Steigerung des Sauerstoffeintrags durch hydrograv-Strömungssimulationen (CFD)

Im Zuge der energetischen Optimierung von Kläranlagen stehen als Hauptverbraucher die Belüftungseinrichtungen der Belebungsbecken im Fokus. Abhängig ist die Effizienz der Belüftung dabei nicht nur von den Aggregaten und den Eigenschaften der Belüfterelemente, sondern auch von der Beckengeometrie, der Belüfteranordnung und insbesondere der Beckendurchströmung. Heute ist bekannt, dass die Strömung einen so hohen Einfluss auf die Effizienz hat, dass sie unbedingt gezielt optimiert werden sollte. Dank CFD-Strömungssimulationen ist dies nun leistbar. Wird die Durchströmung nicht in der Planungsphase auf die höchstmögliche spezifische Sauerstoffaufnahme (SSOTR) optimiert, ist davon auszugehen, dass über Jahre unnötig Energie verschwendet wird. Durch ständige innovative Weiterentwicklung der Simulationsmodelle ist die hydrograv GmbH als Technologie-Führer für CFD in der Wasserwirtschaft heute in der Lage, aus den Ergebnissen der CFD-Simulationen auch den SSOTR zu ermitteln, also das Maß, in dem der mit der Luft ins Becken eingetragene Sauerstoff ins Wasser übergeht und den Bakterien damit für den Schmutzfrachtabbau auch tatsächlich zur Verfügung stehen kann.So kann hydrograv quasi durch virtuelle Sauerstoffeintragsversuche schon in der Planungsphase SSOTR-Optimierungen durchführen. Aber auch für bestehende oder gerade auszurüstende Becken sind mit diesem neuen Tool von hydrograv entsprechende Nachweise möglich.Die Zuverlässigkeit und das hohe Potenzial ihrer SSOTR-Prognose konnte hydrograv im Vergleich zu Sauerstoffeintragsversuchen belegen, die an realen Kläranlagen durchgeführt wurden:zum Beispiel eine per CFD prognostizierte und in der Praxis auch nachgewiesene Erhöhung des SSOTR um 43 % – allein durch die veränderte Strömungscharakteristik infolge angepasster Belüfterbelegung. Das bedeutet gleichzeitig, dass allein schon durch eine Strömungsoptimierung, und somit zu jeder weiteren technischen Optimierung zusätzlich auf weit mehr als ein Viertel der Gebläseleistung verzichtbar werden. Auch für andere Kläranlagen konnten von hydrograv mehrfach 15 % und mehr strömungsmechanisches SSOTR-Steigerungspotenzial aufgezeigt werden.Konturplot Sauerstoffübergang, jeweils für Bestand und nach der Optimierung. Gleiche Lufteintragsmenge.Hierzu bietet die hydrograv GmbH umfangreiche Leistungen an:Dreidimensionale, zwei- und dreiphasige Strömungssimulationen (Reinwasser, Luftblasen und Schlamm) zur Bestimmung des Belüftungskoeffizienten (kLa)T und daraus des SSOTR entsprechend des Merkblatts DWA-M 209. Bei dreiphasiger Simulation werden als weiterer Optimierungserfolg gleichzeitig Ablagerungsprobleme identifiziert.Optimierung der Beckengeometrie, speziell der Anordnung der Belüfter und strömungslenkender Einbauten Aufdecken von Kurzschlussströmungen, Abstellen von deren Ursachen. Mit den Strömungssimulationen der hydrograv GmbH ist es auf vergleichsweise einfache Weise möglich, den Einsparungs-Erfolg von Änderungskonzepten vorab zu ermitteln und durch den Vergleich verschiedener Varianten zu maximieren.