Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung in Kläranlagen-Belüftungssystemen: Überprüfung und technische Ansätze

Übersicht über Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung von Belüftungssystemen in Kläranlagen

Bis Ende 2020 verfügte China über 4.326 kommunale Abwasseraufbereitungsanlagen (WWTPs) auf und über der Ebene, die jährlich 65,59 Milliarden Kubikmeter Abwasser behandeln, mit einem jährlichen Stromverbrauch von 33,77 Milliarden kWh, was 0,45 % des gesamten nationalen Stromverbrauchs entspricht. Im Jahr 2020 betrug der Einheitsstromverbrauch pro Kubikmeter behandeltem Wasser 0,405 kWh/m³ für Kläranlagen, die den Standard der Klasse A oder höher des „Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plants“ (GB 18918-2002) umsetzen, und 0,375 kWh/m³ für diejenigen, die Standards unterhalb der Klasse A umsetzen. Diese Zahlen liegen deutlich über dem Durchschnitt in entwickelten Ländern. Obwohl die durchschnittliche Konzentration der einströmenden Schadstoffe in chinesischen Kläranlagen weniger als 50 % derjenigen in entwickelten Ländern beträgt, ist der Stromverbrauch pro entferntem Schadstoff mindestens 100 % höher. Daher besteht in Chinas Kläranlagen weiterhin ein erhebliches Potenzial für Energieeinsparungen und CO2-Reduzierung.

Die Kohlenstoffemissionen von Kläranlagen umfassen direkte und indirekte Emissionen. Gemäß der „Technical Specification for Low-Carbon Operation Evaluation of Wastewater Treatment Plants“ (T/CAEPI 49-2022) bestehen direkte Kohlenstoffemissionen hauptsächlich aus CH₄, N₂O und CO₂ aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Zu den indirekten Emissionen zählen jene, die mit eingekauftem Strom, Wärme und Chemikalien verbunden sind. Gemäß der Definition des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) wird CO₂, das durch den biologischen Abbauprozess bei der Abwasseraufbereitung entsteht, nicht in die Bilanzierung der CO2-Emissionen einbezogen. Unter den verschiedenen Kohlenstoffemissionselementen in Kläranlagen hat der Stromverbrauch den größten Anteil. Jiang Fuhai et al. fanden anhand einer Stichprobe von 10 Kläranlagen heraus, dass der Anteil des Stromverbrauchs an den Kohlenstoffemissionen zwischen 31 % und 64 % lag. Hu Xiang et al. berichteten bei der Analyse von 22 Kläranlagen im Chaohu-See-Becken, dass die Kohlenstoffemissionen aus dem Stromverbrauch 61,55 % bis 73,56 % ausmachten. Je niedriger die Zulaufkonzentration und je höher der Abwasserstandard, desto höher ist der Anteil der direkten Kohlenstoffemissionen, insbesondere jene aus dem Stromverbrauch. Belüftungssysteme verbrauchen über 50 % des gesamten Stroms einer Kläranlage. Die betriebliche Wirksamkeit von Belüftungssystemen wirkt sich direkt auf die Entfernung von Stickstoff und Phosphor aus. Übermäßige Belüftung führt zu einem unnötigen Verbrauch endogener Kohlenstoffquellen im Abwasser, verringert die Effizienz der biologischen Stickstoff- und Phosphorentfernung und erhöht dadurch die Dosierung externer Kohlenstoffquellen und Phosphorentfernungschemikalien, was wiederum die Kohlenstoffemissionen aus dem Chemikalienverbrauch erhöht. Folglich ist die Energieeinsparung in Belüftungssystemen der Schlüssel zur CO2-Reduzierung in Kläranlagen, weshalb die Erforschung energiesparender Technologien für Belüftungssysteme von großer Bedeutung ist.

1. Gründe für den hohen Energieverbrauch in Belüftungssystemen chinesischer Kläranlagen

1.1 Die tatsächliche Zuflusslast ist geringer als die Auslegungslast

Zu einer geringen Zuflussbelastung zählen sowohl eine geringe Durchflussrate als auch eine geringe Schadstoffkonzentration. Dies ist eine Hauptursache für übermäßige Belüftung. Über-Belüftung erhöht nicht nur den Stromverbrauch, sondern erschöpft auch übermäßig endogene Kohlenstoffquellen im Abwasser und erhöht die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in anaeroben und anoxischen Tanks, was die Entfernung von Stickstoff und Phosphor beeinträchtigt. Dies erfordert höhere Dosierungen von Kohlenstoffquellen und Chemikalien zur Phosphorentfernung, was zu einem Anstieg der damit verbundenen Kohlenstoffemissionen führt.

