Doch Wien ist mittlerweile auch auf einem weiteren Gebiet ein Vorbild für andere Metropolen: Die Abwasserreinigung. Wien verfügt mit der erweiterten Hauptkläranlage Wien über eine der modernsten und effektivsten Kläranlagen Europas und sorgt damit für einen aktiven Gewässerschutz. Davon profitieren nicht nur die 1,6 Millionen Wiener Bürger, sondern auch der unmittelbar flussabwärts angrenzende Nationalpark Donau-Auen. Um die Qualität der Wiener Flüsse, insbesondere der Donau, zu verbessern, haben die Entsorgungsbetriebe Simmering in nur 5 Jahren die bestehende Anlage mit einer zweiten biologischen Reinigungsstufe ausgebaut. Mit dabei ist auch Antriebstechnologie von Danfoss. Im neu errichteten Zwischenpumpwerk - der Schnittstelle am Übergang zum erweiterten Teil der Kläranlage - steuern VLT® 8000 Frequenzumrichter die Abwasser- und Rücklaufschlammpumpen. Erst mit der zweiten biologischen Stufe werden die Weichen für einen verbesserten Gewässerschutz der Donau unterhalb von Wien gestellt.
Wiens Bevölkerung, die Gewerbe- und Industriebetriebe verbrauchen pro Tag etwa 500.000 m³ Trinkwasser, an Spitzentagen sind es sogar bis zu 600.000 m³. Jeder Mensch verbraucht täglich ungefähr 150 Liter Trinkwasser, wobei davon aber nur 3 Liter getrunken werden. Insgesamt entstehen so im Jahr 200 Millionen Kubikmeter Abwasser, davon 75 Prozent in Haushalten und Industrie, und 25 Prozent in Form von Regenwasser, das bei Niederschlägen über versiegelte Flächen in die Kanalisation geleitet wird. Über das 2300 km lange und weit verzweigte Kanalnetz - eine Strecke von Wien bis Lissabon - gelangt das Abwasser nach Simmering in die Hauptkläranlage Wien, dem tiefsten Punkt Wiens. 1980 wurde sie als mechanisch-biologische Kläranlage in Betrieb genommen und 2005, nach nur 5-jähriger Bauzeit, mit einer zweiten biologischen Stufe erweitert. Gestiegene Anforderungen an den Umweltschutz, die 1996 in der Novellierung der 1. Abwasseremissionsverordnung (1.AEV) mit strengeren Emissionsgrenzwerten und besseren Mindestwirkungsgraden festgelegt wurden, machten den Ausbau notwendig.
Bestehende Kläranlage: Mechanische und biologische Reinigung
Nach dem Eintreffen des Abwassers in der Hauptkläranlage Wien werden zuerst in der mechanischen Reinigung, die aus den Behandlungsschritten Schotterfang, Rechenanlage und Sandfang besteht, die groben Feststoffe aus dem Abwasser entfernt. Je nach Verschmutzungsgrad und Abwassermenge werden etwa 20 Tonnen an Feststoffen jeden Tag aus dem Abwasser entnommen und anschließend thermisch entsorgt. Mit dem Schneckenpumpwerk, das zwischen Schotterfang und Rechenanlage liegt, wird das Abwasser 5 Meter in die Höhe gehoben, damit es anschließend im freien Gefälle durch die bestehende Anlage fließen kann. Die letzte Station der mechanischen Reinigung ist die Vorklärung, in der auch feinste Teilchen zu Boden sinken und als Primärschlamm von der Beckensohle abgezogen und in die Eindicker gepumpt werden. Eine Menge von 120 Tonnen an feinen Feststoffen wird täglich durch die Vorklärung aus dem Abwasser entfernt, das einem Gewicht von 110 Kleinwagen entspricht. Damit ist das Wiener Abwasser aber erst zu 30 Prozent gereinigt. Nun ist es Aufgabe der beiden biologischen Stufen, die gelösten Inhaltsstoffe mit Hilfe von Mikroorganismen abzubauen damit die gesetzlichen Anforderungen bezüglich Reinigungsleistung und Grenzwerte an das gereinigte Abwasser eingehalten werden.
