A_2026-04-17_621-002_Anhang5_Funktionsbeschreibung_zK.pdf

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Klärwerk Angertal

Erneuerung der Belüftung Belebung

Funktionsbeschreibung

April 2026

621-002

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite I

Inhaltsverzeichnis 1 Veranlassung ..................................................................................................................1 2 Bedienkonzept ................................................................................................................3 3 Zwischenpumpwerk .........................................................................................................5

3.1 Betriebsbeschreibung ...............................................................................................5

3.2 Antriebe und Messstellen .........................................................................................5

3.3 Pneumatikschieber und bestehender Kompressor ...................................................6

3.3.1 Fernbetrieb ........................................................................................................6

3.3.2 Automatikbetrieb ...............................................................................................6

3.4 Kreiselpumpen .........................................................................................................6

3.4.1 Fernbetrieb ........................................................................................................7

3.4.2 Automatikbetrieb ...............................................................................................7

3.5 Redundanzkonzept ..................................................................................................9

3.5.1 Antriebe.............................................................................................................9

3.5.2 Messungen .......................................................................................................9

3.6 Einstellparameter .....................................................................................................9 4 Belebungsbecken „neu“ ................................................................................................ 11

4.1 Vorgeschaltete Denitrifikationsbecken .................................................................... 11

4.1.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 12

4.1.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 12

4.1.3 Rührwerke ....................................................................................................... 13

4.1.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 13

4.1.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 13

4.1.4 Rezi-Pumpen .................................................................................................. 14

4.1.4.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 14

4.1.4.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 14

4.1.5 Redundanzkonzept ......................................................................................... 16

4.1.5.1 Antriebe ....................................................................................................... 16

4.1.5.2 Messungen .................................................................................................. 16

4.1.6 Einstellparameter ............................................................................................ 16

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite II

4.2 Intermittierende Nitri-/Denitrifikationsbecken .......................................................... 17

4.2.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 18

4.2.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 18

4.2.3 Rührwerke ....................................................................................................... 19

4.2.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 19

4.2.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 20

4.2.4 Dauer der Belüftung ........................................................................................ 20

4.2.4.1 Zeitabhängige intermittierende Belüftung ..................................................... 20

4.2.4.2 Lastabhängige intermittierende Belüftung .................................................... 20

4.2.5 O -Sollwert ...................................................................................................... 23 2

4.2.5.1 Vorgabe des O -Sollwerts ............................................................................ 23 2

4.2.5.2 Lastabhängiger O -Sollwert ......................................................................... 23 2

4.2.6 Zwangsbelüftung oder Erhöhung der O -Sollwerte bei P-Rücklösung ............. 24 2

4.2.7 Druckentlastung .............................................................................................. 25

4.2.8 pH-Wert-Überwachung .................................................................................... 25

4.2.9 Redundanzkonzept ......................................................................................... 26

4.2.9.1 Antriebe ....................................................................................................... 26

4.2.9.2 Messungen .................................................................................................. 26

4.2.10 Einstellparameter ............................................................................................ 26

4.3 Drucklufterzeugung ................................................................................................ 28

4.3.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 28

4.3.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 29

4.3.3 Luftverteilung .................................................................................................. 30

4.3.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 30

4.3.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 30

4.3.4 Drucklufterzeuger ............................................................................................ 30

4.3.4.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 31

4.3.4.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 31

4.3.5 Redundanzkonzept ......................................................................................... 35

4.3.5.1 Antriebe ....................................................................................................... 35

4.3.5.2 Messungen .................................................................................................. 35

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite III

4.3.6 Einstellparameter ............................................................................................ 36

4.4 Rücklaufschlamm (Bestand) ................................................................................... 37

4.4.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 37

4.4.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 37

4.4.3 Rücklaufschlammförderung ............................................................................. 38

4.4.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 38

4.4.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 38

4.4.4 Redundanzkonzept ......................................................................................... 38

4.4.4.1 Antriebe ....................................................................................................... 38

4.4.4.2 Messungen .................................................................................................. 39

4.4.5 Einstellparameter ............................................................................................ 39 5 Belebungsbecken „alt“ ................................................................................................... 40

5.1 Intermittierendes Nitri-/Denitrifikationsbecken......................................................... 41

5.1.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 41

5.1.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 41

5.1.3 Rührwerk ......................................................................................................... 42

5.1.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 42

5.1.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 42

5.1.4 Dauer der Belüftung ........................................................................................ 42

5.1.4.1 Zeitabhängige intermittierende Belüftung ..................................................... 42

5.1.4.2 Lastabhängige intermittierende Belüftung .................................................... 43

5.1.5 O -Sollwert ...................................................................................................... 45 2

5.1.5.1 Vorgabe des O -Sollwerts ............................................................................ 45 2

5.1.5.2 Lastabhängiger O -Sollwert ......................................................................... 46 2

5.1.6 Zwangsbelüftung oder Erhöhung des O -Sollwertes bei P-Rücklösung ........... 46 2

5.1.7 Druckentlastung .............................................................................................. 47

5.1.8 pH-Wert-Überwachung .................................................................................... 47

5.1.9 Redundanzkonzept ......................................................................................... 48

5.1.9.1 Antriebe ....................................................................................................... 48

5.1.9.2 Messungen .................................................................................................. 48

5.1.10 Einstellparameter ............................................................................................ 48

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite IV

5.2 Drucklufterzeugung ................................................................................................ 50

5.2.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 50

5.2.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 50

5.2.3 Drucklufterzeuger ............................................................................................ 51

5.2.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 51

5.2.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 51

5.2.4 Redundanzkonzept ......................................................................................... 55

5.2.4.1 Antriebe ....................................................................................................... 55

5.2.4.2 Messungen .................................................................................................. 55

5.2.5 Einstellparameter ............................................................................................ 55

5.3 Rücklaufschlammpumpwerk (Bestand) .................................................................. 56

5.3.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 56

5.3.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 56

5.3.3 Rücklaufschlammförderung ............................................................................. 57

5.3.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 57

5.3.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 57

5.3.4 Überschussschlammabzug ............................................................................. 58

5.3.4.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 58

5.3.4.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 58

5.3.5 Redundanzkonzept ......................................................................................... 58

5.3.6 Einstellparameter ............................................................................................ 58 6 Maschinengebäude Biologie ......................................................................................... 59

6.1 Entwässerung Druckluftstation ............................................................................... 59

6.1.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 59

6.1.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 59

6.1.3 Fernbetrieb ...................................................................................................... 59

6.1.4 Automatikbetrieb ............................................................................................. 59

6.1.5 Redundanzkonzept ......................................................................................... 60

6.1.5.1 Antriebe ....................................................................................................... 60

6.1.5.2 Messungen .................................................................................................. 60

6.1.6 Einstellparameter ............................................................................................ 60

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite V

6.2 Lüftung Druckluftstation .......................................................................................... 60

6.2.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 60

6.2.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 61

6.2.3 Abluftventilator ................................................................................................ 61

6.2.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 61

6.2.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 61

6.2.4 Redundanzkonzept ......................................................................................... 62

6.2.4.1 Antriebe ....................................................................................................... 62

6.2.4.2 Messungen .................................................................................................. 62

6.2.5 Einstellparameter ............................................................................................ 62

6.3 Klimatisierung NSUV .............................................................................................. 63

6.3.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 63

6.3.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 63

6.3.3 Fernbetrieb ...................................................................................................... 63

6.3.4 Automatikbetrieb ............................................................................................. 63

6.4 Zugang Druckluftstation ......................................................................................... 63

6.4.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 63

6.4.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 63

6.4.3 Fernbetrieb ...................................................................................................... 64

6.4.4 Automatikbetrieb ............................................................................................. 64

6.5 Rauchmelder Maschinengebäude Biologie ............................................................ 64

6.5.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 64

6.5.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 64

6.5.3 Fernbetrieb ...................................................................................................... 65

6.5.4 Automatikbetrieb ............................................................................................. 65 7 Gebäude Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk ................................................................. 66

7.1 Kellerentwässerung Zwischenpumpwerk (Bestand) ............................................... 66

7.1.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 66

7.1.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 66

7.1.3 Fernbetrieb ...................................................................................................... 66

7.1.4 Automatikbetrieb ............................................................................................. 67

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite VI

7.1.5 Redundanzkonzept ......................................................................................... 67

7.1.5.1 Antriebe ....................................................................................................... 67

7.1.5.2 Messungen .................................................................................................. 67

7.2 Lüftung Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk (Bestand) ............................................. 67

7.2.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 67

7.2.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 67

7.2.3 Abluftventilator ................................................................................................ 68

7.2.3.1 Fernbetrieb .................................................................................................. 68

7.2.3.2 Automatikbetrieb .......................................................................................... 68

7.2.4 Redundanzkonzept ......................................................................................... 68

7.2.4.1 Antriebe ....................................................................................................... 68

7.2.4.2 Messungen .................................................................................................. 68

7.3 Klimatisierung NSUV (Bestand) ............................................................................. 68

7.4 Rauchmelder Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk .................................................... 69

7.4.1 Betriebsbeschreibung...................................................................................... 69

7.4.2 Antriebe und Messstellen ................................................................................ 69

7.4.3 Fernbetrieb ...................................................................................................... 69

7.4.4 Automatikbetrieb ............................................................................................. 69 8 Fällmitteldosierung (Bestand) ........................................................................................ 70

8.1 Betriebsbeschreibung ............................................................................................. 70

8.2 Antriebe und Messstellen ....................................................................................... 70

8.3 Fernbetrieb ............................................................................................................. 71

8.4 Automatikbetrieb .................................................................................................... 71

8.5 Redundanzkonzept ................................................................................................ 71

8.6 Einstellparameter ................................................................................................... 72

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite VII

Abbildungsverzeichnis Abbildung 1-1: Lageplanausschnitt mit Darstellung der Maßnahmen des Projekts „Erneuerung der Belüftung Biologie“ ................................................................2 Abbildung 4-1: Schema der Belebungsbecken „neu“ ......................................................... 11 Abbildung 4-2: Automatisierung der Rezirkulation ............................................................. 15 Abbildung 4-3: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Zyklusdauer ................................... 21 Abbildung 4-4: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Nitrat-Grenzwert ............................ 21 Abbildung 4-5: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Aufteilung Zyklus ........................... 22 Abbildung 4-6: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Zeitversatz Belebungsbecken ........ 23 Abbildung 4-7: Berechnungsmatrix für lastabhängigen O -Sollwert ................................... 24 2 Abbildung 4-8: Prinzip „Direktbelüftung“ mit Reserveaggregat ........................................... 29 Abbildung 4-9: Beispieldarstellung Kennlinien Drucklufterzeuger für ein Becken „neu“ ...... 32 Abbildung 4-10: Beispieldarstellung der Betriebskombination Drucklufterzeuger für Regelbereich eines Beckens BB „neu“ .......................................................... 32 Abbildung 5-1: Schema des Belebungsbeckens „alt“ ......................................................... 40 Abbildung 5-2: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Zyklusdauer ................................... 43 Abbildung 5-3: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Nitrat-Grenzwert ............................ 44 Abbildung 5-4: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Aufteilung Zyklus ........................... 45 Abbildung 5-5: Berechnungsmatrix für lastabhängigen O -Sollwert ................................... 46 2 Abbildung 5-6: Beispieldarstellung der Kennlinien der Drucklufterzeuger für BB „alt“ ........ 52 Abbildung 5-7: Beispieldarstellung der Betriebskombination der Drucklufterzeuger für den Regelbereich BB „alt“ ..................................................................................... 52

Tabellenverzeichnis Tabelle 3-1: Antriebe Zwischenpumpwerk ...........................................................................5 Tabelle 3-2: Messstellen Zwischenpumpwerk (Pumpensumpf) ...........................................6 Tabelle 3-3: Einstellparameter Zwischenpumpwerk ............................................................9 Tabelle 4-1: Antriebe Denitrifikation BB „neu“ .................................................................... 13 Tabelle 4-2: Messstellen Denitrifikation BB „neu“ .............................................................. 13 Tabelle 4-3: Einstellparameter Denitrifikation BB „neu“ ..................................................... 17 Tabelle 4-4: Antriebe Nitrifikation BB „neu“ ........................................................................ 19 Tabelle 4-5: Messstellen Nitrifikation BB „neu“ .................................................................. 19 Tabelle 4-6: Einstellparameter Nitrifikation BB neu ............................................................ 27 Tabelle 4-7: Antriebe Druckluftversorgung BB „neu“.......................................................... 29 Tabelle 4-8: Messstellen Druckluftversorgung BB „neu“ .................................................... 30

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite VIII

Tabelle 4-9: Beispielhafte Kombination zur Drucklufterzeugung für BB „neu“ .................... 31 Tabelle 4-10: Matrix mit gewählten Schaltpunkten je Becken .............................................. 34 Tabelle 4-11: Einstellparameter Druckluftversorgung BB neu.............................................. 36 Tabelle 4-12: Antriebe Rücklaufschlamm BB „neu“ (Bestand) ............................................. 37 Tabelle 4-13: Messstellen Rücklaufschlamm BB „neu“ (Bestand) ....................................... 37 Tabelle 4-14: Einstellparameter Rücklaufschlamm BB „neu“ (Bestand) ............................... 39 Tabelle 5-1: Antriebe Belebungsbecken „alt“ ..................................................................... 41 Tabelle 5-2: Messstellen Belebungsbecken „alt“ ............................................................... 42 Tabelle 5-3: Einstellparameter BB „alt“ .............................................................................. 49 Tabelle 5-4: Antriebe Druckluftversorgung BB „alt“ ............................................................ 50 Tabelle 5-5: Messstellen Druckluftversorgung BB „alt“ ...................................................... 51 Tabelle 5-6: Beispielhafte Kombination zur Drucklufterzeugung für BB „alt“ ...................... 51 Tabelle 5-7: Matrix mit gewählten Schaltpunkten BB „alt“ .................................................. 53 Tabelle 5-8: Einstellparameter Druckluftversorgung BB „alt“ ............................................. 55 Tabelle 5-9: Antriebe Rücklaufschlamm BB „alt“ (Bestand) ............................................... 56 Tabelle 5-10: Messstellen Rücklaufschlamm BB „alt“ (Bestand) .......................................... 57 Tabelle 5-11: Einstellparameter Rücklaufschlamm BB „alt“ (Bestand) ................................. 58 Tabelle 6-1: Antriebe Entwässerung Druckluftstation ........................................................ 59 Tabelle 6-2: Messstellen Entwässerung Druckluftstation ................................................... 59 Tabelle 6-3: Einstellparameter Entwässerung Druckluftstation .......................................... 60 Tabelle 6-4: Antriebe Lüftung Maschinenraum .................................................................. 61 Tabelle 6-5: Messstellen Lüftung Maschinenraum ............................................................. 61 Tabelle 6-6: Einstellparameter Lüftung Maschinenraum .................................................... 62 Tabelle 6-7: Antriebe Klimatisierung NSUV ....................................................................... 63 Tabelle 6-8: Antriebe Zugang Druckluftstation ................................................................... 64 Tabelle 6-9: Messstellen Rauchmelder MG-B ................................................................... 64 Tabelle 7-1: Antriebe Kellerentwässerung Zwischenpumpwerk (Bestand) ......................... 66 Tabelle 7-2: Messstellen Kellerentwässerung Zwischenpumpwerk (Bestand) ................... 66 Tabelle 7-3: Antriebe Lüftung GH/ZPW (Bestand) ............................................................. 67 Tabelle 7-4: Messstellen Lüftung GH/ZPW (Bestand) ....................................................... 68 Tabelle 7-5: Messstellen Rauchmelder GH/ZPW .............................................................. 69 Tabelle 8-1: Antriebe Fällmittelstation (Bestand) ............................................................... 70 Tabelle 8-2: Messstellen Fällmittelstation (Bestand) .......................................................... 71 Tabelle 8-3: Einstellparameter Fällmitteldosierung ............................................................ 72

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite IX

Anhang Anhang 1: Messstellen- und Antriebsliste Anhang 2: Übersicht der Regelung Belüftungssystem

Zeichnungen

Blatt Nr. Bezeichnung Maßstab

VF.01 Belüftungssystem BB „neu“ ohne

VF.02 Belüftungssystem BB „alt“ ohne

VF.03 Zwischenpumpwerk ohne

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite X

Abkürzungsverzeichnis BB: Belebungsbecken BRW: Bergisch-Rheinischer Wasserverband DE: Drucklufterzeuger EMSR: Elektrische Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik FM: Fällmittel FU: Frequenzumrichter GH: Gebläsehaus KW: Klärwerk MG-B: Maschinengebäude Biologie NH -N: Ammonium-Stickstoff 4 NO -N: Nitrat-Stickstoff 3 NKB: Nachklärbecken NSUV: Niederspannungsunterverteilung O : Sauerstoff 2 P: Phosphor PLS: Prozessleitsystem PO -P: Phosphat-Phosphor 4 PW: Pumpwerk RLS: Rücklaufschlamm SPS: Speicherprogrammierbare Steuerung TS: Trockensubstanz ÜS: Überschussschlamm UV: Unterverteilung vDN: vorgeschaltete Denitrifikation ZPW: Zwischenpumpwerk

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 1

1 Veranlassung

Der Bergisch-Rheinische Wasserverband (BRW) betreibt das Klärwerk Angertal in Heiligenhaus mit einer Ausbaugröße von 60.000 Einwohnerwerten.

Als biologische Reinigungsstufe verfügt das Klärwerk (KW) über zwei „neue“ Belebungsbecken (BB) mit sieben rechteckigen Nachklärbecken und über ein „altes“ Belebungsbecken mit zwei rechteckigen Nachklärbecken. Die Aufteilung des Abwasser-Rücklaufschlamm-Gemischs erfolgt mit 10 % auf die „alte“ und 90 % auf die „neue“ Belebung. Zudem soll die Belebung „neu“ in der Lage sein 100 % der Fördermenge zu behandeln. Dafür werden die Pumpen des Zwischen- pumpwerks erneuert.

Die Belebungen „neu“ und „alt“ sollen energetisch und verfahrenstechnisch optimiert werden. Die Druckluftversorgung und die komplette technische Ausrüstung werden dafür erneuert.

Die komplette EMSR-Technik wird für die biologische Reinigungsstufe ebenfalls erneuert und erweitert.

Zur Unterbringung der neuen Drucklufterzeuger (DE) der Belebungsbecken „neu“ und der neuen EMSR-Technik wird ein neues „Maschinengebäude Biologie“ gebaut. Auf dem Flachdach des Gebäudes wird eine neue Photovoltaik-Anlage montiert.