1.1.1 Niedrige Durchflussrate

Typischerweise erreicht der Zufluss in den ersten Jahren nach dem Bau einer Kläranlage häufig nicht die vorgesehene Kapazität, da die Stadtentwicklung oder der Bau eines Abwassernetzes zurückbleiben. Darüber hinaus ist in Gebieten mit Mischwassersystemen oder Regionen mit starker Vermischung von Regenwasser und Abwasser der Durchfluss bei trockenem{1}Wetter deutlich geringer als bei nassem{2}Wetter, was zu großen Durchflussschwankungen führt. Dies erfordert eine präzisere Regulierung und Kontrolle der Belüftungsraten; andernfalls kommt es häufig zu einer Überbelüftung in Zeiten mit geringem-Durchfluss, was sich auf die Effizienz der Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorentfernung auswirkt und sowohl den Strom- als auch den Chemikalienverbrauch erhöht.Abbildung 1zeigt die Schwankungen des Abwasseraufbereitungsvolumens in der Stadt Changsha zwischen Trocken- und Regenzeit. Das Behandlungsvolumen in der Regenzeit-ist 30–40 % höher als in der Trockenzeit. Saisonale Schwankungen des Behandlungsvolumens erfordern eine präzisere Steuerung des Belüftungssystems.

1.1.2 Geringe Zuflusskonzentration

Die tatsächlich einströmenden Schadstoffkonzentrationen in Chinas kommunalen Kläranlagen liegen im Allgemeinen deutlich unter den Auslegungswerten. Beim Entwurf von Kläranlagen basiert die Qualität des Zuflusses in der Regel auf mittel-bis-langfristigen-Prognosen für vollständige Abwassernetze. Gemäß dem „Standard for Design of Outdoor Wastewater Engineering“ (GB 50014-2021) wird der fünf-tägige biochemische Sauerstoffbedarf (BSB₅) für häusliches Abwasser mit 40–60 g/(Person·Tag) berechnet, im Allgemeinen sind es 40 g/(Person·Tag). Bei einem Pro-Kopf-Abwasserausstoß von 200–350 l/(Person·d) in den meisten Städten liegt die geplante BSB₅-Konzentration typischerweise zwischen 110 und 200 mg/l. Statistiken zeigen, dass 68 % der Kläranlagen in China einen tatsächlichen jährlichen durchschnittlichen BSB₅ von weniger als 100 mg/L haben, wobei 40 % einen jährlichen Durchschnitt von weniger als 50 mg/L haben. Unter dem Gesichtspunkt der Konzentration des Zuflusses im Verhältnis zur erforderlichen Belüftung verfügen die meisten chinesischen Kläranlagen über Belüftungssysteme, die mit einem „übergroßen Motor für einen kleinen Wagen“ ausgelegt sind und -mit Gebläsen mit hoher-Kapazität konfiguriert sind, während der tatsächliche Luftbedarf gering ist. Diese Konfiguration führt leicht zu einer Überbelüftung und einem erhöhten Energieverbrauch.

1.2 Unangemessene Konfiguration der Anzahl der Belüftungsgeräte

Viele Kläranlagen haben die Anzahl der Belüftungsgeräte unangemessen konfiguriert, da häufige Betriebsbedingungen mit geringer -Last nicht berücksichtigt wurden. Beispielsweise konfigurieren viele kleine und mittelgroße Kläranlagen typischerweise Gebläse in einer „2-Betriebs-+ 1Standby“-Konfiguration (insgesamt 3) im Gebläseraumdesign, was unter den Auslegungsbedingungen für Fluss und Qualität optimal ist. Bei geringer Zulauflast kann jedoch der Betrieb auch nur eines Gebläses mit minimaler Leistung zu einer Überbelüftung und einem erhöhten Stromverbrauch führen. Durch die Installation von Frequenzumrichtern (VFDs) oder anderen Mitteln zur Reduzierung der Luftzufuhr kann zwar eine übermäßige Belüftung vermieden werden, diese Maßnahmen können jedoch dazu führen, dass der Betrieb des Gebläses aus der Hocheffizienzzone verschoben wird, wodurch die Effizienz verringert und Energie verschwendet wird. Angesichts der im Allgemeinen geringen Zuflusskonzentrationen sollten Strategien wie die Erhöhung der Anzahl der Gebläse bei gleichzeitiger Reduzierung der Kapazität der einzelnen Einheiten in Betracht gezogen werden, um den Anforderungen an die Regulierung des Luftbedarfs in Zeiten niedriger -Last gerecht zu werden. In der Vergangenheit führten begrenzte Budgets und die hohen Kosten importierter Hochleistungsgebläse zu weniger Gerätekonfigurationen. Mit der Weiterentwicklung der Hochleistungsgebläsetechnologie für Privathaushalte und reduzierten Kosten sind die Bedingungen nun günstig für die Optimierung von Gebläsekonfigurationen, um Energieeinsparungen und CO2-Reduzierung zu erreichen.

