsbecken bauen Bakterien und Kleinstlebewesen gelöste Abwasserinhaltsstoffe ab oder wandeln sie in absetzbare Stoffe um. Den Mikroorganismen wird mit feinverteilter Druckluft der erforderliche Sauerstoff zugeführt. Durch das Aushärten des Materiales und das Zusetzen der feinen Poren in den Belüftermembranen ist allerdings der Betriebsdruck teilweise stark angestiegen. Zusätzlich öffnen sich bei einigen Belüftern die Poren nicht mehr. Dadurch muss die erforderliche Luftmenge durch weniger Belüfter gedrückt werden, was zu gröberen Luftblasen führt. Große Blasen haben eine kleinere Oberfläche in Relation zum Volumen und steigen schneller auf: Der Übergang des Luftsauerstoffs in das Wasser wird schlechter. In einzelnen Bereichen der Becken ist somit die erforderliche Sauerstoffversorgung für die Bakterienmasse bei sehr hoher Zulaufbelastung nicht mehr optimal.
Durch den derzeitigen Zustand der alten Belüfterelemente muss insgesamt mehr Luft mit höherem Druck in die Becken eingeblasen werden, was zu höheren Energiekosten führt, die nun eingedämmt werden.
Ingo Noppen, Technischer Leiter des Stadtentwässerungsbetriebes, betont: "40 Prozent der benötigten Energie auf den Klärwerken wird für die Belüftung der Belebungsbecken aufgewendet und diese stellen somit eine signifikante Stellschraube dar."
Der Stadtentwässerungsbetrieb hat die angebotenen Systeme auf dem Markt verglichen und sich für ein Modell entschieden, das wirtschaftlich effizient ist und in der Energieeffizienz sehr gute Werte erzielt. Ein weiterer Aspekt war die Einbau-Eignung, da möglichst wenig Umbauten durchgeführt werden sollen, um den Aufwand in einem vertretbaren Rahmen zu halten und keine unnötigen Ausfallzeiten im Klärwerksbetrieb zu verursachen.
Stadtkämmerin Dorothée Schneider sagt: "Unabhängig davon, dass der Stadtentwässerungsbetrieb kontinuierlich nach Energieeinsparmöglichkeiten sucht und diese umsetzt, sind wir gerade in der der aktuellen Zeit alle zum Energiesparen angehalten. Die rund 2,5 Millionen Kilowattstunden pro Jahr an Einsparungen stellen schon eine beträchtliche Größe dar."
Umgerechnet in Photovoltaik-Anlagen entspricht das einer Fläche von etwa drei Fußballfeldern.
In den acht Belebungsbecken der beiden Klärwerke Düsseldorf Nord und Süd werden insgesamt rund 10.000 neue Belüfter installiert. Die Membranbelüfterplatten werden auf die vorhandenen Verteilerleitungen in den Belebungsbecken an der Oberseite montiert. Durch die Wahl größerer Belüfterplatten wird die aktive Membranoberfläche gesteigert, was zu einer Effizienzsteigerung des Gesamtsystems führt. Da bei Bedarf nun auch eine höhere Luftmenge als zuvor eingeblasen werden könnte, erhöht die Maßnahmen auch die Betriebssicherheit der Kläranlage in Extremfällen, beispielsweise bei stoßweiser hoher organischer Belastung im Einzugsgebiet der Kläranlage.
Erwartet wird eine Effizienzsteigerung der Belüftung von 20 Prozent nach Vollumbau, die entsprechend dem geplanten Projektfortschritt anteilig bereits im Winter 2022/23 realisiert werden soll.
Die Einsparung beim Klärwerk Nord wird vom 1. August 2022 bis 31. März 2023 gegenüber 2021 565.000 Kilowattstunden betragen; die Einsparung beim Klärwerk Süd im selben Zeitraum 242.000 Kilowattstunden. Zusammen ergibt sich ein Einsparpotential nach Umbau aller Becken von insgesamt 2,2 bis 2,8 Millionen Kilowattstunden pro Jahr.
Die Kosten für die Maßnahme beider Klärwerke belaufen sich zusammen auf insgesamt 1,1 bis 1,2 Millionen Euro und werden sich aufgrund der steigenden Strompreise bereits in spätestens drei Jahren rentiert haben.