Für die Maßnahme „Erneuerung der Belebung“ wird eine Funktionsbeschreibung erstellt. Diese ist in folgende Anlagenbereiche unterteilt:

1. Zwischenpumpwerk (Gebäude Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk)
2. Umwälzung und Belüftung Belebungsbecken „neu“
3. Umwälzung und Belüftung Belebungsbecken „alt“
4. Installationen Maschinengebäude Biologie
5. Installationen Gebäude Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk In den folgenden Anlagenbereichen des KW Angertal sind keine Änderungen der Automatisie- rung vorgesehen. Es wird nur der relevante Bestand beschrieben. Dieser ist dem vom BRW zur Verfügung gestellten Pflichtenheft „SPS Zwischenpumpwerk“ (Entwurf 2025) entnommen.

• Pneumatische Absperrschieber und Luftkompressor Gebäude Gebläsehaus/Zwischen- pumpwerk • Kellerentwässerung Gebäude Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk • Lüftung Gebäude Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk • Klimatisierung NSUV Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk • Dosierung Fällmittel zur Phosphorfällung • Förderung des Rücklaufschlamms BB „neu“ und „alt“ Der nachfolgende Lageplanausschnitt stellt die Maßnahmen des Projekts „Erneuerung der Belüf- tung Belebung“ dar. Die Funktionsbeschreibung wird hiermit vorgelegt.

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 2

Abbildung 1-1: Lageplanausschnitt mit Darstellung der Maßnahmen des Projekts „Erneu- erung der Belüftung Biologie“

Hinweis:

1. In den Anlagenbereichen des KW Angertal, in denen keine Anpassung der Maschinen- technik bzw. keine Änderungen der Automatisierung vorgesehen sind, werden die beste- henden Funktionen übernommen. Da die Schaltanlagen und die Anbindungen erneuert werden müssen, sind die bestehenden Funktionen neu zu programmieren. Vorausset- zung dafür ist ein vollständiges und aktuelles Pflichtenheft. Vor kurzem wurde auf dem KW Angertal das PLS auf Flow Chief umgestellt; entsprechend müsste die bestehende Programmierung vorliegen. Liegen die bestehenden Funktionen nicht vor, ist ein Auslesen bzw. eine Programmsichtung erforderlich.
2. Gemäß BRW-Standard werden folgende Aspekte in der Funktionsbeschreibung berück- sichtigt: • Eine Vor-Ort-Steuerstelle je Aggregat • Möglicher Automatikbetrieb ohne ständige Personalüberwachung • Fabrikatvorgabe Hach für Online- und O -Messungen 2 • Fabrikatvorgabe Auma für Schieberantriebe

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 3

2 Bedienkonzept

Auf dem Klärwerk Angertal wird für die o.g. Maßnahme grundsätzlich ein Vor-Ortbetrieb vorge- sehen. Das bedeutet, dass jeder Antrieb über eine Vor-Ort-Steuerstelle, die in unmittelbarer Nähe der Antriebe montiert wird, manuell gesteuert werden kann. Diese Bedienstelle besitzt die höchste Priorität.

Des Weiteren werden die Steuermöglichkeiten Fern- und Automatikbetrieb für jeden Antrieb vor- gesehen. Diesen Steuermöglichkeiten kommen folgende Bedeutung zu:

• Fernbetrieb heißt, dass die Antriebe über das Prozessleitsystem (PLS) oder ein Touch- panel, welches in der Niederspannungsunterverteilung (NSUV) installiert wird, manuell bedient werden können. Diese Steuerung besitzt die zweithöchste Priorität. • Automatikbetrieb heißt, dass die Antriebe über die Anwenderprogrammierung des Au- tomatisierungssystems gesteuert werden. Diese Steuerung besitzt die niedrigste Priorität. Die Umschaltung zwischen den Bedienebenen Vor-Ort- und Fernbetrieb erfolgt über einen Um- schalter an der Vor-Ort-Steuerstelle. Die Umschaltung zwischen den Bedienebenen Fern- und Automatikbetrieb erfolgt über die Prozessleittechnik. Bei der Rückschaltung von „Ort“ auf „Fern“ findet automatisch die Abfrage statt, ob im PLS Fern- oder Automatikbetrieb eingestellt ist. Bei entsprechender Einstellung wird der Automatikbetrieb über das PLS automatisch gestartet.

Die Bedienelemente der Vor-Ort-Steuerstelle wirken hardwaremäßig direkt auf die Antriebssteu- erung. Die Zustände der Bedienelemente werden meldend an das Automatisierungssystem wei- tergegeben.

Die Anzeigeelemente der Vor-Ort-Steuerstelle werden über Ausgänge des Automatisierungssys- tems angesteuert und zeigen die Betriebszustände der Antriebssteuerung an. Alle Anlagenteile werden auf dem PLS visualisiert. In den Prozessbildern werden die entsprechenden Online- Messwerte (Durchflussmengen, Konzentrationen etc.), Antriebe, Frequenzen etc. dargestellt.

Meldungen von Ereignissen werden im Meldeprotokoll des PLS dokumentiert.

Störmeldungen unterbrechen automatisch (hardwaremäßig) den Automatikbetrieb. Hierdurch werden jedoch keine Einstellungen zurückgesetzt. Ist die Störung beseitigt, wird das Automatik- programm an der Stelle fortgesetzt, an welcher es durch die Störung unterbrochen wurde.

Für den Vor-Ortbetrieb ist für jeden Antrieb die jeweils maximal mögliche Frequenz als Festfre- quenz voreinzustellen. Grundsätzlich ist ein Vor-Ortbetrieb unabhängig vom Trockenlaufschutz oder anderen, nicht personenschutzrelevanten Grenzwerten möglich.

Für den Fernbetrieb wird in dieser Funktionsbeschreibung vorgegeben, welche Einstellungen für den jeweiligen Antrieb über das PLS möglich sind. Sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist, ist generell das An- und Abschalten von Antrieben möglich. Grundsätzlich ist ein Fernbetrieb unabhängig vom Trockenlaufschutz oder anderen, nicht personenschutzrelevanten Grenzwerten möglich.

Für den Automatikbetrieb werden in dieser Funktionsbeschreibung verschiedene Fahrweisen bzw. Betriebsarten für die einzelnen Anlagenteile vorgegeben. Sind für Anlagenteile im

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 4

Automatikbetrieb verschiedene Fahrweisen bzw. Betriebsarten einstellbar, so ist immer nur eine Fahrweise bzw. Betriebsart aktiviert. Die Aktivierung der verschiedenen Fahrweisen bzw. Be- triebsarten erfolgt zentral über das PLS. Es ist grundsätzlich die letzte Einstellung gültig. Bei Fahrweisen bzw. Betriebsarten, die nach einer einstellbaren Zeit enden, wird eine Meldung ge- neriert, nachdem die Fahrweise bzw. Betriebsart beendet wurde. Sind Antriebe oder Messungen nicht verfügbar, ist eine entsprechende Störmeldung zu generieren.

Bei Ausfall oder Störungen von Antrieben oder Messungen wird ein Redundanzkonzept vorgese- hen. Nach Behebung der Ausfälle bzw. Störungen werden die Störmeldungen vom Betrieb quit- tiert. Sobald Antriebe und Messungen wieder zur Verfügung stehen, werden die Anlageteile für den Automatikbetrieb freigegeben.

Im Folgenden sind für alle Einstellparameter sogenannte „Einstellbereiche“ vorgegeben. Diese in der Programmierung hinterlegten unteren und oberen Grenzwerte schränken den möglichen ein- stellbaren Bereich für den jeweiligen Parameter ein (im Folgenden in der Spalte „Voreinstellung“ beispielhaft beziffert). Von dieser Regel ausgenommen sind Antriebe, die über einen Frequenzu- mrichter (FU) geregelt werden. Hier werden der minimale und maximale einstellbare Wert für die Betriebsfrequenz nicht in der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) hinterlegt, sondern über den FU selbst eingestellt. Zusätzlich können die im FU eingestellten Werte über das PLS eingesehen werden.

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3 Zwischenpumpwerk

Im Kellergeschoss des bestehenden Gebäudes Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk wird die Pum- penanlage zur Förderung des Abwasser-Rücklaufschlamm-Gemischs in die Belebung „neu“ er- neuert. In den Pumpensumpf Zwischenpumpwerk gelangen mind. 90 % Abwasser aus der Vor- klärung und der Rücklaufschlamm aus den sieben Nachklärbecken „neu“ (s.a. Kapitel 4.4).

3.1 Betriebsbeschreibung

Das Zwischenpumpwerk besteht aus vier baugleichen, trockenaufgestellten, frequenzgeregelten Kreiselpumpen, die aus einer gemeinsamen Pumpenvorlage bedient werden. Das gesamte Pumpwerk ist für eine gesamte Fördermenge von rd. 1.356 l/s ausgelegt. Die Förderung erfolgt im normalen Betrieb mit vier Pumpen mit jeweils begrenzter Maximal-Frequenz. Bei Ausfall einer Pumpe stehen noch drei Pumpen zur Förderung der gesamten Menge zur Verfügung. In diesem Betriebszustand werden die drei Pumpen mit einer höheren Maximal-Frequenz betrieben als beim Normalbetrieb mit vier betriebsbereiten Pumpen.

Um bei ausgeschalteter Pumpe den Rückfluss in den Pumpensumpf zu verhindern, sind vier pneumatische Absperrschieber in den Einzeldruckleitungen installiert. Diese werden per Druck- luft über einen Kompressor angetrieben.

3.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Zwischenpumpwerk“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 3-1: Antriebe Zwischenpumpwerk

Der Funktionsbereich „Zwischenpumpwerk“ beinhaltet außerdem folgende Messstellen:

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Tabelle 3-2: Messstellen Zwischenpumpwerk (Pumpensumpf)

3.3 Pneumatikschieber und bestehender Kompressor

Die Pneumatik-Absperrschieber (01.22.01PS-01, 01.22.01PS-02, 01.22.01PS-03, 01.22.01PS- 04) auf der Pumpendruckseite werden parallel zu der entsprechenden Kreiselpumpe (01.22.01PP-01, 01.22.01PP-02, 01.22.01PP-03, 01.22.01PP-04) betrieben. Der Kompressor (01.22.01KA-01) versorgt die Pneumatikschieber einzeln mit Luft.

Die Schaltung Pneumatikschieber/Kompressor ist in die SPS Zwischenpumpwerk eingebunden, welche erneuert bzw. angepasst wird. Es ist keine Änderung in der Automatisierung vorgesehen. Nachfolgend wird nur der relevante Bestand beschrieben. Dieser ist dem vom BRW zur Verfü- gung gestellten Pflichtenheft „SPS Zwischenpumpwerk“ (Entwurf 2025) entnommen.

3.3.1 Fernbetrieb

Die Pneumatikschieber (01.22.01PS-01, 01.22.01PS-02, 01.22.01PS-03, 01.22.01PS-04) und der Kompressor (01.22.01KA-01) können im Fernbetrieb (Handbetrieb in UV) betrieben. Meldun- gen werden in der UV und im PLS angezeigt. Die jeweiligen Pneumatikschieber können auf oder geschlossen werden [PF ZP-09 bis PF ZP-12]

Der Kompressor arbeitet mit einer internen Steuerung und ist komplett autark.

3.3.2 Automatikbetrieb

Im Regelbetrieb wird der Pneumatikschieber hardwareseitig mit der Einschaltanforderung der zu- gehörigen Pumpe direkt geöffnet. Die Ansteuerung ist über eine Schützschaltung realisiert. Wird die Pumpe abgeschaltet, wird der entsprechende Schieber wieder geschlossen.

Für den Kompressor ist kein Automatikbetrieb vorhanden.

3.4 Kreiselpumpen

Es ist ein Regelbetrieb mit vier Pumpen (01.22.01PP-01, 01.22.01PP-02, 01.22.01PP-03, 01.22.01PP-04) vorgesehen. Die Pumpen werden parallel betrieben.

Es ist ein Notbetrieb mit drei Pumpen vorgesehen. Bei diesem Betriebsfall werden die Pumpen für den Betrieb mit einer höheren Drehzahl freigegeben. Diese Betriebsart darf nicht dauerhaft

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betrieben werden. Der Notbetrieb kann aufgrund von einem Ausfall oder einer Störung einer Pumpe zum Einsatz kommen.

Solange eine Pumpe (01.22.01PP-01, 01.22.01PP-02, 01.22.01PP-03 bzw. 01.22.01PP-04) in Betrieb ist, ist der entsprechende Pneumatikschieber (01.22.01PS-01, 01.22.01PS-02, 01.22.01PS-03 bzw. 01.22.01PS-04) geöffnet. Wird eine Pumpe abgeschaltet, wird der zugehö- rige Schieber geschlossen. Die Schieberstellung wird über den Kompressor (01.22.01KA-01) ge- steuert.

3.4.1 Fernbetrieb

Beim Fernbetrieb kann für die Pumpen (01.22.01PP-01, 01.22.01PP-02, 01.22.01PP-03 und 01.22.01PP-04) über die jeweiligen Frequenzumrichter einzeln eine Frequenz [PF ZP-05], [PF ZP-06], [PF ZP-07] bzw. [PF ZP-08] eingestellt werden, die proportional zur entsprechenden Drehzahl der Pumpen ist. Außerdem ist die Zu- und Abschaltung [PF ZP-01], [PF ZP-02], [PF ZP- 03], [PF ZP-04] möglich.

3.4.2 Automatikbetrieb

Im Automatikbetrieb erfolgt der Pumpenbetrieb über den Sollfüllstand oder eine 5-Stabsonde. Unabhängig von der Automatisierung können die Pumpen auf eine maximale Drehzahl begrenzt werden. Beim Regelbetrieb können über den Einstellparameter [PA ZP-01] die Pumpen auf eine Drehzahl begrenzt werden. Beim Notbetrieb kann die Begrenzung der Drehzahl über den Ein- stellparameter [PA ZP-02] eingegeben werden. Die eingegebenen Begrenzungen gelten dann für alle zu betreibenden Pumpen.

Regelung über Sollfüllstand

Der Wasserstand im Pumpensumpf wird über die Füllstandsmessungen (01.22.01L-01 und 01.22.01L-02) erfasst und im PLS angezeigt. Über die Regelung der SPS wird der Wasserspiegel im Pumpensumpf auf einem einstellbaren Füllstand [PA ZP-03] gehalten. Um den Sollfüllstand [PA ZP-03] im Pumpensumpf zu halten, werden möglichst alle vier vorhandenen Pumpen (01.22.01PP-01, 01.22.01PP-02, 01.22.01PP-03, 01.22.01PP-04) über FU drehzahlgeregelt. Beim Regelbetrieb gilt die Drehzahlbegrenzung [PA ZP-01]. Bei Ausfall oder Störung einer Pumpe wechselt die Drehzahlbegrenzung der Pumpen auf den Notbetrieb. Dabei gilt die Dreh- zahlbegrenzung [PA ZP-02].

Bei der Regelung wird zunächst nur eine Pumpe betrieben und ihre Drehzahl wird bei zunehmen- dem Zufluss erhöht. Wird der Sollwert [PA ZP-03] überschritten, so wird eine weitere Pumpe hin- zugeschaltet und parallel betrieben. Bei weiter steigendem Füllstand wird eine weitere Pumpe hinzugeschaltet und parallel zu den beiden anderen Pumpen betrieben. Dieser Vorgang wieder- holt sich, solange Pumpen zur Verfügung stehen. Bei sinkendem Zufluss wird die Drehzahl der Pumpen entsprechend wieder reduziert bzw. abgeschaltet.

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Die Pumpen werden in einem bestimmten Drehzahlbereich mittels FU geregelt und stufenweise zugeschaltet. Bei Zuschaltung einer weiteren Pumpe werden immer zunächst die bereits in Be- trieb befindlichen Pumpen auf minimale Drehzahl heruntergefahren und dann die neu zuzuschal- tende Pumpe auf minimale Drehzahl hochgefahren. Erst dann beginnt die parallele Regelung aller in Betrieb befindlichen Pumpen. Das Zu- und Abschalten der Pumpen erfolgt grundsätzlich erst nach Ablauf einer einstellbaren Verzögerungszeit [PA ZP-04], um zu häufige Schaltspiele zu vermeiden.

Steuerung über 5-Stabsonde

Bei Ausfall der Füllstandsmessungen (01.22.01L-01 und 01.22.01L-02) kann über die 5-Stab- sonde Füllstandsüberwachung (01.22.01L-03) im Pumpensumpf ein rudimentärer Automatikbe- trieb des Zwischenpumpwerks aufrechterhalten werden.

Für die Steuerung wird der untere Schaltpunkt der 5-Stabsonde („Trockenlaufschutz“) [PA ZP- 05] auf die Höhe der technisch erforderlichen Mindestüberdeckung der Pumpen gelegt. Der obere Schaltpunkt der 5-Stabsonde („Maximum“) [PA ZP-09] wird auf den maximal zulässigen Füllstand im Pumpensumpf gelegt. Die übrigen Schaltpunkte der 5-Stabsonde („Grundlast“) [PA ZP-06], („Mittellast“) [PA ZP-07] und („Starklast“) [PA ZP-08] werden gleichmäßig zwischen dem unteren und oberen Schaltpunkt gelegt. Die Schaltpunkte werden wie folgt genutzt:

• Wird der Schaltpunkt „Trockenlaufschutz“ [PA ZP-05] unterschritten, wird eine entspre- chende Alarmmeldung ausgegeben und die Freigabe zum Betrieb der Pumpen entzo- gen. Alle Pumpen werden abgeschaltet. Dies dient dem Schutz der technischen Ein- richtungen des Zwischenpumpwerks. • Wird der Schaltpunkt „Grundlast“ [PA ZP-06] überschritten, wird eine Pumpe zum Be- trieb freigegeben. Gleichzeitig dient dieser Schaltpunkt bei sinkendem Wasserspiegel als Ausschaltpunkt für die zweite Pumpe. • Bei Überschreiten des Schaltpunktes „Mittellast“ [PA ZP-07], wird die zweite Pumpe zu- geschaltet. Zudem wird an diesem Schaltpunkt bei sinkendem Wasserspiegel die dritte Pumpe abgeschaltet. • Sobald der Schaltpunkt „Starklast“ [PA ZP-08] überschritten wird, wird die dritte Pumpe betrieben. Gleichzeitig wird bei sinkendem Wasserspiegel im Normalbetrieb die vierte Pumpe abgeschaltet und im Notbetrieb die Drehzahlbegrenzung aus [PA ZP-01] zu- rückgesetzt. • Wird der Schaltpunkt „Maximum“ [PA ZP-09] überschritten, so wird eine entsprechende Alarmmeldung ausgegeben und die vierte Pumpe eingeschaltet (Normalbetrieb mit Drehzahlbegrenzung [PA ZP-01]). Im Notbetrieb werden die drei bereits laufenden Pumpen mit einer höheren Maximal-Frequenz [PA ZP-02] gefahren. Durch die Alarm- meldung wird auch vor einem möglichen Rückstau in die vorgeschalteten Anlagenteile gewarnt. Die beim Erreichen des entsprechenden Schaltpunktes nach einer einstellbaren Verzögerungs- zeit [PA ZP-10] zu fahrende Betriebsfrequenz jeder einzelnen Pumpe (01.22.01PP-01,

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01.22.01PP-02, 01.22.01PP-03 und 01.22.01PP-04) wird über die digitalen Eingänge der einzel- nen Frequenzumrichter eingestellt. Die voreingestellten Frequenzen der jeweiligen Pumpen sind so zu wählen, dass nach Erreichen des Schaltpunktes „Maximum“ [PA ZP-09] die maximal auf- zunehmende Wassermenge von 1.350 l/s gefördert wird.