1.3 Geringe Effizienz der Belüftungsausrüstung

Einige ältere Kläranlagen, die mit der Technologie ihrer Zeit gebaut wurden, verwenden Belüftungsgeräte mit niedrigem{0}}Wirkungsgrad und hohem-Energieverbrauch-. Nach aktuellen Technologie- und Energieeffizienzstandards gelten Geräte wie Roots-Gebläse, mehrstufige Niedriggeschwindigkeits-Zentrifugalgebläse, Scheibenbelüfter und Bürstenbelüfter als niedrig-effizient und liegen typischerweise zwischen 40 % und 65 % und sind 15 % bis 40 % niedriger als moderne Hochgeschwindigkeits-Zentrifugalgebläse. Darüber hinaus führt in Kläranlagen mit feinblasiger diffuser Belüftung in anaeroben -anoxischen-oxischen (A₂/O) oder anoxisch-oxischen (A/O) Prozessen die Alterung oder Verstopfung der Diffusoren zu einer Verringerung der Sauerstoffübertragungseffizienz und einem erhöhten Widerstand, wodurch der Energieverbrauch des Gebläses steigt.

1.4 Unangemessene Konfiguration von Mischern in biologischen Tanks

In Oxidationsgräben mit Oberflächenbelüftern übernimmt das Gerät sowohl Belüftungs- als auch Misch-/Schiebefunktionen. Dies ist unter Auslegungslastbedingungen eine sinnvolle Auslegung. Unter Niedriglastbedingungen kann es jedoch erforderlich sein, die Belüftung zu reduzieren oder zu stoppen. Um jedoch ein Absetzen des Schlamms oder die Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen zu verhindern, muss eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten werden, was einen kontinuierlichen Betrieb der Belüfter erzwingt und zu einer Überbelüftung, schlechter Nährstoffentfernung und Energieverschwendung führt. Für einen energieeffizienteren Betrieb bei geringer Last sollten Oxidationsgräben mit richtig konfigurierten Tauchrührwerken ausgestattet sein.

Bei A₂/O- und A/O-Prozessen sind aerobe Tanks in der Regel vollständig mit feinen Blasendiffusoren ohne spezielle Mischer abgedeckt, wobei auf eine ausreichende Belüftung zur Verhinderung von Ablagerungen geachtet wird. Bei geringer Belastung kann eine Reduzierung der Belüftung oder die Einführung einer intermittierenden Belüftung zur Vermeidung einer Über{2}}belüftung leicht zum Absetzen von Schlamm führen, was die Behandlung beeinträchtigt. Um bei geringer Belastung effizienter zu arbeiten, sollten A₂/O- und A/O-Aerobic-Tanks den Einbau geeigneter Mischer in Betracht ziehen.

2. Technische Ansätze zur Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung in Kläranlagenbelüftungssystemen

2.1 Ersatz durch hocheffiziente -Belüftungsgeräte

Kläranlagen, die immer noch Geräte mit geringem Wirkungsgrad wie Roots-Gebläsen, mehrstufigen Zentrifugalgebläsen mit niedriger Drehzahl{{2}, Scheibenbelüftern oder Bürstenbelüftern verwenden, oder Anlagen mit stark veralteter und ineffizienter Ausrüstung, sollten Energieeffizienzbewertungen unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und CO2-Reduzierung durchführen und diese rechtzeitig durch neue, hocheffiziente Modelle ersetzen. Derzeit weisen Hochgeschwindigkeitsgebläse wie ein-Hochgeschwindigkeits-Zentrifugalgebläse, Magnetlagergebläse und Luftlagergebläse, die in großen Kläranlagen eingesetzt werden, typischerweise Wirkungsgrade zwischen 80 % und 85 % auf. Allerdings mangelt es auf dem Markt derzeit an Produkten für Hochgeschwindigkeits-Radialgebläse mit kleiner -Kapazität. Kläranlagen mit Kapazitäten unter 2.000 m³/Tag sind immer noch auf weniger effiziente Geräte wie Roots-Gebläse angewiesen, wobei die Wirkungsgrade im Allgemeinen zwischen 40 % und 65 % liegen, was auf ein erhebliches Verbesserungspotenzial hinweist. Daher ist die Entwicklung effizienterer kleiner -Belüftungsgeräte für die Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung in kleinen Kläranlagen von Bedeutung.