In der ersten biologischen Stufe, die aus Belebungs- und Zwischenklärbecken besteht, startet die biologische Reinigung der Abwässer. Wie auch beim natürlichen Prozess bei der „Selbstreinigung von Gewässern“ nehmen Mikroorganismen die Abwasserinhaltsstoffe als Nahrung auf, speichern diese und zerlegen sie in ihre Bestandteile. Dadurch findet ein laufender Abbau der Verunreinigungen aus dem Abwasser statt der zu einer ständigen Vermehrung der Mikroorganismen führt. Jeden Tag wird ein Zuwachs von etwa 50 Tonnen Biomasse aus dem Reinigungsprozess abgezogen und zu den Eindickern gepumpt. Gemeinsam mit dem Primärschlamm wird der biologische Überschussschlamm nach der Entwässerung abschließend thermisch entsorgt. Für den biologischen Abbau der Verunreinigungen benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff, der durch die Belüftungseinrichtung (Kreiselbelüfter) zugeführt wird. Durch die hohe Anzahl von Mikroorganismen, die als Belebtschlamm bezeichnet werden, und deren intensive Belüftung läuft der Abbauvorgang jedoch um ein Vielfaches schneller und vor allem wesentlich effektiver als in der Natur ab. Das biologisch vorgereinigte Abwasser gelangt mit den Mikroorganismen in die Zwischenklärbecken wo sich der Belebtschlamm unter Einfluss der Schwerkraft absetzt und sich dadurch vom Abwasser trennt. Der abgesetzte Belebtschlamm wird wieder in die Belebungsbecken zurückgepumpt wo er erneut auf mechanisch gereinigtes Abwasser trifft und abermals am Reinigungsprozess teilnimmt. Nach der ersten Reinigungsstufe sind etwa 75 Prozent des Kohlenstoffs, aber nur 30 Prozent des Stickstoffs entfernt.
Wichtige Verbindung: Das Pumpwerk zwischen erster und zweiter Stufe
Bevor die biologische Reinigung im neuen, erweiterten Anlagenteil ein zweites Mal beginnt, fließt das vorgereinigte Abwasser in das verfahrenstechnisch wichtige Zwischenpumpwerk, die Schnittstelle zwischen erster und zweiter biologischer Reinigungsstufe. Hier sorgen acht vertikal eingebaute Propellerpumpen dafür, das pro Sekunde bis zu 18.000 Liter Abwasser erneut um fünf Meter auf das Niveau der Erweiterungsstufe gehoben werden. Räumlich getrennt, fördern sechs Propellerpumpen bis zu 13.500 Liter den Rücklaufschlamm um fünf Meter, damit auch der Rücklaufschlamm das Niveau der zweiten Stufe erreicht. Für die Regelung der Drehzahl der Pumpen mit jeweils 250 kW Leistung zeichnen sich VLT® 8000 AUQA Frequenzumrichter verantwortlich. Die erforderliche Drehzahl, die abhängig von der Abwassermenge und der Förderhöhe ist, wird mittels analoger Sollwertvorgabe geregelt. Die Frequenzumrichter sind im Zwischenpumpwerk zentral in einem Schaltraum untergebracht, die übergeordnete Leitstelle ist in der 400m entfernten Schaltwarte am anderen Ende der Kläranlage untergebracht. Nach dem Aufeinandertreffen der beiden Ströme - Abwasser und Rücklaufschlamm - gelangt das Gemisch über ein überdecktes Gerinne in das Verteilbauwerk das für die gleichmäßige Beschickung der 15 Belebungsbecken der zweiten Stufe sorgt. Zweite biologische Stufe – Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor weiter reduzieren Jetzt folgen für das Abwasser 15 weitere Stunden an biologischer Behandlung in der zweiten Stufe. Das Volumen der zweiten Stufe beträgt 370.000 m³ - damit steht das 4-fache gegenüber der ersten Stufe an Beckenvolumen zur Verfügung. Somit dauert die Reinigung auch vier Mal solange wie früher, mit dem Ergebnis das am Ende mehr als 95 Prozent des Kohlenstoffs und mehr als 70 Prozent des Stickstoffs aus dem Abwasser entfernt sind. Auch der Phosphor wird durch ein Fällungsverfahren reduziert, damit der Grenzwert im geklärten Abwasser eingehalten wird. In den Belebungsbecken der zweiten Stufe sorgen 48.000 Tellerbelüfter über eine Druckbelüftung für die Zufuhr von Luftsauerstoff, der von den Mikroorganismen für die Reinigung verbraucht wird. In den 15 nachgeschalteten runden Nachklärbecken, mit einem Durchmesser von 64 Metern, findet die endgültige Klärung des gereinigten Abwassers statt. Nach einer Verweildauer von zwei Stunden fließt das gereinigte Abwasser in den Donaukanal und weiter in die Donau. Mit der zweiten biologischen Stufe wird die Reinigungsleistung der Kläranlage deutlich erhöht und dadurch der entscheidende Schritt für die verbesserte Wasserqualität der Donau erzielt.
