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Alto Trevigiano Servizi ist das im Jahr 2007 gegründete kommunale Unternehmen, das die integrierte Wasserversorgung für dreiundfünfzig Gemeinden in den Provinzen Treviso, Vicenza und Belluno verwaltet. Ein Gebiet mit etwa 500.000 Einwohnern, in dem sechsundvierzig mittelgroße Kläranlagen betrieben werden. In den letzten Jahren hat die Verwaltungsabteilung für Kläranlagen, koordiniert von Abteilungsleiter Alberto Piasentin, neben der Verwaltung und dem Betrieb der Anlagen, den Sektor für die Optimierung der Klärprozesse entwickelt. Dafür verantwortlich ist Umweltingenieur Daniele Renzi, der vom besonderen Eingriff bei der Kläranlage der Stadt Valdobbiadene (TV) erzählt.
Die Anlage in Valdobbiadene wurde für 10.000 Einwohnerwerte (EW) mit einer städtischen und industriellen Last mit 390 mbar Differenzdruck mit schwankender Durchflussmenge zwischen 400 und 1600 m³/h entwickelt. Sie ist mit anfänglichen Vorbehandlungen, einer vorgeschalteten Denitrifikationsphase, gefolgt von einem Nitrifikations- und Oxidationssegment, einer Nachklärung und einer Klärschlammleitung strukturiert, die mit der Entsorgung durch Kompostierung endet. Vor kurzem war es notwendig, die biologische Anlage, insbesondere den Abschnitt der Luftdiffusion zu modernisieren. Man musste jedoch einige Besonderheiten berücksichtigen: "Die Anlage für ca. 5.000 Einwohnerwerte, eine niedrigere Zahl im Vergleich zum Anfangspotential des Projektes, zeichnet sich durch saisonale Schwankungen aus", erklärt Ing. Renzi. "So findet man im Produktionsgebiet des Prosecco und während der Weinlesezeit und der vermehrten Aktivität in den Weinkellern - von Ende August bis Anfang November - eine erhöhte organische Last, die in die Anlage eintritt, sodass sie ein Niveau von 10.000 Einwohnerwerten, mit Spitzenwerten bis 13.000 EW an manchen Tagen erreicht."
Zur Überwindung der saisonalen und täglichen Schwankungen ist es daher wichtig, Vorrichtungen zu verwenden, die eine hohe Flexibilität in Bezug auf Luftzufuhr, sowie Pump- und Mischleistung garantieren können.
Die Antwort auf diese Anforderungen liefert ROBOX energy, der neue Schraubenkompressor mit Permanentmagneten von Robuschi.
ROBOX energy, die ideale Lösung
"Im Bereich der Luftdiffusion", so Ing. Renzi weiter, "war die Anlage bereits mit zwei Drehkolbengebläsen von Robuschi mit doppelter Drehzahl ausgestattet, die zwar funktionstüchtig, aber veraltet waren. Deshalb suchte man einen Kompressor mit einer moderneren Technologie, der die Grenzen der zwei bereits installierten Kompressoren (Lieferung einer festgelegten Luftmenge nahezu ohne Flexibilität) überschreiten und auf diese Weise die typischen Versorgungsspitzen der Anlage in Treviso abdecken konnte."
Der Modernisierungs-Eingriff begann Ende 2016, am Ende des jeweiligen Überlastzeitraums. Um die Installation der Maschine zu ermöglichen, waren ein paar Eingriffe, minimale Bauarbeiten und einige Maßnahmen an den Leitungen erforderlich, um den neuen Kompressor anzuschließen. "Es gab keine Probleme aus Sicht der Installation", erklärt Edi Casagrande, der Fachtechniker, der mit der Wartung der Anlagen von Alto Trevigiano Servizi betraut wurde, "da ROBOX energy eine kompakte, robuste Maschine ist, die sich auch in einen bereits aktiven Klärprozess einfach integrieren lässt. Der Kompressor wurde mit den beiden anderen bestehenden Robuschi Gebläsen verbunden, die als Ersatzmaschinen gewartet wurden, um die Kontinuität bei der Wartung der neu konzipierten Maschine sicherzustellen."
Die gesamte Installationsphase führte überdies nicht zu langen Ausfallzeiten. "Für die Anbindung an die Hauptluftzufuhrleitung mussten wir spezielle Unterbrechungen erzeugen, und die eigentliche
Trennung der Lufteinblasung in den Prozess der Kläranlage dauerte nur wenige Stunden. Die elektrischen Anschlüsse waren jedoch bereits vorhanden, da ROBOX energy mit einer Bordelektronik ausgerüstet ist. Somit musste nur eine elektrische Stromleitung angeschlossen und das Signalkabel verbunden werden, um die Steuerung des Kompressors auf Grundlage der Prozessparameter der Anlage zu bestimmen."
Eine Software nach Maß
Anschließend hat Alto Trevigiano Servizi in enger Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von Robuschi die Software des Kompressors implementiert, um die Maschine über eine Fernbedienung mit einem automatischen Kontrollsystem mit intermittierender Belüftung zu steuern, die in Verbindung mit dem auf ROBOX energy installierten Smart Process Control funktioniert und sie im Fall von technischen Problemen an der Fernbedienung autonom zu machen, wodurch teure Abschaltungen vermieden werden.
