Rührwerke und Luftversorgung Wie eine Wiener Kläranlage zum Energieproduzenten wurde

Wiens Kläranlage verbrauchte vor ihrer Modernisierung jedes Jahr rund 60 GWh Strom – mehr als ein Prozent des gesamten Stroms, den der größte Energieerzeuger der Stadt produzierte. Im Projekt E_OS verwandelte der städtische Abwasserreiniger ebswien das Werk deshalb von 2015 bis 2021 in eine nachhaltige Anlage, die mithilfe von Klärschlamm Strom und Wärme aus Biogas erzeugt. Die ursprünglichen Vorklär- und Belüftungsbecken wurden durch ein kompakteres, aber voluminöseres System ersetzt. Die neuen anaeroben Faulbehälter und ein Blockheizkraftwerk wurden auf der frei gewordenen Fläche errichtet. Im Zentrum der aufgerüsteten Anlage stehen sechs 30 m hohe Faultürme, von denen jeder in der Lage ist, aus 12.500 m³ Schlamm Biogas zu erzeugen.

Damit produziert die Anlage nun rund 78 GWh Strom und 82 GWh Wärme aus Biogas. Das bedeutet, dass der Betrieb in der Lage ist, die gesamte für die Abwasserreinigung benötigte Energie sowie einen Energieüberschuss zu erzeugen und gleichzeitig die jährlichen CO₂-Emissionen von Wien um 40.000 t zu reduzieren. Eine tragende Rolle im Projekt spielte Technik von Sulzer.

Langsam rühren ohne Verzopfung

Die erste der Sulzer-Lösungen waren Rührwerke für die Faulbehälter. Sie rühren den Schlamm ständig um, um den anaeroben Faulungsprozess am Laufen zu halten. Der Vorschlag von Sulzer sah den Einsatz eines großen Scaba-Vertikalrührwerks mit einem Durchmesser von 4,5 m vor, das mit einer niedrigen Drehzahl von acht Umdrehungen pro Minute rotiert. Mit dieser Konfiguration würden die Scabas nur kleine 11-kW-Motoren benötigen.

Um die Leistungsvorgaben des Projekts zu erfüllen, müssen die Rührwerke eine 90-prozentige Homogenisierung eines Behälters in maximal zwei Stunden erreichen. Als das erste Rührwerk vor Ort installiert wurde, zeigten Tests der TU Wien, dass sich der 90-Prozent-Punkt nach nur einer Stunde und 17 Minuten erzielen ließ.

Ein weiterer Vorteil des Scaba ist sein frei hängendes Design. Das Rührwerk ist an der Decke des 32 m hohen Faulturms ohne Bodenlager befestigt. Zusätzlich sind durch die intervallmäßige Drehrichtungsumkehr keine Strömungsbrecher erforderlich. Bei diesem Vorgang unterziehen sich die Rührflügel einer Selbstreinigung, wodurch das Risiko von Verzopfungen während des Betriebs vermieden wird.

Auf kleinere Kompressoren setzen

Während des Wasseraufbereitungsprozesses wird das Wasser durch eine Reihe feinblasiger Diffusoren mit Sauerstoff angereichert. In Gesprächen mit dem Projektteam erfuhren die Ingenieure von Sulzer, dass die geplante Luftversorgungskonfiguration drei große 1,2-MW-Kompressoren vorsah.

Nach einer Analyse der Druck- und Durchflussanforderungen schlug das Unternehmen stattdessen vor, die erforderliche Leistung mit acht kleineren 400-kW-HST-Turbokompressoren zu erbringen. Die alternative Konfiguration könnte den Gesamtstromverbrauch um 400 kW reduzieren, während die HST-Kompressoren zudem leiser arbeiteten und hohe Verfügbarkeit bei niedrigen Wartungskosten böten. Sulzer lieferte die Kompressoren zusammen mit maßgeschneiderten Diffusoren und dazugehörigen Rohrleitungen.

Modernisieren während des Betriebs

Größere Änderungen an einer in Betrieb befindlichen Kläranlage sind eine Herausforderung, vor allem, wenn sie für eine Großstadt bis zu 1.000 m³ Abwasser pro Minute verarbeitet. Das Sulzer-Team arbeitete eng mit den Projektingenieuren zusammen, um die Lieferung, die Inbetriebnahme und die Tests der neuen Ausrüstung mit dem Zeitplan für den Bau abzustimmen.

Die Belüftungsbahnen verrichten nun seit fünf Jahren ihren Dienst. Das E_OS-Projekt wurde pünktlich abgeschlossen, sodass die Schlammbehandlungsanlage seit 2021 voll in Betrieb ist.