3.5 Redundanzkonzept

3.5.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung einer Pumpe des Zwischenpumpwerks (01.22.01PP-01, 01.22.01PP- 02, 01.22.01PP-03, 01.22.01PP-04) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Außerdem wird der Notbetrieb freigegeben. Hierdurch wird der Betrieb der drei verbleibenden Pumpen mit einer maximalen Drehzahl [PR ZP-02] freigegeben.

Bei Ausfall oder Störung des Luftkompressors (01.22.01KA-01) für die Pneumatikschieber wird eine entsprechende Meldung in der UV und im PLS ausgegeben.

3.5.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der Füllstandsmessungen (01.22.01L-01, 01.22.01L-02) im Pumpen- sumpf wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Die Regelung des Zwischenpumpwerks über den Sollfüllstand im Pumpensumpf ist nun nicht mehr möglich. Daher wird der Automatikbe- trieb mit der Steuerung über die 5-Stabsonde (01.22.01L-03) fortgesetzt.

Bei Ausfall oder Störung der 5-Stabsonde bzw. der Füllstandsüberwachung (01.22.01L-03) im Pumpensumpf wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

3.6 Einstellparameter

Folgende Parameter können für das Zwischenpumpwerk über das PLS eingestellt werden:

Tabelle 3-3: Einstellparameter Zwischenpumpwerk

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4 Belebungsbecken „neu“

Die Belebungsbecken „neu“ werden aus dem Zwischenpumpwerk mit dem Abwasser-Rücklauf- schlamm-Gemisch beschickt. Die Belebung „neu“ erhält eine neue Automatisierung und die dazu erforderliche Messtechnik. Das Grundprinzip der Automatisierung ist für beide Belebungsbecken gleich aufgebaut. Durch Einstellparameter, die vom Betriebspersonal über das PLS verändert werden können, ist eine Optimierung der Automatisierung und eine Anpassung an die spezifi- schen Randbedingungen sowie im Fall von besonderen Lastzuständen (z.B. Außerbetriebnah- men eines Belebungsbeckens) und bei Betriebsstörungen möglich.

Die Belebungsbecken „neu“ werden nach dem Verfahren der vorgeschalteten Denitrifikation (30 %) mit intermittierender Nitrifikation betrieben. Die Luftverteilung der Belebungsbecken erfolgt über eine Direktbelüftung.

Zur Optimierung der Ablaufwerte und des Energieverbrauchs sowie zur Anpassung an die Belas- tungsschwankungen im Zulauf ist eine lastabhängige Steuerung/Regelung der Belebungsanlage vorgesehen.

Die nachfolgende Abbildung stellt die vorgesehenen Antriebe und Messungen der Belebung „neu“ schematisch dar. Das detaillierte Verfahrensfließbild ist der Funktionsbeschreibung beige- fügt.

Abbildung 4-1: Schema der Belebungsbecken „neu“

4.1 Vorgeschaltete Denitrifikationsbecken

Der Nitratstickstoff (NO -N) entsteht bei der Nitrifikation. Dieser ist nicht toxisch, aber stellt als 3 Nährstoff eine Belastung des Gewässers dar. Deshalb wird Nitratstickstoff auf Kläranlagen

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eliminiert. Die Reduktion von Nitrat (NO ) zu elementarem, gasförmigem Stickstoff (N ) wird als 3 2 Denitrifikation bezeichnet.

Die Denitrifikation erfolgt im Becken ohne gelösten Sauerstoff (anoxisch). Für die Denitrifikation benötigen die Bakterien organische Kohlenstoffverbindungen (CSB). Bei ungünstigem CSB:N- Verhältnis kann die Dosierung von externem Kohlenstoff notwendig sein.

Hinweis: Das Klärwerk Angertal verfügt über eine Dosieranlage für externe Kohlenstoffquelle. Die externe Kohlenstoffquelle wird im Pumpensumpf des Zwischenpumpwerks zudosiert. Die Dosie- rung erfolgt händisch und nach Bedarf. Eine Automatisierung ist nicht vorhanden. Dieser Be- triebsweise soll zunächst nicht geändert werden. Erst nach dem Betrieb der ertüchtigten Bele- bungsbecken wird entschieden, ob eine Automatisierung der Dosieranlage notwendig ist. Des- wegen ist die Dosierung externer Kohlenstoffquelle nicht Bestandteil dieser Funktionsbeschrei- bung.

4.1.1 Betriebsbeschreibung

Der unbelüftete Denitrifikationsbereich befindet sich im Zulaufbereich der Belebungsbecken „neu“. Über eine Wandöffnung strömt das Abwasser-Schlamm-Gemisch aus der vorgeschalteten Denitrifikation in den intermittierend belüfteten Nitrifikationsbereich.

Im unbelüfteten, vorgeschalteten Denitrifikationsbereich (vDN) erfolgt die Umwälzung mit jeweils zwei Rührwerken pro Becken. Diese erzeugen eine Umlaufströmung entgegen der Fließrichtung.

Zur Verbesserung der Denitrifikation und zur Unterstützung der Umwälzung wird das nitrathaltige Abwasser aus dem Nitrifikationsbereichs mittels interner Rezirkulation (Rezi) in den vorgeschal- teten Denitrifikationsbereich gefördert. Dazu ist eine Rezirkulationspumpe pro Becken installiert.

Die Rührwerke und die Rezirkulationspumpen sind jeweils mit externen Frequenzumrichtern aus- gestattet. Über die FU wird die Drehzahl für die Regelung der Aggregate angepasst. Die Drehzahl entspricht einer bestimmten Schubleistung (Rührwerke) bzw. Förderleistung (Pumpen).

Für die Überwachung der biologischen Prozesse bzw. der Denitrifikation sind in jedem Becken eine Trockensubstanzmessung (TS) und eine Nitratmessung (NO -N) vorhanden. Die TS-Mes- 3 sung ist für den Automatikbetrieb nicht erforderlich. Die NO -N-Messung fließt in die Regelung 3 der Rezirkulation ein.

4.1.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Denitrifikation BB neu“ beinhaltet folgende Antriebe:

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Tabelle 4-1: Antriebe Denitrifikation BB „neu“

Der Funktionsbereich „Denitrifikation BB neu“ beinhaltet folgende Messstellen:

Tabelle 4-2: Messstellen Denitrifikation BB „neu“

4.1.3 Rührwerke

Für die Durchmischung stehen in jedem Becken zwei Rührwerke (01.20.02RW-01, 01.20.02RW- 02 und 01.20.02RW-05, 01.20.02RW-06) zur Verfügung.

4.1.3.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb können die Rührwerke (01.20.02RW-01, 01.20.02RW-02 bzw. 01.20.02RW-05, 01.20.02RW-06) einzeln zu- und abgeschaltet werden [PA BD-01], [PA BD-02] bzw. [PA BD-03], [PA BD-04]. Für den Betrieb der Rührwerke kann jeweils eine Frequenz (Drehzahl) [PA BD-05]. [PA BD-06], [PA BD-07] bzw. [PA BD-08] über den Frequenzumrichter eingestellt werden.

4.1.3.2 Automatikbetrieb

Im Automatikbetrieb werden die Rührwerke (01.20.02RW-01, 01.20.02RW-02 bzw. 01.20.02RW- 05, 01.20.02RW-06) im Denitrifikationsbereich grundsätzlich im Dauerbetrieb mit einstellbaren Frequenzen [PA BD-05], [PA BD-06] bzw. [PA BD-07], [PA BD-08] betrieben.

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4.1.4 Rezi-Pumpen

Für die Rezirkulation steht in jedem Becken eine Pumpe (01.20.02PP-01 und 01.20.02PP-02) zur Verfügung.

4.1.4.1 Fernbetrieb

Für die Rezi-Pumpen (01.20.02PP-01 und 01.20.02PP-02) kann jeweils eine Frequenz (Dreh- zahl) [PF BD-01] bzw. [PF BD-02] über den Frequenzumrichter eingestellt werden. Außerdem ist die Zu- und Abschaltung über das PLS möglich.

4.1.4.2 Automatikbetrieb

Die Rezi-Pumpen (01.20.02PP-01 und 01.20.02PP-02) werden grundsätzlich ebenfalls im Dau- erbetrieb gefahren.

Für die Förderleistung der Rezirkulation können zwei Fahrweisen gewählt werden [PA BD-05]:

• Fahrweise 1: Fest-Frequenz • Fahrweise 2: Automatisierte Rezirkulation Unabhängig von der Fahrweise kann für jede Pumpe separat eine Min-Frequenz [PA BD-06] bzw. [PA BD-07] und eine Max-Frequenz [PA BD-08] bzw. [PA BD-09] vorgegeben werden.

Bei der Fahrweise Fest-Frequenz wird die Rezirkulation bei einer gemessenen Nitrat-Ablaufkon- zentration von [PA BD-10] gestartet und bei [PA BD-11] gestoppt. Während des Betriebes ist eine feste Soll-Frequenz der Rezirkulationspumpen [PA BD-12] bzw. [PA BD-13] eingestellt.

Die Automatisierung der Rezirkulation ist in Abbildung 4-2 vereinfacht dargestellt. Die Förderleis- tung der Rezirkulationspumpen wird im Automatikbetrieb in Abhängigkeit der Nitrat-Konzentrati- onen im Ablauf der Denitrifikationszone (01.20.02Q-02 bzw. 01.20.02Q-08) und im Ablauf des Belebungsbeckens (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) bestimmt. Es ist eine stufenweise Steue- rung der Rezirkulationsleistung in Abhängigkeit der NO -N-Differenz vorgesehen. Dafür wird aus 3 den NO -N-Messungen eine Differenz berechnet. 3

ΔNO -N-Ist = Messwert(01.20.02Q-02 bzw. 01.20.02Q-08) 3

– Messwert (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09)

Für die Steuerung kann vom Bedienpersonal ein Frequenz-Grundsollwert [PA BD-14] für den Be- trieb der Rezi-Pumpen angegeben werden. Dieser, und damit die Rezirkulationsmenge, wird ent- sprechend erhöht, wenn die gemessene NO -N-Differenz über dem eingestellten Sollwert 3 [PA BD-15] liegt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass nicht genug Nitrat zurückgeführt wird, um die vorhandene Denitrifikationskapazität auszunutzen. Der Frequenz-Grundsollwert [PA BD-14] wird automatisch verringert, wenn die gemessenen NO -N-Differenz niedriger als der 3 Sollwert [PA BD-15] ist. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die vorhandene Denitrifi- kationskapazität nicht ausreicht, um das rückgeführte Nitrat abzubauen.

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Die Erhöhung der Rezirkulationsmenge erfolgt stufenweise durch die Erhöhung der Sollfrequenz f über einen einstellbaren Faktor [PA BD-16]. Die Sollfrequenz wird automatisch um denselben G einstellbaren Faktor [PA BD-16] verringert, wenn die gemessene NO -N-Differenz geringer ist als 3 der Sollwert [PA BD-15]. Der Abgleich der NO -N-Soll-Differenz und NO -N-Ist-Differenz und da- 3 3 mit die Anpassung der Rezirkulationsfrequenz findet in einstellbaren Zeitabschnitten [PA BD-17] statt.

Somit berechnet sich die aktuelle Sollfrequenz f für die automatisierte Rezirkulation wie folgt: G

f (Hz) = f + (ΔNO -N-Soll – ΔNO -N-Ist) * Faktor [PA BD-15] G G,Grund,Soll 3 3

Für die berechnete Sollfrequenz der Rezirkulationspumpen kann eine begrenzende minimale [PA BD-06] bzw. [PA BD-07] und eine maximale [PA BD-08] bzw. [PA BD-09] Sollfrequenz vor- gegeben werden.

Abbildung 4-2: Automatisierung der Rezirkulation

Die Umschaltung der Frequenzvorgabe für die Rezi-Pumpen (01.20.02PP-01 bzw. 01.20.02PP- 02) erfolgt im PLS. Zudem wird für jedes Becken der aktuelle NO -N-Messwert (01.20.02Q-02 3 bzw. 01.20.02Q-08) angezeigt und als Ganglinie protokolliert.

Für jedes Becken wird der aktuelle TS-Gehalt (01.20.02Q-01 bzw.01.20.02Q-07) im PLS ange- zeigt und als Ganglinie protokolliert.

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4.1.5 Redundanzkonzept

4.1.5.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung der Rührwerke (01.20.02RW-01, 01.20.02RW-02 bzw. 01.20.02RW-05, 01.20.02RW-06) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Es kann ggf. hilfreich sein, die Drehzahl der Rezirkulationspumpen (01.20.02PP-01 bzw. 01.20.02PP-02) zu erhöhen, um hö- here Strömungsgeschwindigkeiten zu erzielen. Diese Einstellung ist jedoch manuell durch das Betriebspersonal vorzunehmen und nach Behebung der Störung auch manuell wieder zurückzu- stellen.

Bei Ausfall oder Störung der Rezi-Pumpen (01.20.02PP-01 bzw. 01.20.02PP-02) wird ebenfalls eine entsprechende Meldung ausgegeben. Ggf. sind manuelle Anpassungen der Nitri-/Deni-Zei- ten im entsprechenden Nitrifikationsbecken vorzunehmen und/oder die Rücklaufschlammmenge ist zu erhöhen (sofern das Zwischenpumpwerk dies zulässt).

4.1.5.2 Messungen

Bei einem Ausfall oder Kalibrierungsarbeiten an einer NO -N-Messung wird die Messung des 3 anderen Beckens verwendet.

Bei Ausfall aller Nitratmessungen (01.20.02Q-02, 01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-08, 01.20.02Q- 09) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben und die Rezi-Pumpen werden mit der zuletzt eingestellten Frequenz weiterbetrieben. Fällt nur die Nitratmessung (01.20.02Q-02 bzw. 01.20.02Q-08) im Denitrifikationsbereich aus, wird übergangsweise die Nitratmessung (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) im Nitrifikationsbereich verwendet (keine Differenzwertbe- rechnung möglich!).

Bei Ausfall oder Störung der TS-Messungen (01.20.02Q-01, 01.20.02Q-07) wird eine entspre- chende Meldung ausgegeben. Der Betrieb wird dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt.

4.1.6 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die vorgeschaltete Denitrifikation BB „neu“ manuell über das PLS eingestellt bzw. vorgewählt werden:

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Tabelle 4-3: Einstellparameter Denitrifikation BB „neu“

4.2 Intermittierende Nitri-/Denitrifikationsbecken

Zur möglichen Erweiterung der baulichen Denitrifikationskapazität wird der mit Belüfterelementen ausgestattete Bereich intermittierend belüftet.

Während der Belüftungsphasen erfolgt die Nitrifikation, in den unbelüfteten Phasen die Denitrifi- kation. Diese Betriebsweise bietet eine hohe betriebliche Flexibilität und kann bedarfsgerecht an die jeweilige Belastungssituation angepasst werden.

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Die Nitrifikation wird durch aerobe Mikroorganismen (Nitrifikanten) durchgeführt, welche das Am- monium (NH ) über Nitrit (NO ) zu Nitrat (NO ) oxidieren. Für diesen Prozess benötigen die Nitri- 4 2 3 fikanten ausreichend gelösten Sauerstoff.

Die Reduktion von Nitrat (NO ) zu elementarem, gasförmigem Stickstoff (N ) erfolgt anoxisch 3 2 durch andere Mikroorganismen (Denitrifikanten) in den unbelüfteten Phasen (s.a. Kapitel 4.1).

4.2.1 Betriebsbeschreibung

In den Becken werden Druckbelüftungssysteme vorgesehen, die i.d.R. intermittierend sowie bei Bedarf auch kontinuierlich belüften. Bei der intermittierenden Nitrifikation erfolgt ein zyklischer Wechsel von belüfteter und unbelüfteter Phase.

Zur Durchmischung und Erzeugung einer Umlaufströmung werden je Becken zwei Rührwerke installiert. Die insgesamt vier Rührwerke werden über vier externe Frequenzumrichter in der Drehzahl angepasst. Üblicherweise ist die Drehzahl während der Belüftungsphasen höher einzu- stellen als während der unbelüfteten Phasen, da die Luftblasen einen zusätzlichen Widerstand für die Umwälzströmung darstellen.

Die Luftverteilung erfolgt über eine Direktbelüftung (s.a. Kapitel 4.3). Somit ist für jedes Becken eine eigene Druckluftleitung vorhanden. Am Ende der jeweiligen Druckluftleitungen in BB1 bzw. BB2 ist für den Kondensatablass jeweils eine Handarmatur vorgesehen, über den das anfallende Kondensat in das entsprechende Becken abgelassen werden kann.

Zur regelmäßigen Reinigung der Belüfterelemente erfolgt eine Druckentlastung im Belüftungs- system. Dabei sinkt der Druck in der Druckluftleitung des jeweiligen Beckens und die Membran der Belüfterelemente sackt in sich zusammen, sodass sich Anhaftungen und Ablagerungen lö- sen. Für die Druckentlastung ist je Becken ein elektrisches Magnetventil in der jeweiligen Druck- luftleitung vorgesehen.

