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Aktive Filter erhöhen Netzqualität für Wasseraufbereitungsanlage
— 27 500 000 m3 — Das ist die Menge an Abwasser, die jedes Jahr in die Kläranlage fliesst. Dies entspricht 75 300 m3 pro Tag oder 3150 m3 pro Stunde.
— 93 Prozent — Über 93 Prozent der Verunreinigungen im Wasser werden von der Kläranlage zuverlässig beseitigt.
— 92 235 Einwohner entsorgen ihr Abwasser in der Wasseraufbereitungsanlage in Emmenspitz (Stand 2017).
— 45 000 Tonnen Klärschlamm aus anderen Kläranlagen der Region werden bei Zase entwässert und anschliessend bei der Kebag entsorgt.
Der Reinigungsprozess
Die erforderlichen Schritte und Methoden der Wasseraufbereitung hängen von der Art des Abwassers selbst ab und richten sich nach der gewünschten Wasserqualität, die am Ende des Prozesses erreicht werden soll. Es ist ein sehr komplexer Prozess mit bis zu drei Hauptbehandlungsstufen, einschliesslich Hunderten von Schritten dazwischen. Die Erstaufbereitung umfasst das Halten des Abwassers in einem Ruhebecken, um das Wasser hauptsächlich von Feststoffen und Öl zu trennen. Sich absetzendes oder schwimmendes Material kann entfernt und die verbleibende Flüssigkeit einer Nachbehandlung zugeführt werden. Im Rahmen der Nachbehandlung werden gelöste und suspendierte biologische Stoffe entfernt. Eine typische biologische Reinigungsstufe verwendet im Wasser lebende Mikroorganismen in einem bewirtschafteten Lebensraum. Ziel der biologischen Abwasserbehandlung ist es, ein System zu schaffen, das durch natürliche Prozesse den Abbau organischer Substanzen fördert und in dem die schädlichen Reststoffe der Zersetzung leicht für eine ordnungsgemässe Entsorgung gesammelt werden können. Dabei ist es von grösster Bedeutung, dass die komplexen biologischen und biochemischen Abläufe sowohl für aerobe als auch für anaerobe Prozesse kontrolliert und justiert werden, um eine optimale Entfernung organischer Substanzen aus dem Abwasser zu erreichen.
Herausforderung:Erhöhung der Netzqualität
Die beschriebene biologische Technologie bietet gegenüber herkömmlichen Verfahren mehrere Betriebs- und Leistungsvorteile. Jedoch erfordert die Arbeit mit lebenden Mikroorganismen eine zuverlässige Zufuhr von Sauerstoff in die Becken. Zu diesem Zweck wurden grosse Investitionen in den Bau einer hochmodernen biologischen Reinigungsstufe mit modernen Frequenzumrichter-Turbokompressoren sowie Pumpen und Lüftern getätigt. Neben all den positiven Auswirkungen dieser sehr modernen Geräte treten schwerwiegende Nebenwirkungen in Bezug auf die Strom- und Spannungsqualität auf. Wie in jedem Unternehmen sind Verluste und niedrige Energieeffizienz sowie ungeplante Unterbrechungen oder unzuverlässige Funktionen der Geräte unerwünscht oder sogar unakzeptabel. Wenn es um biologische Reinigungsstufen geht, sind lebende Organismen beteiligt, und solche Probleme sind noch schwerwiegender. Neben den rein funktionalen Themen sind auch die Erfüllung von Power-Quality-Standards und eine höchstmögliche Energieeffizienz gefordert.
Aus diesem Grund konzentrierte sich Zase von Anfang an auf diese Belange und erarbeitete unter Einbezug von Schaffner und seinem Partner Atlas Umwelttechnik eine zuverlässige Lösung, die technische Probleme vermeidet und Störungen der Netzqualität zuverlässig eliminiert. Nach der Bauphase wurden Messungen gemäss den geltenden Netzqualitätsstandards D-A-CH-CZ und EN 50160 durchgeführt. Dabei zeigte sich deutlich die Notwendigkeit zur Netzqualitätsverbesserung und zur Steigerung der Anlageneffizienz und -qualität. Neben der Notwendigkeit, THDi und THDu gesamthaft unter die durch die Netzqualitätsstandards vorgegebenen Grenzwerte zu senken, mussten einige andere Aspekte berücksichtigt werden. Messungen ergaben, dass insbesondere die 5. Harmonische und eine Reihe höherer Frequenzen über der 40. Harmonischen reduziert werden mussten, um Risiken im Hinblick auf Funktionalität und Lebensdauer der Geräte auszuschliessen. Denn wie bereits erwähnt, sind ein Anlagenausfall oder Probleme innerhalb der biologischen Stufe mit grossen Problemen und erheblichen Kosten verbunden.
Lösung: Einsatz von aktiven Filtern
Zwei aktive Oberschwingungsfilter der neuen Ecosine-Active-Sync-Serie von Schaffner wurden installiert, um die genannten Probleme zu lösen und eine energieeffiziente und zuverlässige Wasser- und Abwasseraufbereitung zu gewährleisten. Neben den bekannten aktiven Oberschwingungsfiltern mit dem brandneuen und einzigartigen Sync-Modul war die Projektkooperation zwischen den Zase-Ingenieuren und den Experten für eine gute Power-Quality der Firmen Schaffner und Atlas Umwelttechnik der Schlüssel zu einer erfolgreichen Lösung.
Auf die Frage, warum das Projekt zu einem Erfolg wurde, teilt Atlas Umwelttechnik mit: «Als Schaffner-Partner und Ingenieure für Power-Quality haben wir gemeinsam mit dem Kunden, den Schaffner-Ingenieuren und der beauftragten Firma zur Beurteilung der Netzqualität alle Aspekte der gegebenen und anspruchsvollen Probleme erkannt und gelöst. Wir haben als Team Fachwissen, Professionalität und Flexibilität bewiesen, und die Kundenbedürfnisse konnten mit unserer Lösung voll erfüllt werden.»
Ergebnis: Hohe Zuverlässigkeit
Es wurden Power-Quality-Messungen von einer akkreditierten Ingenieurfirma durchgeführt, um die Leistung der installierten aktiven Oberschwingungsfilter zu überprüfen. Die Abbildungen 1 bis 4 fassen die Messergebnisse zusammen und vergleichen die Oberschwingungen und Wellenformen von Spannung und Strom unter den Betriebsbedingungen mit und ohne aktive Oberschwingungsfilter.
Die kumulierten Messergebnisse zeigen, dass die aktiven Oberschwingungsfilter den Gesamtoberschwingungsgehalt im elektrischen System unter Einhaltung der erforderlichen Normen und Kundenanforderungen hinsichtlich der Anwendungszuverlässigkeit erfolgreich reduziert haben. Seit die aktiven Oberschwingungsfilter in Betrieb sind, erfüllt die Anlage sowohl alle Vorgaben hinsichtlich Oberschwingungsgehalt von Spannung und Strom als auch die Vorgaben hinsichtlich der einzelnen Oberschwingungsamplituden, die dabei alle unterhalb vorgegebener Grenzen und Gefahrenpegel für die Anlage liegen. Somit ist die Wasseraufbereitungsanlage hinsichtlich der Power-Quality geschützt und erfüllt gleichzeitig die Anforderungen in Bezug auf die energieeffiziente Nutzung moderner Technologien.
schaffner.com