2.2 Umstellung von Oberflächenbelüftung auf feinblasige, diffuse Belüftung

Bei geeigneter Wassertiefe ist die feinblasige diffuse Belüftung-energieeffizienter als die Oberflächenbelüftung. Die Umwandlung von Oxidationsgräben von der Oberflächenbelüftung in eine feinblasige, diffuse Belüftung kann zu guten energiesparenden Ergebnissen führen. Durch durchgeführte Nachrüstungsprojekte werden durch solche Umbauten nicht nur erhebliche Energieeinsparungen erzielt, sondern auch die Effizienz der biologischen Nährstoffentfernung verbessert. In der Studie von Chen Chaos wurde festgestellt, dass nach der Umstellung einer Kläranlage der Gesamtstromverbrauch um 24,7 % sank, während die Entfernungsraten für Ammoniakstickstoff, CSB und Gesamtphosphor um 30,39 %, 5,39 % bzw. 2,09 % stiegen. Xie Jici et al. berichteten über Energieeinsparungen von 0,09–0,12 kWh/m³ nach einer ähnlichen Umwandlung, mit deutlicher Verbesserung der Effizienz der biologischen Nährstoffentfernung. Bei der feinblasigen Belüftung korreliert die Sauerstoffübertragungseffizienz linear positiv mit der Wassertiefe. Unterhalb einer bestimmten kritischen Tiefe kann die Effizienz geringer sein als die der Oberflächenbelüftung. Im Allgemeinen gilt eine Wassertiefe von mehr als 4 m als geeignete Bedingung für die Umwandlung von Oxidationsgräben in eine feinblasige diffuse Belüftung.

3. Technische Ansätze zur Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung in Kläranlagenbelüftungssystemen

3.1 Ersatz durch hocheffiziente -Belüftungsgeräte

Kläranlagen, die immer noch Geräte mit geringem Wirkungsgrad wie Roots-Gebläsen, mehrstufigen Zentrifugalgebläsen mit niedriger Drehzahl{{2}, Scheibenbelüftern oder Bürstenbelüftern verwenden, oder Anlagen mit stark veralteter und ineffizienter Ausrüstung, sollten Energieeffizienzbewertungen unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und CO2-Reduzierung durchführen und diese rechtzeitig durch neue, hocheffiziente Modelle ersetzen. Derzeit weisen Hochgeschwindigkeitsgebläse wie ein-Hochgeschwindigkeits-Zentrifugalgebläse, Magnetlagergebläse und Luftlagergebläse, die in großen Kläranlagen eingesetzt werden, typischerweise Wirkungsgrade zwischen 80 % und 85 % auf. Allerdings mangelt es auf dem Markt derzeit an Produkten für Hochgeschwindigkeits-Radialgebläse mit kleiner -Kapazität. Kläranlagen mit Kapazitäten unter 2.000 m³/Tag sind immer noch auf weniger effiziente Geräte wie Roots-Gebläse angewiesen, wobei die Wirkungsgrade im Allgemeinen zwischen 40 % und 65 % liegen, was auf ein erhebliches Verbesserungspotenzial hinweist. Daher ist die Entwicklung effizienterer kleiner -Belüftungsgeräte für die Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung in kleinen Kläranlagen von Bedeutung.

3.2 Umstellung von Oberflächenbelüftung auf feinblasige, diffuse Belüftung

Bei geeigneter Wassertiefe ist die feinblasige diffuse Belüftung-energieeffizienter als die Oberflächenbelüftung. Die Umwandlung von Oxidationsgräben von der Oberflächenbelüftung in eine feinblasige, diffuse Belüftung kann zu guten energiesparenden Ergebnissen führen. Durch durchgeführte Nachrüstungsprojekte werden durch solche Umbauten nicht nur erhebliche Energieeinsparungen erzielt, sondern auch die Effizienz der biologischen Nährstoffentfernung verbessert. In der Studie von Chen Chaos wurde festgestellt, dass nach der Umstellung einer Kläranlage der Gesamtstromverbrauch um 24,7 % sank, während die Entfernungsraten für Ammoniakstickstoff, CSB und Gesamtphosphor um 30,39 %, 5,39 % bzw. 2,09 % stiegen. Xie Jici et al. berichteten über Energieeinsparungen von 0,09–0,12 kWh/m³ nach einer ähnlichen Umwandlung, mit deutlicher Verbesserung der Effizienz der biologischen Nährstoffentfernung. Bei der feinblasigen Belüftung korreliert die Sauerstoffübertragungseffizienz linear positiv mit der Wassertiefe. Unterhalb einer bestimmten kritischen Tiefe kann die Effizienz geringer sein als die der Oberflächenbelüftung. Im Allgemeinen gilt eine Wassertiefe von mehr als 4 m als geeignete Bedingung für die Umwandlung von Oxidationsgräben in eine feinblasige diffuse Belüftung.