Die Belüftungsregelung wird mit einer lastabhängigen Steuerung automatisiert. Dafür werden im Ablaufbereich jedes Belebungsbeckens jeweils Messungen für Ammonium und Nitrat eingesetzt. Weiterhin erhält jedes Belebungsbecken eine Sauerstoffsonde. Die Ammoniummessung erfolgt über einen Analysator, die Nitratmessung und die Sauerstoffmessung jeweils über eine optische Sonde. Daneben wird in der Ablaufrinne der BB „neu“ die Phosphatkonzentration über einen Ana- lysator gemessen. Zudem werden in jedem Becken über eine gemeinsame ionenselektive Elekt- rode der pH-Wert und die Temperatur erfasst.

4.2.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Nitrifikation BB neu“ beinhaltet folgende Antriebe:

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Tabelle 4-4: Antriebe Nitrifikation BB „neu“

Der Funktionsbereich „Nitrifikation BB neu“ beinhaltet folgende Messstellen:

Tabelle 4-5: Messstellen Nitrifikation BB „neu“

4.2.3 Rührwerke

4.2.3.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb können die Rührwerke (01.20.02RW-03, 01.20.02RW-04 bzw. 01.20.02RW-07, 01.20.02RW-08) einzeln zu- und abgeschaltet werden [PA BN-01], [PA BN-02] bzw. [PA BN-03], [PA BN-04]. Für den Betrieb der Rührwerke kann jeweils eine Frequenz (Drehzahl) [PA BN-05]. [PA BN-06], [PA BN-07] bzw. [PA BN-08] über den Frequenzumrichter eingestellt werden.

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4.2.3.2 Automatikbetrieb

Die Rührwerke (01.20.02RW-03, 01.20.02RW-04 bzw. 01.20.02RW-07, 01.20.02RW-08) im Nit- rifikationsbereich werden im Dauerbetrieb betrieben.

Die Regelung der Rührwerke erfolgt in Abhängigkeit der intermittierenden Belüftung. In den Be- lüftungsphasen werden die Rührwerke mit einer höheren Frequenz als in den unbelüfteten Pha- sen betrieben. Dabei kann für jedes Rührwerk separat eine Frequenz für die unbelüfteten Phasen [PA BN-09], [PA BN-10] und [PA BN-11], [PA BN-12] sowie eine für die belüfteten Phasen [PA BN-13], [PA BN-14] und [PA BN-15], [PA BN-16] eingestellt werden.

4.2.4 Dauer der Belüftung

Für die intermittierende Belüftung der Belebungsbecken sind zwei Steuerstrategien vorgesehen: • Zeitabhängige intermittierende Belüftung • Lastabhängige intermittierende Belüftung

4.2.4.1 Zeitabhängige intermittierende Belüftung

Bei der zeitabhängigen Steuerung wird für jedes Becken separat die Dauer der Deni-Phase [PA BN-09] und [PA BN-10] sowie die Dauer der Nitri-Phase [PA BN-11] und [PA BN-12] einge- stellt.

Während der Belüftungsphasen kann der O -Sollwert gemäß dem nachfolgenden Kapitel 4.2.5 in 2 der Regelung berücksichtigt werden.

4.2.4.2 Lastabhängige intermittierende Belüftung

Bei der lastabhängigen Steuerung wird die Dauer der Deni- bzw. Nitri-Phase in Abhängigkeit der N-Belastungen angepasst. Dazu wird die sogenannte PFI-Festzykluszeit-Steuerung eingesetzt, welche zur Steuerung der intermittierenden Belüftung von Belebungsbecken entwickelt wurde.

Ziel dieser Belüftungssteuerung ist es, möglichst gute Ablaufwerte bei möglichst geringem Ener- gieverbrauch der Belüftung zu erzielen. Für die lastabhängige Anpassung der Phasendauern werden dazu die NO -N- (01.20.02Q-03, 01.20.02Q-09) und die NH -N-Konzentrationen 3 4 (01.20.02Q-04, 01.20.02Q-10) in den Becken gemessen.

PFI-Festzykluszeit-Steuerung:

Ein Zyklus enthält genau eine Deni-Phase (unbelüftet) und eine Nitri-Phase (belüftet). Dabei bleibt die Zyklusdauer [PA BN-13] immer konstant (z.B. 1,5 h). Sie kann also nur manuell den Erfordernissen angepasst und nicht automatisch verstellt oder geregelt werden!

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Der Zyklus beginnt grundsätzlich mit der Denitrifikationsphase. Die Umschaltung von Denitrifika- tion auf Nitrifikation erfolgt, wenn der NO -N-Gehalt im Ablauf des jeweiligen Beckens 3 (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) einen von der Steuerung berechneten Nitrat-Grenzwert un- terschreitet. Danach läuft die Nitri-Phase bis zum Ende des Zyklus. Nach Ende der Nitri-Phase beginnt der Zyklus von neuem mit der Deni-Phase.

Beispiel: Zyklusdauer: 1,5 h Deni-Phase: 0,5 h → Nitri-Phase: 1,0 h

Abbildung 4-3: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Zyklusdauer

Der Nitrat-Grenzwert wird für jedes Becken in Abhängigkeit der NH -N-Konzentration (01.20.02Q- 4 04 bzw. 01.20.02Q-10) berechnet. Dafür wird die am Ende der Nitri-Phase (= Zyklusende) ge- messene NH -N-Konzentration mit einem einstellbaren Rechenfaktor [PA BN-14] multipliziert: 4

Nitrat-Grenzwert (mg/l) = c (mg/l) * Faktor [PA BN-14] NH4-N,Ende Zyklus

Durch diese Art der Grenzwertberechnung ergibt sich, dass bei hohem NH -N-Gehalt im nächsten 4 Zyklus eine frühere Umschaltung auf Nitrifikation stattfindet und somit ein verstärkter Ammoni- umabbau erfolgt.

Beispiel: NH -N-Messwert: 1,5 mg/l (am Ende Nitri-Phase bzw. Zyklus) 4 einstellbarer Faktor: 3,0 → Nitrat-Grenzwert: 4,5 mg/l

Weiterhin können für den lastabhängig berechneten Nitrat-Grenzwert eine untere [PA BN-15] und eine obere [PA BN-16] Grenze eingegeben werden, um so eine Beschränkung des Wertebe- reichs zu erzielen.

Abbildung 4-4: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Nitrat-Grenzwert

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Alternativ dazu kann ein fester Nitrat-Grenzwert [PA BN-17] bzw. [PA BN-18] (z.B. 3,0 mg/l) ein- gegeben werden. Die Vorwahl, ob der lastabhängige oder der feste Grenzwert für die Steuerung herangezogen wird, kann über das Touchpanel bzw. im PLS erfolgen.

Randbedingungen für PFI-Festzykluszeit-Steuerung

Um den Betrieb der Steuerung gegen fehlerhafte Messungen abzusichern und allzu große Schwankungen der Belüftungsdauern vorzubeugen, werden minimale [PA BN-19] und maximale [PA BN-20] Deni-Zeiten vorgegeben. Diese Zeiten können manuell über das PLS eingegeben und bei Bedarf verändert werden. Wird die minimale Deni-Zeit auf „0“ eingestellt, ist auch eine dauerhafte Belüftung bei hoher Last möglich. Zwischen minimaler und maximaler Deni-Zeit kann die Dauer der Deni-Phase variieren.

Beispiel: Zyklusdauer: 1,5 h Min-Deni-Zeit: 10 min Max-Deni-Zeit: 45 min

Unterschreitet die Nitrat-Konzentration im Belebungsbecken bereits nach 5 min den berechneten Nitrat-Grenzwert (z.B. 4,5 mg/l), dauert die Deni-Phase dennoch 10 min. Ist der Nitrat-Grenzwert nach 45 min noch nicht unterschritten, beginnt dennoch die Nitri-Phase.

Abbildung 4-5: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Aufteilung Zyklus

Außerdem erfolgt zwangsläufig eine automatische Nitri-Phase – sog. Zwangsnitrifikation, wenn ein einstellbarer NH -N-Grenzwert [PA BN-21] nach einer einstellbaren Verzögerungszeit 4 [PA BN-22] im Ablauf des jeweiligen Beckens überschritten wird. Die Zwangsnitrifikation erfolgt erst, wenn die Mindest-Deni-Zeit [PA BN-19] abgelaufen ist und dauert bis zum Ende der Zyklus- zeit. Wird der NH -N-Grenzwert [PA BN-21] auch im neuen Zyklus nach Ablauf der Mindest-Deni- 4 Zeit [PA BN-19] noch überschritten, so erfolgt erneut die Zwangsnitrifikation. Wird der Grenzwert [PA BN-21] schon vor Ablauf der Mindest-Deni-Zeit [PA BN-19] überschritten, wird eine Alarm- meldung ausgegeben. M

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Um Lastspitzen vorzubeugen und die Ablaufwerte zu vergleichmäßigen, werden die Zyklen der einzelnen Belebungsbecken zeitversetzt betrieben. Bei zwei Becken ergibt sich dementspre- chend ein Zeitversatz von 1/2 der Zykluszeit.

Abbildung 4-6: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Zeitversatz Belebungsbecken

4.2.5 O -Sollwert 2

In den Nitrifikationsbecken soll während der belüfteten Phasen eine bestimmte Sauerstoffkon- zentration bzw. O -Sollwert erreicht werden. Der O -Sollwert kann für jedes Becken vorgegeben 2 2 oder lastabhängig ermittelt werden. Die Vorwahl, ob der vorgegebene oder der lastabhängige O - 2 Sollwert für die Steuerung herangezogen wird, erfolgt im PLS und ist unabhängig von der Steu- erstrategie der Belüftungszeiten.

Der für die Steuerung wirksame O -Sollwert sowie der aktuelle O -Messwert (01.20.02Q-05 bzw. 2 2 01.20.02Q-11) werden für jedes Belebungsbecken im PLS angezeigt.

Alle die zur Berechnung erforderlichen NO -N- sowie NH -N-Messwerte (01.20.02Q-03, 3 4 01.20.02Q-04, 01.20.02Q-09, 01.20.02Q-10) werden im PLS dargestellt.

Es werden für sämtliche Messwerte (O , NO -N, NH -N) die Ganglinien protokolliert. 2 3 4

4.2.5.1 Vorgabe des O -Sollwerts 2

Bei der O -Sollwert-Vorgabe wird für jedes Becken der O -Sollwert [PA BO-01] bzw. [PA BO-02] 2 2 vorgegeben. Während der belüfteten Phasen werden diese Sollwerte über den Betrieb der ent- sprechenden Drucklufterzeuger (s. Kapitel 4.3.4) gehalten.

4.2.5.2 Lastabhängiger O -Sollwert 2

Bei der Ermittlung des lastabhängigen O -Sollwerts wird für jedes Becken der O -Sollwert lastab- 2 2 hängig berechnet. Dabei sind folgende Messwerte für die Berechnung zu berücksichtigen:

• NO -N-Konzentration im Ablauf BB1 bzw. BB2 (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) 3 • NH -N-Konzentration im Ablauf BB1 bzw. BB2 (01.20.02Q-04 bzw. 01.20.02Q-10) 4 B

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Zur Berücksichtigung der aktuellen NO -N-Konzentration im Ablauf des Belebungsbeckens wird 3 der Messwert (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) mit einem einstellbaren Vorgabewert [PA BO- 03] verglichen. Die Differenz wird anschließend mit einem einstellbaren negativen Rechenfaktor [PA BO-04] multipliziert.

Zur Berücksichtigung der aktuellen NH -N-Konzentration wird der Messwert (01.20.02Q-04 bzw. 4 01.20.02Q-10) mit einem einstellbaren Vorgabewert [PA BO-05] verglichen. Die Differenz wird anschließend mit einem einstellbaren positiven Rechenfaktor [PA BO-06] multipliziert.

Wird für die Rechenfaktoren [PA BO-04] und [PA BO-06] der Wert „0“ eingetragen, so hat der jeweilige Messwert keinen Einfluss auf die O -Sollwert-Berechnung. 2

Der aktuelle lastabhängige O -Sollwert ergibt sich dann aus der Summe von einem vorgegebe- 2 nen O -Grundsollwert [PA BO-07], dem berechneten Anteil der NO -N-Konzentration und dem 2 3 berechneten Anteil der NH -N-Konzentration. Des Weiteren können für den lastabhängig berech- 4 neten O -Sollwert eine untere [PA BO-08] und eine obere [PA BO-09] Grenze eingegeben wer- 2 den, um so eine Beschränkung des Wertebereichs zu erzielen.

Abbildung 4-7: Berechnungsmatrix für lastabhängigen O -Sollwert 2

4.2.6 Zwangsbelüftung oder Erhöhung der O -Sollwerte bei P-Rücklösung 2

Beim Betrieb der Becken mittels intermittierender Denitrifikation kann es, während der unbelüfte- ten Phasen in den Belebungsbecken zu P-Rücklösungen kommen. Dies kann wiederum zu er- höhten P-Ablaufwerten führen.

Eine P-Rücklösung liegt vor

• sobald der PO -P-Messwert (01.20.02Q-13) im Ablauf der Belebung einen einstellbaren 4 PO -P-Grenzwert [PA BN-23] überschreitet, sodass im PLS eine Alarmmeldung ausge- 4 geben wird.

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• Gleichzeitig dazu muss ein einstellbarer Nitrat-Mindestwert [PA BN-24] unterschritten und • eine einstellbare Fällmittel-Dosiermenge [PA BN-25] überschritten sein. Um eine P-Rücklösung zu verhindern, erfolgt eine permanente Zwangsbelüftung. Wird der Nitri- fikationsbereich schon dauerhaft belüftet, so wird der O -Sollwert [PA BO-01] bzw. [PA BO-02] 2 auf einen einzustellenden festen O -Sollwert [PA BN-26] erhöht. 2

Liegt keine P-Rücklösung mehr vor, gilt wieder der ursprüngliche O -Sollwert [PA BO-01] bzw. 2 [PA BO-02]. Hier ist eine einstellbare Verzögerungszeit [PA BN-27] zu berücksichtigen, bis die Funktion wieder aufgehoben wird. Die Nachlaufzeit [PA BN-27] sollte zur Sicherheit zwei Messzyklen nicht unterschreiten.

Der aktuelle PO -P-Messwert (01.20.02Q-13) wird im PLS angezeigt und die Ganglinie wird pro- 4 tokolliert.

4.2.7 Druckentlastung

Die regelmäßige Reinigung der Belüfterelemente erfolgt durch eine Druckentlastung im System. Die Druckentlastung wird nach jeder Belüftungsphase bzw. zu Beginn jeder Denitrifikationsphase über die installierten Magnetventile (01.20.02MV-01 bzw. 01.20.02MV-02) betätigt. Dabei sind die entsprechenden Magnetventile zu öffnen.

Für den Fall, dass das Nitrifikationsbecken über einen längeren Zeitraum durchgängig belüftet wird, besteht die Möglichkeit, eine periodische Druckentlastung in festen Intervallen – entweder nach Tagen [PA BN-28] oder nach belüfteten Stunden [PA BN-29] – durchzuführen.

Die Dauer der Druckentlastung [PA BN-30] ist einzustellen.

Dauer und Häufigkeit der Druckentlastung sind für den Garantienachweis des Belüfterherstellers im PLS zu speichern/dokumentieren.

Hinweis: Die Druckentlastung bzw. das Spülprogramm des Druckluftbelüftungssystems ist Ga- rantierelevant und herstellerabhängig.

4.2.8 pH-Wert-Überwachung

Für jedes Becken wird über jeweils eine gemeinsame pH-Temperatur-Messsonde der pH-Wert (01.20.02Q-06 bzw. 01.20.02Q-12) überwacht und die Temperatur (01.20.02T-01 bzw. 01.20.02T-02) erfasst.

Wird ein einstellbarer unterer pH-Grenzwert [PA BN-31] unterschritten bzw. ein einstellbarer obe- rer pH-Grenzwert überschritten [PA BN-32], wird jeweils eine entsprechende Meldung ausgege- ben.

Die aktuellen Messwerte der Becken für pH-Wert und Temperatur werden im PLS angezeigt und als Ganglinien protokolliert.

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4.2.9 Redundanzkonzept

4.2.9.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung der Rührwerke (01.20.02RW-03, 01.20.02RW-04 bzw. 01.20.02RW-07, 01.20.02RW-08) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

Bei Ausfall oder Störung der Magnetventile (01.20.02MV-01 und 01.20.02MV-02) wird eine ent- sprechende Meldung ausgegeben.

4.2.9.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung einer der O -Messungen (01.20.02Q-05 bzw. 01.20.02Q-11) wird eine 2 entsprechende Meldung ausgegeben. Es wird übergangsweise die funktionierende Messung des anderen Beckens verwendet.

Bei Ausfall oder Störung beider O -Messungen (01.20.02Q-05 bzw. 01.20.02Q-11) wird eine ent- 2 sprechende Meldung ausgegeben und die Drucklufterzeuger werden auf einer einstellbaren Fest- frequenz betrieben (siehe Kapitel 4.3.4).

Bei Ausfall oder Störung einer der Messungen NO -N (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) oder 3 NH -N (01.20.02Q-04 bzw. 01.20.02Q-10) wird das betroffene Becken auf die zeitabhängige Be- 4 lüftung und auf einen festen O -Sollwert umgestellt. Eine entsprechende Meldung wird ausgege- 2 ben.

Bei Ausfall oder Störung der PO -P-Messung (01.20.02Q-13) wird eine entsprechende Meldung 4 ausgegeben. Dadurch ist die Funktion Zwangsbelüftung bei P-Rücklösung nicht mehr möglich. Die FM-Dosierung erfolgt dann über einen Festwert (nicht Bestandteil der Funktionsbeschrei- bung, weiteres siehe Kapitel 8). Da die FM-Dosierung im Ablauf der Vorklärung erfolgt ist die BB „neu“ maßgebend.

Bei Ausfall oder Störung einer Messung der pH-Temperatur-Messungen (01.20.02Q- 06/01.20.02T-01 bzw. 01.20.02Q-12/01.20.02T-02) wird jeweils die funktionierende Messung aus dem anderen Becken verwendet. Eine entsprechende Meldung wird ausgegeben.

4.2.10 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die „Nitrifikation BB neu“ manuell über das PLS eingestellt bzw. vorgewählt werden:

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Tabelle 4-6: Einstellparameter Nitrifikation BB neu

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4.3 Drucklufterzeugung

4.3.1 Betriebsbeschreibung

Um die Belüftungssysteme der Belebungsbecken „neu“ mit Druckluft zu versorgen, werden ins- gesamt fünf Drucklufterzeuger eingesetzt, die im Maschinenraum des Maschinengebäudes Bio- logie aufgestellt sind. Jeweils zwei Aggregate werden zu einer Einheit zusammengefasst und speisen gemeinsam auf eine Lufttransportleitung ein. Die Luftverteilung erfolgt somit per Direkt- belüftung mit zwei Drucklufterzeugern, die einem Becken fest zugeordnet sind.