"Die Betriebsarten wurden in zwei Sequenzen unterteilt: Master und Slave", erklärt Casagrande. "Im Master-Modus ist die Maschine autonom und eigenständig. Sie wird nur durch ein Signal mit 4-20 mA direkt an einem Analogeingang und eine Sauerstoffsonde in der Biomasse der Kläranlage gesteuert, welche die für den Prozess erforderliche Sauerstoffmenge erfasst und in der Folge die Bereitstellung der Kubikmeter an Luft regelt. Im Slave-Modus wird der Kompressor hingegen durch das Remote-System betrieben, das ihm Start- und Stopp-Sequenzen liefert und je nach Prozessbedarf der Anlage intermittierende Belüftungsphasen erzeugt. Diese Arbeitsfolge gewährleistet eine Energieeinsparung und eine deutliche Reduktion von Stickstoffkomponenten im biologischen Prozess. Jedoch ist es möglich, im Falle eines Ausfalls oder einer Beschädigung der externen automatischen Steuerung den Betriebsmodus zu ändern, sodass ein Bediener vor Ort direkt am Bedienfeld des Gebläses eingreifen kann."
Die Vorteile von ROBOX energy
In beiden Betriebsarten ist der Aspekt, den das Unternehmen sofort erkannt hat, die hohe Flexibilität von ROBOX energy. Dank der Permanentmagnet-Technologie kann die Anlage nun mit einem maximalen Potential von etwa 1.600 m3/h und einer Mindestgeschwindigkeit von einigen hundert Kubikmetern, mit einer höheren Elastizität gegenüber dem vorherigen Betriebsbereich zwischen 1.600 und 880 m3/h arbeiten. "Wir haben die untere Grenze des Kompressors auf ca. 500 m3/h eingestellt", so Ing. Renzi, "da es auf Grundlage von vor Ort durchgeführten Messungen dieser Bereich ist, der eine ausreichende Mindestdurchmischung des oxidativen Segments gewährleisten kann. Tatsächlich könnte die Permanentmagneten-Technologie die Maschine dazu bringen, mit noch geringeren Strömungsgeschwindigkeiten zu arbeiten."
Neben der Flexibilität war die Möglichkeit, den neuen Kompressor von Robuschi einfach mit einem Plug & Play-Modus zu installieren, ein weiterer wichtiger Aspekt für Alto Trevigiano Servizi. Es ist eine komplette Maschine mit einer integrierten elektrischen Schalttafel im hinteren Teil der Maschine und einem einfach zu bedienenden Bedienfeld an der Vorderseite; "Wir suchen häufig technologisch fortschrittliche, aber einfache Lösungen" so der Ingenieur, "sodass unsere Bediener eine intuitive grafische Schnittstelle zur Verfügung haben und sofort erkennen, welche Parameter bearbeitet werden müssen."
Garantierte Einsparungen
Der Kompressor ROBOX energy ist mittlerweile sechs Monate in Betrieb. Während der Startphase unmittelbar nach der Installation wurden die Hauptparameter überwacht, um den entsprechenden Durchflussbereich und die Änderungsgeschwindigkeit der Maschine zu definieren. In diesen ersten Monaten des Betriebes gab es keine Probleme mechanischer oder elektrischer Natur. Um die Vorteile im Hinblick auf die Energieeinsparung durch den Einbau von ROBOX energy zu testen, wurden zwei Arten von Analysen durchgeführt, erklärt Ing. Renzi. Vor und nach der Installation wurde der globale Transferkoeffizient des gelösten Sauerstoffs des Luftdiffusionssystems bewertet. Dabei zeigte sich, dass der durchschnittliche tägliche Energieverbrauch (in kWh) des neuen Kompressors im Vergleich zu den Vorgängermodellen zwischen 15 und 20% niedriger ist - ein hervorragendes Ergebnis für eine kleine Anlage mit einem Betriebsdruck von 390 mbar.
Eine zufriedenstellende Entscheidung
"Wir sind mit dieser Maschine zufrieden", sagt Ing. Renzi. "Neben der einfachen Installation und Steuerung garantiert ROBOX energy Stabilität, ein Aspekt, der sich auf den Prozess auswirkt; Flexibilität, die eine Anwendung in mittleren oder kleinen Systemen, wie dem unsrigen, aber auch in leistungsfähigeren Anlagen ermöglicht; eine perfekte Kombination mit den Zyklen mit intermittierender Belüftung, und schließlich entspricht sie den Bedürfnissen einer saisonalen Anlage mit großen täglichen Schwankungen wie jener von Valdobbiadene."
Der Ingenieur schließt mögliche zukünftige Kooperationen mit Robuschi nicht aus, um ROBOX energy in weiteren Entwicklungsprojekten von ATS einzusetzen. Er betonte, dass die Innovationsfreudigkeit von Alto Trevigiano Servizi die Bereitschaft vorsieht, mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu kooperieren, die fortschrittliche Technologien für einen umweltbezogenen und wirtschaftlichen Nutzen bei der Steuerung und Planung von Kläranlagen entwickeln möchten.
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