Der VLT® 8000 AQUA – zuverlässig und robust
Die Danfoss Frequenzumrichter der Serie VLT 8000 Aqua sind speziell für die Bereiche Wasser- und Abwassertechnik entwickelt. Sie folgen einem sehr einfachen, aber überzeugenden Konzept. Auf unnötige, den Anwender verwirrende Funktionen wurde verzichtet. Alles Wichtige ist bereits eingebaut. So sind in allen VLT 8000 AQUA von 4 bis 400 kW Motorleistung Funkentstörfilter und eine Netzdrossel standardmäßig eingebaut. Ohne zusätzliche Maßnahmen können geschirmte Motorkabel bis 150 m und ungeschirmte bis 300 m Länge angeschlossen werden. Mit der abnehmbaren Klartextbedieneinheit in deutscher Sprache können die Mitarbeiter der Hauptkläranlage Wien die Programmierung des Frequenzumrichters im Display sichern und von VLT® zu VLT® kopieren. Die einfache Umschaltung zwischen Automatik- und Handbetrieb erfolgt mit einem Tastendruck. Neben einer IP 20 Version für den Schaltschrankeinbau sind alle Geräte auch in einem spritzwassergeschützten IP 54 Gehäuse erhältlich und können dann direkt an einer Wand montiert werden.
Gerade bei den größeren Leistungen spielen auch die Abmessungen eine wesentliche Rolle. Durch den Einsatz verlustreduzierter Halbleiterelemente von Danfoss Silicon Power konnten die Abmessungen und das Gewicht der VLT® 8000 AQUA im Leistungsbereich von 110 - 250 kW deutlich reduziert werden. Sie zählen nun in ihrer Leistungsklasse zu den weltweit kleinsten IP54/NEMA12 Antrieben. Kleinere Baugröße und ein deutlich verringertes Gewicht bringen dem Anwender natürlich Vorteile. Sie ermöglichen eine erleichterte Handhabung und sparen Montagefläche bzw. Schaltschrankvolumen. Daneben bringt die Verwendung neuer Ventilatoren eine deutliche Verringerung des Geräuschpegels. Die Anschlüsse aller Kabel erfolgen im Gehäuse. Dabei reduziert die serienmäßig integrierte Kabelschirmverbindung die Installationskosten bei Geräten mit Schutzart IP54. Zudem trägt der Wirkungsgrad von 98% in hohem Maße zur Energieeinsparung bei und senkt aufgrund der geringeren Abwärme den Aufwand für die Klimatisierung des Schaltraums bei den größeren Leistungen.
Ziel erreicht: Ein verbesserter Gewässerschutz
Für den verbesserten und nachhaltigen Gewässerschutz der Donau werden mit der neuen Reinigungsstufe klar und deutlich die Weichen gestellt. Die erhöhte Reinigungsleistung wirkt sich unmittelbar auf die Wasserqualität der Donau unterhalb von Wien aus. Messungen bestätigen, dass die gereinigten Abwässer der Millionenstadt Wien jetzt die Qualität der Donau nicht mehr beeinträchtigen - die Donau verlässt Wien mit der gleichen Gewässergüte wie bei Ihrer Ankunft. Der besondere Stellenwert der Hauptkläranlage Wien wird deutlich wenn man bedenkt, dass Wien durch die Lage zu den „Donau-Auen“ die einzige europäische Hauptstadt ist, an die ein ökologisch wertvoller Nationalpark grenzt.Für das in Österreich bisher bedeutendste Umweltschutzprojekt im Siedlungswasserbau lieferte Danfoss die leistungsfähigen Frequenzumrichter und konnte so zur Umsetzung der hohen Ziele für den Gewässerschutz beitragen.