Aus energetischen Gründen werden für jedes Becken jeweils ein kleiner und ein großer Druck- lufterzeuger eingesetzt. Das fünfte Aggregat ist ebenfalls als großer Drucklufterzeuger vorgese- hen und dient der Reserve. Bei Bedarf kann das Reserveaggregat über zwei elektrische

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Absperrklappen wahlweise dem „neuen“ Belebungsbecken 1 oder 2 zugeschaltet werden. Grund- sätzlich ist darauf zu achten, dass immer nur eine Absperrklappe geöffnet ist.

Abbildung 4-8: Prinzip „Direktbelüftung“ mit Reserveaggregat

Die fünf Drucklufterzeuger (DE) können über fünf integrierte Frequenzumrichter in ihrer Leistung angepasst werden. Für die Belüftung ist ein intermittierender Betrieb vorgesehen, der über das Hoch- und Runterfahren der Leistung geregelt wird.

Sind alle fünf Drucklufterzeuger betriebsbereit, kann das Reserveaggregat optional auch in die Belüftungssteuerung integriert und nach Bedarf zur Belüftung eines der beiden Belebungsbecken genutzt werden. Dies kann einerseits zur Optimierung des Energieverbrauchs der Belüftung bei- tragen, andererseits werden so die Laufzeiten der Drucklufterzeuger gleichmäßiger auf alle vor- handenen Aggregate verteilt.

Zur Überwachung der Effizienz des Belüftungssystems über mehrere Betriebsjahre hinweg ist in der entsprechenden Druckluftleitung des Belebungsbeckens jeweils eine Druckmessung instal- liert.

4.3.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Druckluftversorgung BB neu“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 4-7: Antriebe Druckluftversorgung BB „neu“

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Der Funktionsbereich „Druckluftversorgung BB neu“ beinhaltet folgende Messstellen:

Tabelle 4-8: Messstellen Druckluftversorgung BB „neu“

4.3.3 Luftverteilung

4.3.3.1 Fernbetrieb

Für die Absperrklappen (01.23.02ES-01 und 01.23.02ES-02) ist die Wahl zwischen den Positio- nen „AUF“ und „ZU“ über das PLS möglich.

Beim Betrieb des Reserveaggregats ist darauf zu achten, dass immer nur eine Klappe auf der Position „AUF“ steht.

Im Regelbetrieb werden beide Absperrklappen (01.23.02ES-01, 01.23.02ES-02) grundsätzlich in der Stellung „ZU“ gehalten.

4.3.3.2 Automatikbetrieb

Für die Absperrklappen (01.23.02ES-01 und 01.23.02ES-02) ist kein Automatikbetrieb vorgese- hen.

4.3.4 Drucklufterzeuger

Es ist ein Regelbetrieb mit vier Drucklufterzeugern (01.23.02KA-01, 01.23.02KA-02, 01.23.02KA- 03, 01.23.02KA-04) vorgesehen. Die Luftverteilung erfolgt als Direktbelüftung, sodass zwei Drucklufterzeuger (01.23.02KA-01 und 01.23.02KA-02) dem BB1 und zwei Drucklufterzeuger (01.23.02KA-03 und 01.23.02KA-04) dem BB2 fest zugeordnet sind.

Das Reserveaggregat (01.23.02KA-05) kann bei Bedarf durch Öffnen der Absperrklappe (01.23.02ES-01) dem BB1 oder durch Öffnen der Absperrklappe (01.23.02ES-02) dem BB2 zu- geschaltet werden. Jede Absperrklappe darf nur geöffnet werden, wenn die andere Absperr- klappe geschlossen ist.

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4.3.4.1 Fernbetrieb

Beim Fernbetrieb kann für die Drucklufterzeuger (01.23.02KA-01, 01.23.02KA-02, 01.23.02KA- 03, 01.23.02KA-04 und 01.23.02KA-05) über die jeweiligen Frequenzumrichter einzeln eine Fre- quenz [PF DE-01], [PF DE-02], [PF DE-03], [PF DE-04] bzw. [PF DE-05] eingestellt werden.

Außerdem ist die Zu- und Abschaltung möglich. Bei Wechsel in den Fernbetrieb wird für jeden Drucklufterzeuger die zuvor gültige Einstellung (AN/AUS) als Betriebszustand übernommen.

4.3.4.2 Automatikbetrieb

Im Automatikbetrieb ist für beide Belebungsbecken eine Direktbelüftung vorgesehen. Über die Drehzahlanpassung und die automatische Zu- und Abschaltung der Drucklufterzeuger (01.23.02KA-01, 01.23.02KA-02 für BB1 bzw. 01.23.02KA-03, 01.23.02KA-04 für BB2) soll der O -Sollwert in BB1 bzw. in BB2 (s. Kapitel 4.2.5) erreicht werden. Dazu erfolgt ein Abgleich des 2 aktuell gültigen O -Sollwertes mit den jeweiligen O -Sonden in den Belebungsbecken 2 2 (01.20.02Q-05 bzw. 01.20.02Q-11). Über das PLS kann vorgewählt werden, welche O -Messung 2 im BB zur Regelung genutzt wird. Auch eine Regelung auf den Mittelwert beider Sonden ist an- wählbar. Es ist zu beachten, dass mit der Änderung der Auswahl der maßgeblichen O -Sonde(n) 2 ggf. auch die Einstellparameter für den O -Sollwert angepasst werden müssen. 2

Folgende Drucklufterzeuger werden für die Planung der Belebungsanlage zunächst vorgesehen:

Hinweis: Diese Kombination an Drucklufterzeugern dient nur als Beispiel für die Funktionsbe- schreibung. Die Beschreibung und technischen Angaben werden nach Vergabe angepasst.

Tabelle 4-9: Beispielhafte Kombination zur Drucklufterzeugung für BB „neu“

Die Kennlinien der unterschiedlich großen Drucklufterzeuger ergeben sich wie folgt:

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Abbildung 4-9: Beispieldarstellung Kennlinien Drucklufterzeuger für ein Becken „neu“

Abbildung 4-10: Beispieldarstellung der Betriebskombination Drucklufterzeuger für Regel- bereich eines Beckens BB „neu“

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Der Regelbereich von 700 – 5.000 Nm³/h (im Mittel rd. 1.250 Nm³/h) je Belebungsbecken wird über eine Matrix in bis zu fünf Schaltpunkte unterteilt. Die Anzahl der Schaltpunkte ist von 1 bis 5 frei wählbar. Die Schaltpunkte [PA DS-01] bis [PA DS-06] können über das PLS bzw. am Touch- panel eingestellt werden. Dazu sind für beide Drucklufterzeuger der entsprechende Regelbereich (von – bis in Nm³/h) für jeden Schaltpunkt einzutragen. Folgendes ist zu beachten:

• Wird der Wert 0 Nm³/h eingetragen, so wird der Drucklufterzeuger in diesem Schalt- punkt nicht betrieben. • Wird zweimal der gleiche Wert (von – bis) eingetragen, so wird der Drucklufterzeuger in diesem Schaltpunkt mit konstanter Drehzahl betrieben. • Wird ein Regelbereich für einen Drucklufterzeuger angegeben, so wird dieses Aggregat über einen PID-Regler auf den vorgegebenen O -Sollwert im jeweiligen Becken einge- 2 regelt. • Ist für zwei Drucklufterzeuger ein Regelbereich vorgegeben, so werden die Aggregate parallel über einen PID-Regler auf den entsprechenden O -Sollwert eingeregelt. 2 Werden weniger als fünf Schaltpunkte benötigt, so werden die restlichen Zeilen freigelassen. Die Schaltpunkte sollten sich grundsätzlich leicht überschneiden, um ein häufiges Umschalten zwi- schen den Aggregaten an den Schaltgrenzen zu vermeiden.

Die Angaben (Regelbereiche) zum Schaltintervall werden lediglich informativ dargestellt. Einfluss auf die Automatisierung haben nur die eingestellten Frequenzwerte, welche die Drehzahl der Drucklufterzeuger und darüber die Luftmenge anpassen.

Über die Steuerung der Drucklufterzeuger wird die Luftmenge, die zu den Belebungsbecken ge- fördert wird, berechnet. Der entsprechende Wert wird im PLS angezeigt und protokolliert.

Beim Zu- und Abschalten der Drucklufterzeuger ist die vom Hersteller angegebene Anfahrrampe zu berücksichtigen. Zudem ist die Regelgeschwindigkeit für die Frequenzumrichter gemäß Her- stellerempfehlung einzustellen.

Die Drucklufterzeuger können jeweils über ein Dropdown-Menü gewählt werden. Dabei sind für jedes Becken die beiden fest zugeordneten Drucklufterzeuger sowie das Reserveaggregat an- wählbar.

Für die beispielhaft gewählten Drucklufterzeuger werden in der Matrix die Schaltpunkte im Re- gelbetrieb je Becken wie folgt gewählt:

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Tabelle 4-10: Matrix mit gewählten Schaltpunkten je Becken

Ist der Luftbedarf während der Nitrifikationsphase so gering, dass bei Betrieb des kleinen Druck- lufterzeugers (01.23.02KA-01 bzw. 01.23.02KA-03) mit minimaler Frequenz der O -Sollwert um 2 eine einstellbare Hysterese [PA DE-01] bzw. [PA DE-02] überschritten wird, so wird der kleine Drucklufterzeuger nach einer einstellbaren Verzögerungszeit [PA DE-03] bzw. [PA DE-04] abge- schaltet. Wird der O -Sollwert bei ausgeschaltetem Drucklufterzeuger um die eingestellte Hyste- 2 rese [PA DE-01] bzw. [PA DE-02] unterschritten, wird der kleine Drucklufterzeuger (01.23.02KA- 01 bzw. 01.23.02KA-03) wieder zugeschaltet.

Beginn der belüfteten Phase

In der Startphase der Belüftung (Beginn der Nitrifikationsphase) soll der vorgegebene O -Sollwert 2 in möglichst kurzer Zeit erreicht werden. Daher kann über das PLS gewählt werden, welche Drucklufterzeuger mit welcher Luftmenge [PA DE-05], [PA DE-06], [PA DE-07], [PA DE-08] bzw. [PA DE-09] starten sollen. Es ist möglich die Belüftung je Becken mit einem oder zwei Aggregaten anzufahren. Die Drucklufterzeuger werden hochgefahren und bis zum Erreichen des vorgegebe- nen O -Sollwertes betrieben, dann beginnt der Regelbetrieb. Wird der O -Sollwert auch nach ei- 2 2 ner einstellbaren Zeit [PA DE-10] bzw. [PA DE-11] nicht erreicht, gehen die Drucklufterzeuger automatisch in den Regelbetrieb über.

Ist die minimale Deni-Zeit (s. Kapitel 4.2.4.2) auf den Wert „0“ eingestellt, kann in Abhängigkeit der Nitrat-Ablaufkonzentration (01.20.02Q-03 bzw. 01.20.02Q-09) eine Nitrifikationsphase enden und sofort eine weitere Nitrifikationsphase beginnen. In diesem Fall wird die Startphase über- sprungen und die Drucklufterzeuger können direkt in den Regelbetrieb übergehen.

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Der oben beschriebene Regelbetrieb startet in einem einstellbaren Einschaltpunkt z.B. [PA DS- 02] oder [PA DS-06]. Wird der vorgegebene O -Sollwert auch bei Betrieb beider Drucklufterzeu- 2 ger mit maximaler Frequenz nicht erreicht, so wird nach der Verzögerungszeit [PA DE-03] bzw. [PA DE-04] eine entsprechende Alarmmeldung ausgegeben. Die Alarmmeldung wird erst nach Ablauf der Startphase, wenn sich die Drucklufterzeuger bereits im Regelbetrieb befinden, ausge- geben.

Drucküberwachung

Über die beiden Druckmessungen (01.23.02P-01 und 01.23.02P-02) in der entsprechenden Luft- leitung je Becken wird die Effizienz des Belüftungssystems überwacht. Bei Überschreitung eines einstellbaren Maximaldrucks [PA DE-12] bzw. [PA DE-13] wird ein Alarm ausgelöst und eine ent- sprechende Meldung ausgegeben. Ist der Druck nach einer einstellbaren Verzögerungszeit [PA DE-03] bzw. [PA DE-04] noch nicht gesunken, wird zunächst der kleinere Drucklufterzeuger (01.23.02KA-01 bzw. 01.23.02KA-03), sofern beide Drucklufterzeuger laufen, automatisch abge- schaltet. Sinkt der Druck dadurch wiederum nicht unter den eingestellten Maximaldruck [PA DE- 12] bzw. [PA DE-13] nach der einstellbaren Verzögerungszeit [PA DE-03] bzw. [PA DE-04], wird auch der andere Drucklufterzeuger (01.23.02KA-02 bzw. 01.23.02KA-04) abgeschaltet. Der Druck wird protokolliert und im PLS angezeigt.

4.3.5 Redundanzkonzept

4.3.5.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung eines Drucklufterzeugers (01.23.02KA-01, 01.23.02KA-02, 01.23.02KA- 03, 01.23.02KA-04) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Der Betrieb erfolgt entweder nur noch mit einem Drucklufterzeuger pro Becken oder das Reserveaggregat (01.23.02KA-05) kann dem belüfteten Becken jeweils zugeschaltet werden; es wird stets nur ein Becken belüftet. Nach Behebung der Störung gehen die Drucklufterzeuger wieder in den Regebetrieb über.

Bei Ausfall oder Störung der Absperrklappen (01.23.02ES-01, 01.23.02ES-02) wird eine entspre- chende Meldung ausgegeben.

4.3.5.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der Druckmessungen (01.23.02P-01, 01.23.02P-02) wird eine entspre- chende Meldung ausgegeben.

Bei Ausfall oder Störung aller O -Messungen in den BB „neu“ werden die Drucklufterzeuger in 2 den Fernbetrieb geschaltet und auf der entsprechend einstellbaren Festfrequenz betrieben, so- lange die Störung besteht. Nach Behebung der Störung gehen die Drucklufterzeuger wieder in den Regelbetrieb über.

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4.3.6 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die „Druckluftversorgung BB neu“ manuell über das PLS einge- stellt bzw. vorgewählt werden:

Tabelle 4-11: Einstellparameter Druckluftversorgung BB neu

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4.4 Rücklaufschlamm (Bestand)

4.4.1 Betriebsbeschreibung

Der Rücklaufschlamm (RLS) fließt nach Abzug über sieben Thomson-Wehre aus den sieben neuen Nachklärbecken in den RLS-MID-Schacht. Über eine Mengenmessung (MID DN 700) er- folgt die Regelung der Wehre zum Schlammabzug aus den NKB „neu“.

Aus dem Schacht wird über eine Tauchmotorpumpe (P = 3,4 kW, Q = 19,4 l/s) ein Teil des RLS als Überschussschlamm (ÜS) abgezogen und zur Überschussschlammeindickung gefördert. Der übrige RLS fließt im Freigefälle weiter in den Pumpensumpf des Zwischenpumpwerks und ge- langt zusammen mit mind. 90 % des Abwassers aus der Vorklärung in die neuen Belebungsbe- cken.

Die RLS-Förderung BB „neu“ ist in die SPS Betriebsgebäude eingebunden. Es sind keine Ände- rungen in der Automatisierung vorgesehen. Nachfolgend wird nur der relevante Bestand be- schrieben. Dieser ist dem vom BRW zur Verfügung gestellten Pflichtenheft „SPS Betriebsge- bäude“ (Entwurf 2023) entnommen.

4.4.2 Antriebe und Messstellen

Der bestehende Funktionsbereich „Rücklaufschlamm BB neu“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft fol- gende relevante Antriebe:

Tabelle 4-12: Antriebe Rücklaufschlamm BB „neu“ (Bestand)

Der bestehende Funktionsbereich „Rücklaufschlamm BB neu“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft fol- gende relevante Messstellen:

Tabelle 4-13: Messstellen Rücklaufschlamm BB „neu“ (Bestand)

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4.4.3 Rücklaufschlammförderung

4.4.3.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb (Handbetrieb im PLS) können die sieben Wehre (01.25.02ÜW-01 bis -07) jederzeit gefahren werden.

4.4.3.2 Automatikbetrieb

Im Automatikbetrieb wird die Rücklaufschlammmenge über die Mengenmessung (01.25.02F-01) erfasst und über einen kontinuierlich berechneten Sollwert geregelt. Der RLS-Sollwert ist der Summenwert für die sieben baugleichen NKB „neu“ bzw. den Schlammabzug. Dieser RLS-Soll- wert wird in Abhängigkeit der Ablaufmenge der Kläranlage, die über die Profinet-Verbindung der SPS Auslaufbauwerk bezogen wird, und einem Faktor berechnet.

RLS-Sollmenge = Ablaufmenge KA * Faktor

Die Stellung der Wehre in der RLS-Rinne jedes Nachklärbeckens „neu“ bestimmt die abgezogene Schlammmenge. Für die Höheneinstellung ist in der SPS ein Softwareregler projektiert, der im- mer alle sieben Wehre parallel bedient. Der Regler ermittelt zunächst einen Prozentwert als Soll- Öffnungswinkel für alle Wehre.

Im PLS kann je NKB „neu“ zudem ein Korrekturwert eingegeben werden, mit dem Asymmetrien zwischen den Becken ausgeglichen werden.

4.4.4 Redundanzkonzept

4.4.4.1 Antriebe

Sollte ein Nachklärbecken für den Schlammabzug nicht bereit (nicht AUTO ok) oder eines der Wehre z.B. komplett geschlossen sein, so wird die geforderte Schlammmenge (RLS-Sollwert) neu aufgeteilt und aus den verbleibenden NKB abgezogen. Dies funktioniert ohne weiteren Be- dienereingriff automatisch.

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4.4.4.2 Messungen

Wenn eine Überflutung im RLS-MID-Schacht detektiert wird (01.25.02L-02), wird eine Störmel- dung erzeugt.

4.4.5 Einstellparameter

Gemäß Pflichtenheft SPS Betriebsgebäude sind im Bestand folgende Parameter für den „Rück- laufschlamm BB neu“, die manuell über das PLS eingestellt bzw. vorgewählt werden können, bereits vorhanden.

Tabelle 4-14: Einstellparameter Rücklaufschlamm BB „neu“ (Bestand)

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5 Belebungsbecken „alt“

Das Belebungsbecken „alt“ wird aus der Vorklärung mit 10 % des Abwassers (ca. 81 l/s) be- schickt. Der Rücklaufschlamm wird aus dem alten Nachklärbecken zugeführt. Das Belebungsbe- cken „alt“ erhält eine neue Automatisierung und die dazu erforderliche Messtechnik. Durch Ein- stellparameter, die vom Betriebspersonal über das PLS verändert werden können, ist eine Opti- mierung der Automatisierung sowie eine Anpassung an die spezifischen Randbedingungen, im Fall von besonderen Lastzuständen (z.B. Außerbetriebnahmen des Belebungsbeckens) und bei Betriebsstörungen möglich.

Das Belebungsbecken „alt“ wird nach dem Verfahren der intermittierenden Nitrifikation betrieben. Die Luftverteilung erfolgt über eine Direktbelüftung.

Zur Optimierung der Ablaufwerte und des Energieverbrauchs sowie zur Anpassung an die Belas- tungsschwankungen im Zulauf ist eine lastabhängige Steuerung/Regelung vorgesehen.

Das nachfolgende Verfahrensfließbild stellt das Belebungsbecken „alt“ und das Gebläsehaus schematisch dar. Das Verfahrensfließbild ist der Funktionsbeschreibung beigefügt.

Abbildung 5-1: Schema des Belebungsbeckens „alt“

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5.1 Intermittierendes Nitri-/Denitrifikationsbecken

5.1.1 Betriebsbeschreibung

Das Belebungsbecken „alt“ ist mit einem Druckbelüftungssystem ausgestattet und wird intermit- tierend belüftet. Während der belüfteten Phasen wird unter aeroben Bedingungen Kohlenstoff und Ammonium abgebaut (Nitrifikation). Während der unbelüfteten Phasen wird unter anoxischen Bedingungen gebildetes Nitrat abgebaut (Denitrifikation).

Durch das Druckbelüftungssystem wird neben dem Sauerstoffeintrag auch die Umwälzung des Abwasser-Schlamm-Gemischs erzielt. Die Umwälzung erfolgt während der unbelüfteten Phasen über das vorhandene Rührwerk.

Zur regelmäßigen Reinigung der Belüfterelemente erfolgt eine Druckentlastung im Belüftungs- system. Für die Druckentlastung ist in BB „alt“ ein Magnetventil in der Druckluftleitung vorgese- hen.

Die Belüftungsregelung wird mit einer lastabhängigen Steuerung automatisiert. Dafür werden im Ablaufbereich des Beckens jeweils Analysegeräte für Ammonium, Nitrat und Sauerstoff einge- setzt. Alle Messungen erfolgen jeweils über eine optische Sonde. Daneben wird in der Ablauf- rinne der BB „alt“ die Phosphatkonzentration gemessen. Zudem werden im Becken über eine gemeinsame ionenselektive Elektrode der pH-Wert und die Temperatur erfasst. Außerdem wird der TS-Gehalt über eine optische Sonde im Becken gemessen.

5.1.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Belebungsbecken alt“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 5-1: Antriebe Belebungsbecken „alt“

Der Funktionsbereich „Belebungsbecken alt“ beinhaltet folgende Messstellen:

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Tabelle 5-2: Messstellen Belebungsbecken „alt“

5.1.3 Rührwerk

5.1.3.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb kann das Rührwerk (01.20.01RW-01) zu- und abgeschaltet werden.

5.1.3.2 Automatikbetrieb

Während der unbelüfteten Phasen erfolgt die Umwälzung über das Rührwerk (01.20.01RW-01). Dieses wird nur während der Deni-Phase betrieben und dann wieder abgeschaltet. Der Rühr- werksbetrieb erfolgt dabei unabhängig von der Steuerstrategie in jeder unbelüfteten Phase. Der Betrieb des Rührwerks startet und endet nach einer einstellbaren Verzögerungszeit [PA BA-01].

5.1.4 Dauer der Belüftung

Für die intermittierende Belüftung sind zwei Steuerstrategien vorgesehen: • Zeitabhängige intermittierende Belüftung • Lastabhängige intermittierende Belüftung

5.1.4.1 Zeitabhängige intermittierende Belüftung

Bei der zeitabhängigen Steuerung wird die Dauer der Deni-Phase [PA BA-10] sowie die Dauer der Nitri-Phase [PA BA-11] eingestellt.

Während der Belüftungsphasen kann der O -Sollwert gemäß dem nachfolgenden Kapitel 5.1.5 in 2 der Regelung berücksichtigt werden.

Während der unbelüfteten Phasen erfolgt die Durchmischung mit dem Rührwerk gemäß Kapitel 5.1.3.

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5.1.4.2 Lastabhängige intermittierende Belüftung

Bei der lastabhängigen Steuerung wird die Dauer der Deni-Phase und Nitri-Phase in Abhängig- keit der N-Belastungen angepasst. Dazu wird die sogenannte PFI-Festzykluszeit-Steuerung ein- gesetzt, welche zur Steuerung der intermittierenden Belüftung von Belebungsbecken entwickelt wurde.

Ziel dieser Belüftungssteuerung ist es, möglichst gute Ablaufwerte bei möglichst geringem Ener- gieverbrauch der Belüftung zu erzielen. Für die lastabhängige Anpassung der Phasendauern werden dazu die NO -N- (01.20.01Q-03) und die NH -N-Konzentrationen (01.20.01Q-04) in dem 3 4 Becken gemessen.

PFI-Festzykluszeit-Steuerung:

Ein Zyklus enthält genau eine Deni-Phase und eine Nitri-Phase. Dabei bleibt die Zyklusdauer [PA BA-12] immer konstant (z.B. 1,5 h). Sie kann also nur manuell den Erfordernissen angepasst und nicht automatisch verstellt oder geregelt werden!

Der Zyklus beginnt grundsätzlich mit der Denitrifikationsphase. Die Umschaltung von Denitrifika- tion auf Nitrifikation erfolgt, wenn der NO -N-Gehalt im Ablauf des Beckens (01.20.01Q-03) einen 3 von der Steuerung berechneten Nitrat-Grenzwert unterschreitet. Danach läuft die Nitri-Phase bis zum Ende des Zyklus‘. Nach Ende der Nitri-Phase beginnt der Zyklus von neuem mit der Deni- Phase.

Beispiel: Zyklusdauer: 1,5 h Deni-Phase: 0,5 h → Nitri-Phase: 1,0 h

Abbildung 5-2: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Zyklusdauer

Der Nitrat-Grenzwert wird für das „alte“ Becken in Abhängigkeit der NH -N-Konzentration 4 (01.20.01Q-04) berechnet. Dafür wird die am Ende der Nitri-Phase (= Zyklusende) gemessene NH -N-Konzentration mit einem einstellbaren Rechenfaktor [PA BA-13] multipliziert: 4

Nitrat-Grenzwert (mg/l) = c (mg/l) * Faktor [PA BA-13] NH4-N,Ende Zyklus

Durch diese Art der Grenzwertberechnung ergibt sich, dass bei hohem NH -N-Gehalt im nächsten 4 Zyklus eine frühere Umschaltung auf Nitrifikation stattfindet und somit ein verstärkter Ammoni- umabbau erfolgt.

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Beispiel: NH -N-Messwert: 1,5 mg/l (am Ende Nitri-Phase bzw. Zyklus) 4 einstellbarer Faktor: 3,0 → Nitrat-Grenzwert: 4,5 mg/l

Weiterhin können für den lastabhängig berechneten Nitrat-Grenzwert eine untere [PA BA-14] und eine obere [PA BA-15] Grenze eingegeben werden, um so eine Beschränkung des Wertebe- reichs zu erzielen.

Abbildung 5-3: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Nitrat-Grenzwert

Alternativ dazu kann ein fester Nitrat-Grenzwert [PA BA-16] (z.B. 3,0 mg/l) eingegeben werden. Die Vorwahl, ob der lastabhängige oder der feste Grenzwert für die Steuerung herangezogen wird, kann über das Touchpanel bzw. im PLS erfolgen.

Randbedingungen für PFI-Festzykluszeit-Steuerung

Um den Betrieb der Steuerung gegen fehlerhafte Messungen abzusichern und allzu große Schwankungen der Belüftungsdauern vorzubeugen, werden minimale [PA BA-17] und maximale [PA BA-18] Deni-Zeiten vorgegeben. Diese Zeiten können manuell über das PLS eingegeben und bei Bedarf verändert werden. Wird die minimale Deni-Zeit auf „0“ eingestellt, ist auch eine dauerhafte Belüftung bei hoher Last möglich.

Zwischen minimaler und maximaler Deni-Zeit kann die Dauer der Deni-Phase variieren.

Beispiel: Zyklusdauer: 1,5 h Min-Deni-Zeit: 10 min Max-Deni-Zeit: 45 min

Unterschreitet die Nitrat-Konzentration im Belebungsbecken bereits nach 5 min den berechneten Nitrat-Grenzwert (z.B. 4,5 mg/l), dauert die Deni-Phase dennoch 10 min. Ist der Nitrat-Grenzwert nach 45 min noch nicht unterschritten, beginnt dennoch die Nitri-Phase.

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Abbildung 5-4: Darstellung Festzykluszeit-Steuerung, Aufteilung Zyklus

Außerdem erfolgt zwangsläufig eine automatische Nitri-Phase – sog. Zwangsnitrifikation, wenn ein einstellbarer NH -N-Grenzwert [PA BA-19] nach einer einstellbaren Verzögerungszeit 4 [PA BA-20] im Ablauf des Beckens überschritten wird. Die Zwangsnitrifikation erfolgt erst, wenn die Mindest-Deni-Zeit [PA BA-17] abgelaufen ist und dauert bis zum Ende der Zykluszeit. Wird der NH -N-Grenzwert [PA BA-19] auch im neuen Zyklus nach Ablauf der Mindest-Deni-Zeit 4 [PA BA-17] noch überschritten, so erfolgt erneut die Zwangsnitrifikation. Wird der Grenzwert [PA BA-19] schon vor Ablauf der Mindest-Deni-Zeit [PA BA-17] überschritten, wird eine Alarm- meldung ausgegeben.

5.1.5 O -Sollwert 2

Während der belüfteten Phasen soll eine bestimmte Sauerstoffkonzentration bzw. O -Sollwert 2 erreicht werden. Der O -Sollwert kann vorgegeben oder lastabhängig ermittelt werden. Die Vor- 2 wahl, ob der vorgegebene oder der lastabhängige O -Sollwert für die Steuerung herangezogen 2 wird, erfolgt im PLS und ist unabhängig von der Steuerstrategie der Belüftungszeiten.

Der für die Steuerung wirksame O -Sollwert sowie der aktuelle O -Messwert (01.20.01Q-01) wer- 2 2 den im PLS angezeigt.

Alle zur Berechnung erforderlichen N-Messwerte (01.20.01Q-03, 01.20.01Q-04) werden im PLS dargestellt.

Es werden für sämtliche Messwerte (O , NO -N, NH -N) die Ganglinien protokolliert. 2 3 4

5.1.5.1 Vorgabe des O -Sollwerts 2

Bei der O -Sollwert-Vorgabe wird der O -Sollwert [PA BA-02] vorgegeben. Während der belüfte- 2 2 ten Phasen wird dieser Sollwert über den Betrieb der entsprechenden Drucklufterzeuger (s. Ka- pitel 5.2.3) gehalten. M

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5.1.5.2 Lastabhängiger O -Sollwert 2

Bei der Ermittlung des lastabhängigen O -Sollwerts wird der O -Sollwert lastabhängig berechnet. 2 2 Dabei sind folgende Messwerte für die Berechnung zu berücksichtigen:

• NO -N-Konzentration (01.20.01Q-03) 3 • NH -N-Konzentration (01.20.01Q-04) 4

Zur Berücksichtigung der aktuellen NO -N-Konzentration wird der Messwert (01.20.01Q-03) mit 3 einem einstellbaren Vorgabewert [PA BA-03] verglichen. Die Differenz wird anschließend mit ei- nem einstellbaren negativen Rechenfaktor [PA BA-04] multipliziert.

Zur Berücksichtigung der aktuellen NH -N-Konzentration wird der Messwert (01.20.01Q-04) mit 4 einem einstellbaren Vorgabewert [PA BA-05] verglichen. Die Differenz wird anschließend mit ei- nem einstellbaren positiven Rechenfaktor [PA BA-06] multipliziert.

Wird für die Rechenfaktoren [PA BA-04] und [PA BA-06] der Wert „0“ eingetragen, so hat der jeweilige Messwert keinen Einfluss auf die O -Sollwert-Berechnung. 2

Der aktuelle lastabhängige O -Sollwert ergibt sich dann aus der Summe von einem vorgegebe- 2 nen O -Grundsollwert [PA BA-07], dem berechneten Anteil der NO -N-Konzentration und dem 2 3 berechneten Anteil der NH -N-Konzentration. Des Weiteren können für den lastabhängig berech- 4 neten O -Sollwert eine untere [PA BA-08] und eine obere [PA BA-09] Grenze eingegeben wer- 2 den, um so eine Beschränkung des Wertebereichs zu erzielen.

Abbildung 5-5: Berechnungsmatrix für lastabhängigen O -Sollwert 2

5.1.6 Zwangsbelüftung oder Erhöhung des O -Sollwertes bei P-Rücklösung 2

Beim Betrieb des Beckens mittels intermittierender Denitrifikation kann es, während der unbelüf- teten Phasen zu P-Rücklösungen kommen, was folglich zu erhöhten P-Ablaufwerten führen kann.

Eine P-Rücklösung liegt vor

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• sobald der PO -P-Messwert (01.20.01Q-06) im Ablauf der Belebung „alt“ einen einstell- 4 baren PO -P-Grenzwert [PA BA-21] überschreitet, sodass im PLS eine Alarmmeldung 4 ausgegeben wird. • Gleichzeitig dazu muss ein einstellbarer Nitrat-Mindestwert [PA BA-22] unterschritten und • eine einstellbare Fällmittel-Dosiermenge [PA BA-23] überschritten sein. Um eine P-Rücklösung zu verhindern, erfolgt eine permanente Zwangsbelüftung. Wird das Be- cken schon dauerhaft belüftet, so wird der O -Sollwert [PA BA-02] auf einen einzustellenden fes- 2 ten O -Sollwert [PA BA-24] erhöht. 2

Liegt keine P-Rücklösung mehr vor, gilt wieder der ursprüngliche O -Sollwert [PA BA-02]. Hier ist 2 eine einstellbare Verzögerungszeit [PA BA-25] zu berücksichtigen, bis die Funktion wieder auf- gehoben wird. Die Nachlaufzeit [PA BA-25] sollte zur Sicherheit zwei Messzyklen nicht unter- schreiten.

Der aktuelle PO -P-Messwert (01.20.01Q-06) wird im PLS angezeigt und die Ganglinie wird pro- 4 tokolliert.

5.1.7 Druckentlastung

Die regelmäßige Reinigung der Belüfterelemente erfolgt durch eine Druckentlastung. Die Dru- ckentlastung wird nach jeder Belüftungsphase bzw. zu Beginn jeder Denitrifikationsphase über das installierte Magnetventil (01.20.01MV-01) betätigt. Dabei ist das Magnetventil zu öffnen.

Für den Fall, dass das Nitrifikationsbecken über einen längeren Zeitraum durchgängig belüftet wird, besteht die Möglichkeit, eine periodische Druckentlastung in festen Intervallen – entweder nach Tagen [PA BA-26] oder nach belüfteten Stunden [PA BA-27] – durchzuführen.

Die Dauer der Druckentlastung [PA BA-28] ist einzustellen.

Dauer und Häufigkeit der Druckentlastung sind für den Garantienachweis des Belüfterherstellers im PLS zu speichern/dokumentieren.

Hinweis: Die Druckentlastung bzw. das Spülprogramm des Druckluftbelüftungssystems ist Ga- rantierelevant und herstellerabhängig.

5.1.8 pH-Wert-Überwachung

Im Becken wird über eine gemeinsame pH-Temperatur-Messsonde der pH-Wert (01.20.01Q-05) überwacht und die Temperatur (01.20.01T-01) erfasst.

Wird ein einstellbarer unterer pH-Grenzwert [PA BA-29] unterschritten bzw. ein einstellbarer obe- rer pH-Grenzwert überschritten [PA BA-30], wird jeweils eine entsprechende Meldung ausgege- ben.

Die aktuellen Messwerte für pH-Wert und Temperatur werden im PLS angezeigt und als Gangli- nie protokolliert.

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Zudem wird der aktuelle TS-Gehalt (01.20.01Q-02) im PLS angezeigt und als Ganglinie protokol- liert.

5.1.9 Redundanzkonzept

5.1.9.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung des Rührwerks (01.20.01RW-01) wird eine entsprechende Meldung aus- gegeben. Alternativ kann die Umwälzung über eine Impulsbelüftung erfolgen. Dazu wird einer der wählbaren Drucklufterzeuger (01.23.01KA-01, 01.23.01KA-02) nach einer einstellbaren Pausen- zeit [PR BA-01] für eine einstellbare Dauer [PR BA-02] auf eine einstellbare Frequenz [PR BA- 03] hochgefahren.

Bei Ausfall oder Störung des Magnetventils (01.20.01MV-01) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

5.1.9.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der O -Messung (01.20.01Q-01) wird eine entsprechende Meldung aus- 2 gegeben. Die Drucklufterzeuger werden dann mit einer einstellbaren Festfrequenz betrieben (siehe Kapitel 5.2.3).

Bei Ausfall oder Störung einer der Messungen NO -N (01.20.01Q-03), NH -N (01.20.01Q-04) 3 4 wird auf die zeitabhängige Belüftung und auf einen festen O -Sollwert umgestellt. 2

Bei Ausfall oder Störung der PO -P-Messung (01.20.01Q-06) wird eine entsprechende Meldung 4 ausgegeben.

Bei Ausfall oder Störung einer Messung der pH-Temperatur-Messungen (01.20.01Q-05, 01.20.01T-01) wird eine entsprechende Meldung wird ausgegeben.

Bei Ausfall oder Störung der TS-Messung (01.20.01Q-02) wird eine entsprechende Meldung aus- gegeben. Der Betrieb wird dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt.

5.1.10 Einstellparameter

Folgende Parameter können für das Belebungsbecken „alt“ manuell über das PLS eingestellt bzw. vorgewählt werden:

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Tabelle 5-3: Einstellparameter BB „alt“

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5.2 Drucklufterzeugung

5.2.1 Betriebsbeschreibung

Um das Belüftungssystem im Belebungsbecken „alt“ mit Druckluft zu versorgen, werden insge- samt zwei Drucklufterzeuger eingesetzt, die im Druckluftraum des Gebläsehauses aufgestellt sind. Die beiden Aggregate werden zu einer Einheit zusammengefasst und speisen gemeinsam auf eine Lufttransportleitung ein. Bei Bedarf kann das Reserveaggregat von BB „neu“ im Maschi- nengebäude Biologie über eine manuelle Absperrklappe dem BB „alt“ zugeschaltet werden.

Die beiden Drucklufterzeuger (DE) können über zwei integrierte Frequenzumrichter in ihrer Leis- tung angepasst werden. Für die Belüftung ist ein intermittierender Betrieb vorgesehen, der über das Hoch- und Runterfahren der Leistung geregelt wird.

Zur Überwachung der Effizienz des Belüftungssystems über mehrere Betriebsjahre hinweg ist in der Druckluftleitung zu BB „alt“ eine Druckmessung installiert.

5.2.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Druckluftversorgung BB alt“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 5-4: Antriebe Druckluftversorgung BB „alt“

Der Funktionsbereich „Druckluftversorgung BB alt“ beinhaltet folgende Messstellen:

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Tabelle 5-5: Messstellen Druckluftversorgung BB „alt“

5.2.3 Drucklufterzeuger

Es ist ein Regelbetrieb mit zwei Drucklufterzeugern (01.23.01KA-01, 01.23.01KA-02) vorgese- hen. Das Reserveaggregat (01.23.02KA-05) im Maschinenraum MG-B kann bei Bedarf durch Öffnen der manuellen Absperrklappe dem BB „alt“ zugeschaltet werden.

5.2.3.1 Fernbetrieb

Beim Fernbetrieb kann für die Drucklufterzeuger (01.23.01KA-01 und 01.23.01KA-02) über die jeweiligen Frequenzumrichter einzeln eine Frequenz [PF GH-01] bzw. [PF GH-02] eingestellt werden.

Außerdem ist die Zu- und Abschaltung möglich. Bei Wechsel in den Fernbetrieb wird für jeden Drucklufterzeuger die zuvor gültige Einstellung (AN/AUS) als Betriebszustand übernommen.

5.2.3.2 Automatikbetrieb

Über die Drehzahlanpassung und die automatische Zu- und Abschaltung der Drucklufterzeuger (01.23.01KA-01 und 01.23.01KA-02) soll der O -Sollwert im Becken (s. Kapitel 5.1.5) erreicht 2 werden. Dazu erfolgt ein Abgleich des aktuell gültigen O -Sollwertes mit der O -Sonde im Bele- 2 2 bungsbecken (01.20.01Q-01).

Folgende Drucklufterzeuger werden für die Planung der Belebungsanlage zunächst vorgesehen:

Hinweis: Diese Kombination an Drucklufterzeugern dient nur als Beispiel für die Funktionsbe- schreibung. Die Beschreibung und die technischen Angaben werden nach Vergabe angepasst.

Tabelle 5-6: Beispielhafte Kombination zur Drucklufterzeugung für BB „alt“

Die Kennlinien der Drucklufterzeuger ergeben sich wie folgt:

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Abbildung 5-6: Beispieldarstellung der Kennlinien der Drucklufterzeuger für BB „alt“

Abbildung 5-7: Beispieldarstellung der Betriebskombination der Drucklufterzeuger für den Regelbereich BB „alt“

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Der Regelbereich von 300 – 1.900 Nm³/h (im Mittel rd. 530 Nm³/h) wird über eine Matrix in bis zu fünf Schaltpunkte unterteilt. Die Anzahl der Schaltpunkte ist von 1 bis 5 frei wählbar. Das Schalt- intervall [PA GS-01] bis [PA GS-06] kann über das PLS bzw. am Bediengerät der übergeordneten SPS eingestellt werden. Dazu sind bei beiden Drucklufterzeuger der entsprechende Regelbereich (von – bis in Nm³/h) für jeden Schaltpunkt einzutragen. Folgendes ist zu beachten:

• Wird der Wert 0 Nm³/h eingetragen, so wird der Drucklufterzeuger in diesem Schalt- punkt nicht betrieben. • Wird zweimal der gleiche Wert (von – bis) eingetragen, so wird der Drucklufterzeuger in diesem Schaltpunkt mit konstanter Drehzahl betrieben. • Wird ein Regelbereich für einen Drucklufterzeuger angegeben, so wird dieses Aggregat über einen PID-Regler auf den vorgegebenen O -Sollwert eingeregelt. 2 • Ist für zwei Drucklufterzeuger ein Regelbereich vorgegeben, so werden die Aggregate parallel über einen PID-Regler auf den entsprechenden O -Sollwert eingeregelt. 2 Werden weniger als fünf Schaltpunkte benötigt, so werden die restlichen Zeilen freigelassen. Die Schaltpunkte sollten sich grundsätzlich leicht überschneiden, um ein häufiges Umschalten zwi- schen den Aggregaten an den Schaltgrenzen zu vermeiden.

Die Angaben (Regelbereiche) zum Schaltintervall werden lediglich informativ dargestellt. Einfluss auf die Automatisierung haben nur die eingestellten Frequenzwerte, welche die Drehzahl der Drucklufterzeuger und darüber die Luftmenge anpassen.

Für die beispielhaft gewählten Drucklufterzeuger werden in der Matrix die Schaltpunkte im Re- gelbetrieb wie folgt gewählt:

Tabelle 5-7: Matrix mit gewählten Schaltpunkten BB „alt“

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Ist der Luftbedarf während der Nitrifikationsphase so gering, dass bei Betrieb eines Drucklufter- zeugers (01.23.01KA-01 bzw. 01.23.01KA-02) mit minimaler Frequenz der O -Sollwert um eine 2 einstellbare Hysterese [PA GH-01] überschritten wird, so wird der Drucklufterzeuger nach einer einstellbaren Verzögerungszeit [PA GH-02] abgeschaltet. Wird der O -Sollwert bei ausgeschal- 2 tetem Drucklufterzeuger um die eingestellte Hysterese [PA GH-01] unterschritten, wird der Druck- lufterzeuger wieder zugeschaltet.

Beginn der belüfteten Phase

In der Startphase der Belüftung (Beginn der Nitrifikationsphase) soll der vorgegebene O -Sollwert 2 in möglichst kurzer Zeit erreicht werden. Daher kann über das PLS gewählt werden, welcher Drucklufterzeuger mit welcher Luftmenge [PA GH-03] bzw. [PA GH-04] starten soll. Es ist möglich die Belüftung mit einem oder zwei Aggregaten anzufahren. Die Drucklufterzeuger werden hoch- gefahren und bis zum Erreichen des vorgegebenen O -Sollwertes betrieben, dann beginnt der 2 Regelbetrieb. Wird der O -Sollwert auch nach einer einstellbaren Zeit [PA GH-05] nicht erreicht, 2 gehen die Drucklufterzeuger automatisch in den Regelbetrieb über.

Ist die minimale Deni-Zeit (s. Kapitel 5.1.4) auf den Wert „0“ eingestellt, kann in Abhängigkeit der Nitrat-Ablaufkonzentration (01.20.01Q-03) eine Nitrifikationsphase enden und sofort eine weitere Nitrifikationsphase beginnen. In diesem Fall wird die Startphase übersprungen und die Druckluf- terzeuger können direkt in den Regelbetrieb übergehen.

Der oben beschriebene Regelbetrieb startet in einem einstellbaren Einschaltpunkt z.B. [PA GS- 02]. Wird der vorgegebene O -Sollwert auch bei Betrieb beider Drucklufterzeuger mit maximaler 2 Frequenz nicht erreicht, so wird nach der Verzögerungszeit [PA GH-02] eine entsprechende Alarmmeldung ausgegeben. Die Alarmmeldung wird erst nach Ablauf der Startphase, wenn sich die Drucklufterzeuger bereits im Regelbetrieb befinden, ausgegeben.

Drucküberwachung

Über die Druckmessung (01.23.01P-01) In der Luftleitung wird die Effizienz des Belüftungssys- tems überwacht. Bei Überschreitung eines einstellbaren Maximaldrucks [PA GH-06] wird ein Alarm ausgelöst und eine entsprechende Meldung ausgegeben. Ist der Druck nach einer einstell- baren Verzögerungszeit [PA GH-02] noch nicht gesunken, wird zunächst ein Drucklufterzeuger (01.23.01KA-01 bzw. 01.23.01KA-02), sofern beide Drucklufterzeuger laufen, automatisch abge- schaltet. Sinkt der Druck dadurch wiederum nicht unter den eingestellten Maximaldruck [PA GH- 06] nach der einstellbaren Verzögerungszeit [PA GH-02], wird auch der andere Drucklufterzeuger abgeschaltet. Der Druck wird protokolliert und im PLS angezeigt.

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5.2.4 Redundanzkonzept

5.2.4.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung eines Drucklufterzeugers ((01.23.01KA-01 bzw. 01.23.01KA-02) erfolgt der Betrieb nur noch mit einem Drucklufterzeuger und das Reserveaggregat (01.23.02KA-05) kann manuell zugeschaltet werden. Es wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Nach Be- hebung der Störung gehen die Drucklufterzeuger (01.23.01KA-01 und 01.23.01KA-02) wieder in den Regelbetrieb über.

5.2.4.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der Druckmessung (01.23.01P-01) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

Bei Ausfall oder Störung der Sauerstoffmessung (01.20.01Q-01) im BB „alt“ werden die Druckluf- terzeuger in den Fernbetrieb geschaltet und auf der entsprechend einstallbaren Festfrequenz betrieben. Es ist ein Betrieb mit einem oder beiden Drucklufterzeugern möglich. Nach Behebung der Störung gehen die Drucklufterzeuger wieder in den Regelbetrieb über.

5.2.5 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die Druckluftversorgung BB „alt“ manuell über das PLS einge- stellt bzw. vorgewählt werden:

Tabelle 5-8: Einstellparameter Druckluftversorgung BB „alt“

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5.3 Rücklaufschlammpumpwerk (Bestand)

5.3.1 Betriebsbeschreibung

Der Rücklaufschlamm fließt von der alten Nachklärung über insgesamt vier separate Leitungen in den Sammelschacht im Rücklaufschlammpumpwerk (RLS-PW). Von dort kann der Schlamm über zwei Elektroschieber dem RLS-Pumpwerk „alt“ zugeführt werden. Das RLS-PW besteht aus zwei RLS-Schneckenpumpen (je 8,8 kW), welche sich in separaten Trichtern befinden, die über je einen Elektroschieber aus dem Sammelschacht beschickt werden. Über zwei getrennte Lei- tungen wird der RLS in die alte Belebung gefördert. Für beide RLS-Schnecken steht ein gemein- samer FU zur Verfügung.

Aus dem Sammelschacht vor den RLS-Schneckenpumpen wird über eine Tauchmotorpumpe (3,3 kW, 13 l/s) der Überschussschlamm abgezogen und der Überschussschlammeindickung zu- geführt.

Das RLS-PW BB „alt“ ist in die SPS Zwischenpumpwerk eingebunden, welche erneuert bzw. angepasst wird. Es sind keine Änderungen in der Automatisierung vorgesehen. Nachfolgend wird nur der relevante Bestand beschrieben. Dieser ist dem vom BRW zur Verfügung gestellten Pflich- tenheft „SPS Zwischenpumpwerk“ (Entwurf 2025) entnommen.

5.3.2 Antriebe und Messstellen

Der bestehende Funktionsbereich „Rücklaufschlamm BB alt“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft fol- gende relevante Antriebe:

Tabelle 5-9: Antriebe Rücklaufschlamm BB „alt“ (Bestand)

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Der bestehende Funktionsbereich „Rücklaufschlamm BB alt“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft fol- gende Messstellen.

Tabelle 5-10: Messstellen Rücklaufschlamm BB „alt“ (Bestand)

5.3.3 Rücklaufschlammförderung

5.3.3.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb (Handbetrieb im PLS) können die RLS-Schnecken (01.25.01SN-01 und 01.25.01SN-02) und die Zulaufschieber (01.27.01ES-01 und 01.27.01ES-02) jederzeit geschaltet werden. Im PLS kann ausgewählt werden, welche der RLS-Schnecken im FU-Betrieb laufen soll. Zudem kann der Sollwert für die Frequenz vorgegeben werden.

5.3.3.2 Automatikbetrieb

Im Automatikbetrieb sind die beiden Zulaufschieber (01.27.01ES-01 und 01.27.01ES-02) zum RLS-PW immer geöffnet.

Es ist immer mindestens eine RLS-Schnecke eingeschaltet. Die RLS-Schnecken werden in Ab- hängigkeit des Füllstands (01.27.01L-01) im RLS-PW geschaltet. Hierfür kann im PLS ein Soll- Füllstand [27.01L-01_SW] angegeben werden.

Die RLS-Schnecken können im Netz- oder im FU-Betrieb gefahren werden. Es gibt nur einen FU, den immer nur eine Schnecke verwenden kann. Da davon auszugehen ist, dass eine RLS-Schne- cke mit FU permanent eingeschaltet ist, wird die dem FU zugeordnete Schnecke alle 24 Stunden automatisch gewechselt, um eine gleichmäßige Betriebsdauer zu erhalten. Alternativ kann im PLS die Zuordnung des FU zu den RLS-Schnecken ausgewählt werden.

Die erste RLS-Schnecke wird stets im FU-Betrieb gestartet. Wenn im geregelten Betrieb die ma- ximale FU-Frequenz für eine feste Zeit erreicht wird, startet die zweite Schnecke im Netzbetrieb. Um einen möglichst stoßfreien Übergang zu gewährleisten, wird im Umschaltmoment der Soft- wareregler mit einem bei der Inbetriebnahme zu ermittelnden Startwert vorbesetzt.

Falls im PLS die Verwendung nur eines Beckens ausgewählt ist, kann auch nur eine RLS-Schne- ckenpumpe eingeschaltet werden.

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5.3.4 Überschussschlammabzug

5.3.4.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb (Handbetrieb im PLS) kann die Überschussschlammpumpe (01.25.01PP-01) je- derzeit geschaltet werden, solange kein Trockenlautschutz ansteht. Der Trockenlaufschutz ist hardwareseitig (01.25.01L-01) umgesetzt.

5.3.4.2 Automatikbetrieb

Die Überschussschlammpumpe (01.25.01PP-01) arbeitet im Automatikbetrieb immer für eine ein- stellbare Arbeitszeit [25.01PP-01_AZ] und wartet danach für eine definierte Pausenzeit [25.01PP- 01_PZ]. Dieser Arbeitszeit- bzw. Pausenzeitbetrieb kann im PLS gestartet oder beendet werden.

5.3.5 Redundanzkonzept

Gemäß Pflichtenheft ist kein Redundanzkonzept vorhanden.

5.3.6 Einstellparameter

Gemäß Pflichtenheft SPS Zwischenpumpwerk sind im Bestand folgende Parameter für den „Rücklaufschlamm BB alt“, die manuell über das PLS eingestellt bzw. vorgewählt werden können, bereits vorhanden.

Tabelle 5-11: Einstellparameter Rücklaufschlamm BB „alt“ (Bestand)

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6 Maschinengebäude Biologie

6.1 Entwässerung Druckluftstation

6.1.1 Betriebsbeschreibung

Zur Entwässerung der Druckluftstation im Maschinengebäude Biologie ist eine Entwässerungs- pumpe vorgesehen. Die in einem eigenem Pumpensumpf installierte Entwässerungspumpe för- dert das auftretende Wasser in den Pumpensumpf des Zwischenpumpwerks. Die Entwässe- rungspumpe wird per Füllstandsüberwachung über eine 3-Stabsonde gesteuert.

6.1.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Entwässerung Druckluftstation“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 6-1: Antriebe Entwässerung Druckluftstation

Der Funktionsbereich „Entwässerung Druckluftstation“ beinhaltet folgende Messstellen:

Tabelle 6-2: Messstellen Entwässerung Druckluftstation

6.1.3 Fernbetrieb

Bei Fernbetrieb ist für die Entwässerungspumpe (01.23.02PP-01) die Zu- und Abschaltung mög- lich [PF MB-01].

6.1.4 Automatikbetrieb

Die Entwässerungspumpe (01.23.02PP-01) wird über die Füllstandsüberwachung (01.23.02L-01) ein- und ausgeschaltet. Zur Füllstandsüberwachung (01.23.02L-01) wird bei der 3-Stabsonde der untere Schaltpunkt als „Trockenlaufschutz“ festgesetzt, bei dem die Entwässerungspumpe abge- schaltet wird. Der zweite Schaltpunkt der 3-Stabsonde dient als „Einschaltpunkt“ für die Entwäs- serungspumpe.

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Als „Überflutungsalarm“ dient der oberste Schaltpunkt der 3-Stabsonde mit separater Masse und einem separaten Auswertegerät. Dieser Schaltpunkt wird auf die Oberkante des Pumpensumpfs gelegt. Bei Erreichen des oberen Schaltpunktes wird ein Alarm erzeugt und eine Meldung aus- gegeben, sodass vor der Überflutung des Maschinenraums gewarnt wird.

6.1.5 Redundanzkonzept

6.1.5.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung der Entwässerungspumpe (01.23.02PP-01) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

6.1.5.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der Füllstandsüberwachung (01.23.02L-01) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

6.1.6 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die Entwässerung Druckluftstation über das PLS eingestellt bzw. vorgewählt werden:

Tabelle 6-3: Einstellparameter Entwässerung Druckluftstation

6.2 Lüftung Druckluftstation

6.2.1 Betriebsbeschreibung

In der Druckluftstation des Maschinengebäudes Biologie fällt aufgrund der Drucklufterzeuger warme Abluft an. Diese wird temperaturgeregelt über zwei Abluftventilatoren abgeführt. Entspre- chend kühlere Zuluft strömt über zwei Zuluftöffnung auf der gegenüberliegenden Raumseite nach. Die Drucklufterzeuger beziehen ihre Ansaugluft direkt aus der Raumluft des Maschinen- raums. Die Raumtemperatur wird mit einem Thermostat erfasst.

Grundsätzlich muss mindestens ein 3-facher Raumluftwechsel pro Stunde gewährleistet werden. Zudem darf bei einer gewählten Außentemperatur von 35 °C und der Abwärme der Maschinen- technik die maximale Raumtemperatur (von 40 °C) nicht überschritten werden.

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6.2.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Lüftung Maschinenraum“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 6-4: Antriebe Lüftung Maschinenraum

Der Funktionsbereich „Lüftung Maschinenraum“ beinhaltet folgende Messstellen:

Tabelle 6-5: Messstellen Lüftung Maschinenraum

6.2.3 Abluftventilator

Für die Lüftung der Druckluftstation werden zwei Ventilatoren mit jeweils einem integrierten FU vorgesehen.

6.2.3.1 Fernbetrieb

Im Fernbetrieb ist für die Lüftung in der Druckluftstation lediglich das Zu- und Abschalten der einzelnen Abluftventilatoren (01.23.02VE-01 und 01.23.02VE-02) sowie die integrierte Drehzahl- anpassung (maschinengebunden) über das PLS möglich.

6.2.3.2 Automatikbetrieb

Im Automatikbetrieb werden die Abluftventilatoren (01.23.02VE-01 und 01.23.02VS-02) im Ma- schinenraum über das Thermostat (01.23.02T-01) stufenweise zu- und abgeschaltet. Die Tem- peratur im Maschinenraum wird über das Raumthermostat (01.23.02T-01) erfasst und im PLS angezeigt. Die Drehzahlanpassung der Ventilatoren in Abhängigkeit der Temperatur erfolgt mit- hilfe eines PID-Reglers.

Bei Überschreiten einer einstellbaren Raumtemperatur [PA MB-01] wird der erste Abluftventilator zugeschaltet. Dieser läuft bis zum Erreichen einer weiteren einstellbaren Raumtemperatur [PA MB-02] immer im minimalen Drehzahlbereich. Wird eine einstellbare Raumtemperatur [PA MB-03] unterschritten, wird der erste Ventilator wieder abgeschaltet.

Bei Überschreiten der einstellbaren Raumtemperatur [PA MB-02] wird der zweite Abluftventilator auf niedrigster Drehzahl zugeschaltet und parallel zum ersten Ventilator betrieben. Erst dann

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 62

beginnt die parallele Regelung der Abluftventilatoren. Dabei werden die Drehzahlen linear bis zur maximalen Drehzahl erhöht, bis eine einstellbare Raumtemperatur erreicht ist. Nach dem glei- chen Prinzip wird die Drehzahl beider Abluftventilatoren auch wieder herabgesetzt. Sobald eine einstellbare Raumtemperatur [PA MB-04] unterschritten wird, wird der zweite Ventilator wieder abgeschaltet und es erfolgt der Betrieb mit nur einem Abluftventilator.

Misst der Thermostat 01.23.02T-01 (im Sommer) eine Temperatur über der eingestellten maxi- malen Raumtemperatur [PA MB-05], wird eine Alarmmeldung ausgegeben.

6.2.4 Redundanzkonzept

6.2.4.1 Antriebe

Bei Ausfall oder Störung der Abluftventilatoren 01.23.02VE-01 und 01.23.02VE-02 wird eine ent- sprechende Meldung ausgegeben. Der noch funktionsfähige Abluftventilator wird weiterbetrie- ben. Sollte der erste Ventilator (01.23.02VE-01) ausfallen, werden dessen Einstellungen für den zweiten Ventilator (01.23.02VE-02) übernommen.

6.2.4.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der Temperaturmessung 01.23.02T-01 wird eine entsprechende Mel- dung ausgegeben. Zudem wird ein Abluftventilator dann im Dauerbetrieb betrieben. Bis zur Be- hebung der Störung wird der Betrieb mit der zuletzt gemessenen Raumtemperatur fortgesetzt. Nach Behebung der Störung wird wieder in den Regelbetrieb gewechselt.

6.2.5 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die Lüftung des Maschinenraums über das PLS eingestellt wer- den:

Tabelle 6-6: Einstellparameter Lüftung Maschinenraum

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6.3 Klimatisierung NSUV

6.3.1 Betriebsbeschreibung

Die Klimatisierung NSUV im Obergeschoss des Maschinengebäudes Biologie ist mit einer tem- peraturgeregelten Klimaanlage ausgestattet.

6.3.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Klimatisierung NSUV“ beinhaltet folgende Antriebe:

Tabelle 6-7: Antriebe Klimatisierung NSUV

Der Funktionsbereich „Klimatisierung NSUV“ beinhaltet eine integrierte Temperaturmessung.

6.3.3 Fernbetrieb

Es ist für die Klimatisierung der NSUV kein Fernbetrieb vorgesehen. Die Klimaanlage regelt au- tomatisch auf die vor Ort eingestellte Solltemperatur (integrierte Temperaturmessung).

6.3.4 Automatikbetrieb

Für die Klimaanlage der NSUV (01.23.02XX-02) ist kein programmierbarer Automatikbetrieb vor- gesehen.

6.4 Zugang Druckluftstation

6.4.1 Betriebsbeschreibung

Der Maschinenraum ist von außen über ein elektrisches Sektionaltor mit Schlupftür zugängig. Das Tor erhält eine maschinengebundene Steuerung und kann nur vor Ort bedient werden.

6.4.2 Antriebe und Messstellen

Der Funktionsbereich „Zugang Druckluftstation“ beinhaltet folgende Antriebe:

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Tabelle 6-8: Antriebe Zugang Druckluftstation

Es sind keine Messstellen vorhanden.

6.4.3 Fernbetrieb

Für das Sektionaltor ist kein Fernbetrieb vorgesehen.

6.4.4 Automatikbetrieb

Für das Sektionaltor ist keine Automatisierung vorgesehen.

6.5 Rauchmelder Maschinengebäude Biologie

6.5.1 Betriebsbeschreibung

Durch die Rauchmelder können frühzeitig Brände in Gebäuden erkannt werden. I.d.R. werden optische Rauchschalter eingesetzt, die offene Brände mit Rauchentwicklung detektieren. Die Auswerteelektronik überwacht den Rauchmessteil des Melders zudem auf leichte bzw. starke Verschmutzung und Störung. Bei Erreichen eines Grenzwertes für starke Verschmutzung wird ein Alarm ausgegeben.

In dem Maschinengebäude Biologie sind in der NSUV und dem Doppelboden jeweils ein Rauch- melder sowie einer im Maschinenraum vorgesehen.

6.5.2 Antriebe und Messstellen

Es sind keine Antriebe vorhanden.

Der Funktionsbereich „Rauchmelder“ beinhaltet folgende Messstellen:

Tabelle 6-9: Messstellen Rauchmelder MG-B

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6.5.3 Fernbetrieb

Für die Rauchmelder ist kein Fernbetrieb vorgesehen.

6.5.4 Automatikbetrieb

Für die Rauchmelder ist kein Automatikbetrieb vorgesehen.

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7 Gebäude Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk

7.1 Kellerentwässerung Zwischenpumpwerk (Bestand)

7.1.1 Betriebsbeschreibung

Das Kellergeschoss (KG) des GH/ZPW ist mit einer Kellerentwässerungspumpe ausgestattet. Die Entwässerungspumpe (0,60 kW, 10 m³/h) fördert das auftretende Wasser in den Pumpen- sumpf des ZPW. Die 3-Stabsonde detektiert eine Überflutung.

Die Kellerentwässerung ZPW ist in die SPS Zwischenpumpwerk eingebunden. Es ist keine Än- derung der Automatisierung vorgesehen. Nachfolgend wird nur der relevante Bestand beschrie- ben, der dem Pflichtenheft „SPS Zwischenpumpwerk“ (Entwurf 2025) vom BRW entnommen ist.

7.1.2 Antriebe und Messstellen

Der bestehende Funktionsbereich „Kellerentwässerung ZPW“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft fol- gende Antriebe:

Tabelle 7-1: Antriebe Kellerentwässerung Zwischenpumpwerk (Bestand)

Der bestehende Funktionsbereich „Kellerentwässerung ZPW“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft fol- gende Messstellen:

Tabelle 7-2: Messstellen Kellerentwässerung Zwischenpumpwerk (Bestand)

7.1.3 Fernbetrieb

Für die Kellerentwässerungspumpe (01.22.01PP-05) ist die Ein- und Abschaltung nur im Hand- betrieb möglich. Im PLS wird der Betrieb der Pumpe angezeigt.

Als „Überflutungsalarm“ dient der oberste Schaltpunkt der 3-Stabsonde, der fest eingestellt ist, mit separater Masse und einem separaten Auswertegerät. Bei Erreichen dieses Schaltpunktes wird ein Alarm (Meldeleuchte) erzeugt und eine Warnmeldung im PLS ausgegeben. Die Pumpe muss dann manuell gestartet werden. Sobald kein Überflutungsalarm im PLS mehr angezeigt wird, kann die Pumpe manuell wieder abgeschaltet werden.

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7.1.4 Automatikbetrieb

Für die Kellerentwässerungspumpe ist keine Automatisierung vorhanden.

7.1.5 Redundanzkonzept

7.1.5.1 Antriebe

Störmeldungen der Kellerentwässerungspumpe und die Meldung des Reparaturschalters werden teilweise in der UV und im PLS angezeigt.

7.1.5.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung der 3-Stabsonde wird eine Meldung ausgegeben.

7.2 Lüftung Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk (Bestand)

7.2.1 Betriebsbeschreibung

Im GH/ZPW ist jeweils ein Abluftventilator im Pumpenraum (KG) und im Druckluftraum (EG) in- stalliert. Der Ventilator im Pumpenraum fördert die Luft in den darüberliegenden Druckluftraum. Der Ventilator im Druckluftraum fördert dann die gesamte Luft aus dem Gebäude heraus.

Zudem ist ein Raumthermostat für die Temperaturmessung im Druckluftraum vorhanden.

Die Abluftventilatoren sind in die SPS Zwischenpumpwerk eingebunden. Es ist keine Änderung der Automatisierung vorgesehen. Nachfolgend wird nur der relevante Bestand beschrieben, der dem Pflichtenheft „SPS Zwischenpumpwerk“ (Entwurf 2025) vom BRW entnommen ist.

7.2.2 Antriebe und Messstellen

Der bestehende Funktionsbereich „Lüftung GH/ZPW“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft folgende Antriebe:

Tabelle 7-3: Antriebe Lüftung GH/ZPW (Bestand)

Der bestehende Funktionsbereich „Lüftung GH/ZPW“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft folgende Messstellen:

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Tabelle 7-4: Messstellen Lüftung GH/ZPW (Bestand)

7.2.3 Abluftventilator

7.2.3.1 Fernbetrieb

Für die Abluftventilatoren (01.22.01VE-01 und 01.23.01VE-01) ist die Ein- und Abschaltung nur im Handbetrieb möglich. Im PLS wird der Betrieb der Ventilatoren angezeigt.

Mit dem Thermostat (01.23.01T-01) wird die Raumtemperatur erfasst. Wird eine fest vorgege- bene Soll-Temperatur überschritten, werden die Ventilatoren manuell durch das Betriebspersonal eingeschaltet. Ist die Soll-Temperatur unterschritten, werden die Ventilatoren wiederum manuell abgeschaltet.

7.2.3.2 Automatikbetrieb

Es ist kein Automatikbetrieb vorhanden.

7.2.4 Redundanzkonzept

7.2.4.1 Antriebe

Störmeldungen der Ventilatoren (01.22.01VE-01 und 01.23.01VE-01) und die Meldung des je- weiligen Reparaturschalters werden im PLS angezeigt.

7.2.4.2 Messungen

Bei Ausfall oder Störung des Raumthermostats (01.23.01T-01) wird eine entsprechende Meldung ausgegeben.

7.3 Klimatisierung NSUV (Bestand)

Die bestehende Klimatisierung in der NSUV GH/ZPW ist in den vom BRW zur Verfügung gestell- ten Pflichtenheften nicht aufgeführt. Vermutlich ist ein ähnliches System wie im neuen Maschi- nengebäude Biologie (s. Kapitel 6.3) vorhanden.

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7.4 Rauchmelder Gebläsehaus/Zwischenpumpwerk

7.4.1 Betriebsbeschreibung

I.d.R. werden optische Rauchschalter eingesetzt, die offene Brände mit Rauchentwicklung de- tektieren. Die Auswerteelektronik überwacht den Rauchmessteil des Melders zudem auf leichte bzw. starke Verschmutzung und Störung. Bei Erreichen eines Grenzwertes für starke Verschmut- zung wird ein Alarm ausgegeben.

Im GH/ZPW ist jeweils ein Rauchmelder im Pumpenraum, Gebläseraum, der NSUV und im Dop- pelboden vorgesehen.

7.4.2 Antriebe und Messstellen

Es sind keine Antriebe vorhanden. Der Funktionsbereich „Rauchmelder GH/ZPW“ beinhaltet fol- gende Messstellen:

Tabelle 7-5: Messstellen Rauchmelder GH/ZPW

7.4.3 Fernbetrieb

Für die Rauchmelder ist kein Fernbetrieb vorgesehen.

7.4.4 Automatikbetrieb

Für die Rauchmelder ist kein Automatikbetrieb vorgesehen.

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8 Fällmitteldosierung (Bestand)

8.1 Betriebsbeschreibung

Zur Phosphorelimination besteht im Ablaufbereich der Vorklärung eine Fällmittelstation mit Fäll- mittelbunker und angrenzendem Maschinenhaus für die Dosierpumpen und Messtechnik.

Es wird eine Simultanfällung betrieben und dazu das Fällmittel (FM) aus der FM-Station in den Abwasserstrom hinter der Vorklärung dosiert. I.d.R. wird mit Eisen(II)-sulfat (Granulat, Grünsalz) gefällt. Dieses wird trocken angeliefert und in die zwei Kammern des FM-Bunkers geschüttet. Über Zirkulation von Brauchwasser geht hier das Eisen(II)-sulfat in Abhängigkeit der dosierten FM-Menge sukzessive in Lösung über. Der FM-Verbrauch wird über einen Wasserzähler regis- triert.

In den Wintermonaten wird als alternatives Fällmittel Aluminiumchlorid (flüssig) in den Fällmittel- bunker gegeben. Dadurch kann das Wachstum von Fadenbakterien verhindert und somit die Ab- setzeigenschaft des Belebtschlamms bei niedrigen Abwassertemperaturen verbessert werden.

Das feste Eisen-Fällmittel wird zunächst in Lösung gebracht. Die Lösewassermenge wird im Zähl- werk am Schaltschrank in Abhängigkeit der zu lösenden Eisenmenge und Temperatur manuell vorgegeben. Der Lösevorgang läuft dann automatisch so lange, bis die am Zählwerk eingestellte Wassermenge zugeführt ist oder der Füllstand im Lösebehälter den Maximalwert erreicht hat.

Zur Befüllung des Dosierbehälters aus den Lösebehältern sind die Saugleitungen und die Vaku- umkammer der Umfüllpumpen mit Wasser zu füllen und die entsprechenden Kugelhähne zu öff- nen. Der Umfüllvorgang läuft zeitgleich mit dem Lösevorgang so lange, bis dieser beendet ist. Ist im Dosierbehälter der maximale Füllstand erreicht, schalten die Umfüllpumpen ab. Wird der mi- nimale Füllstand unterschritten, schalten die Umfüllpumpen wieder ein.

Die Sättigung bzw. der Gehalt der Lösung wird durch eine Dichtebestimmung ermittelt. Dies wird durch manuelles Spindeln, etwa 1-mal täglich, vorgenommen.

Die Fällmittelstation ist in die SPS Maschinenhaus eingebunden. Es sind keine Änderungen in der Automatisierung vorgesehen. Nachfolgend wird nur der relevante Bestand beschrieben. Die- ser ist dem vom BRW zur Verfügung gestellten Pflichtenheft „SPS Maschinenhaus“ (Entwurf 2025) bzw. der „Betriebsanweisung“ (2015) entnommen.

8.2 Antriebe und Messstellen

Der bestehende Funktionsbereich „Fällmittelstation“ beinhaltet gemäß Pflichtenheft folgende re- levante Antriebe:

Tabelle 8-1: Antriebe Fällmittelstation (Bestand)

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 71

Folgende Messstellen sind für den Betrieb der Fällmitteldosierung erforderlich:

Tabelle 8-2: Messstellen Fällmittelstation (Bestand)

8.3 Fernbetrieb

Die Station wird bisher nur manuell betrieben und soll künftig durch eine neue Anlage ersetzt werden.

Im Fernbetrieb (Handbetrieb in UV) kann die Fällmittelstation aktuell über den SPS-Ausgang EIN/AUS Max-Anlage eingeschaltet werden. Meldungen werden in der UV und im PLS ausgege- ben.

8.4 Automatikbetrieb

Die Dosierung erfolgt über vier Dosierpumpen mit einstellbarer Fördermenge und Drehzahlrege- lung über FU. Über einen PI-Regler wird die Drehzahl der Dosierpumpen anhand der Sollwert- Vorgabe im Abgleich mit dem Istwert der PO -P-Onlinemessungen (20.02Q-13 und 20.01Q-06) 4 in den Belebungsbecken geregelt.

Das Fällmittel wird in Abhängigkeit der in den Belebungsbecken gemessenen PO -P-Konzentra- 4 tionen zugegeben. Für die Dosierung sind vier Dosierpumpen (je 0,37 kW bzw. 0,2 l/min) mit FU vorhanden (redundante Auslegung). Die Pumpen befinden sich unmittelbar im Container am Fäll- mittelbunker und fördern das Fällmittel (Eisen bzw. Aluminium) über eine Rohrleitung mit Schutz- rohr und Durchflussmessung aus dem Lösebehälter in den Ablauf Vorklärung.

Über zwei zusätzliche Umfüllpumpen (Wirbelradpumpen je 1,3 kW) ist die Befüllung des erdver- bauten Dosierbehälters aus den beiden Lösebehältern zur Fällmittelspeicherung möglich. Die Kontrolle erfolgt über je eine Füllstandsmessung in den Lösebehältern und einer manuellen Dich- temessung. Außerdem ist jeweils eine Leckagemessung in den Lösebehältern und dem Dosier- behälter vorhanden.

8.5 Redundanzkonzept

Die vier Dosierpumpen sind redundant ausgelegt.

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Bergisch-Rheinischer Wasserverband Klärwerk Angertal – Erneuerung der Belüftung Belebung Funktionsbeschreibung Zur Kalkulation Seite 72

8.6 Einstellparameter

Folgende Parameter können für die Fällmitteldosierung über das PLS eingestellt werden:

Tabelle 8-3: Einstellparameter Fällmitteldosierung