3.3 Intermittierende Belüftungstechnologie

Bei Kläranlagen mit geringen Zuflusskonzentrationen behebt die intermittierende Belüftung mit kontinuierlichem{0}}Fluss effektiv Probleme der schlechten Nährstoffentfernung und des hohen Energieverbrauchs, die durch Überbelüftung verursacht werden. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen Zu- und Abfluss, während das Belüftungssystem in Zyklen mit Ein- und Ausschalten der Belüftung arbeitet. Im Anschluss an die Forschungen von ARAKI et al. zur intermittierenden Belüftung zur Stickstoffentfernung in Oxidationsgräben aus dem Jahr 1986 haben viele Wissenschaftler experimentelle Studien durchgeführt. Hou Hongxun et al. führte einen groß angelegten Versuch in einer 100.000 m³/d-Wärmeanlage mit intermittierender kontinuierlicher Durchflussbelüftung in einem Oxidationsgraben durch und erzielte dabei eine Steigerung der gesamten Stickstoffentfernung um 20 %, eine Steigerung der gesamten Phosphorentfernung um 49 % und eine Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs der Anlage um 21 %. He Quan et al. stellten in einem 40.000 m³/Tag-Oxidationsgrabenversuch mit einem 2-stündigen Ein-/2{31}}Stunden-Aus-Zyklus fest, dass die intermittierende Belüftung im Vergleich zur kontinuierlichen Belüftung 42 % an Belüftungsenergie einsparte, die Gesamtstickstoffentfernung um 9,6 % und die Gesamtphosphorentfernung um 6,9 % unter Winterbedingungen mit niedrigen Temperaturen steigerte. Zheng Wanlin et al. konnten in einem 40.000 m³/Tag A₂/O-Prozessversuch mit einem 3-stündigen Ein-/3-Stunden-Aus-Zyklus eine stabile, standardkonforme Abwasserqualität aufrechterhalten und gleichzeitig 18,3 % des Stromverbrauchs einsparen. Derzeit sind die groß angelegten Anwendungen der intermittierenden Belüftung mit kontinuierlichem Durchfluss noch begrenzt, und es bleiben noch einige technische Herausforderungen bestehen.

Bei A₂/O-Prozessen mit feinblasiger Belüftung schränken zwei Faktoren die breite Anwendung der intermittierenden Belüftung ein. Erstens erzeugen Hochgeschwindigkeits-Radialgebläse beim Start einen scharfen Lärm mit hohem{3}Dezibel; Häufiges Radfahren bei intermittierendem Betrieb führt zu Lärmbelästigung. Zweitens führen häufige Start-{5}}Stoppzyklen für Magnet-/Luftlagergebläse dazu, dass die berührungslosen Lager wiederholt das Gehäuse berühren, was leicht zu Lagerschäden, erhöhten Ausfallraten und einer verkürzten Lebensdauer führt.

Bei der intermittierenden Belüftung von Oxidationsgräben oder A₂/O-Prozessen muss eine ausreichende Mischgeschwindigkeit während Nicht{0}}Belüftungsperioden sichergestellt werden, was möglicherweise zusätzliche Mischer erfordert, um ein Absetzen des Schlamms zu verhindern. Die Ammoniak-Stickstoffkonzentrationen können bei fehlender -Belüftung schnell ansteigen, sodass die Gefahr einer sofortigen Überschreitung besteht. Daher ist weitere Forschung erforderlich, um Belüftungszyklen wissenschaftlich festzulegen und anzupassen, um die Energieeinsparungen und die Schadstoffentfernung zu verbessern und gleichzeitig eine sofortige Überschreitung des Ammoniak-Stickstoffgehalts zu vermeiden.

Die Besorgnis der Kläranlagen über einen möglichen unmittelbaren Überschuss an Ammoniakstickstoff ist ein großes Hindernis für die breite Anwendung der intermittierenden Belüftung. Im Januar 2022 veröffentlichte das Ministerium für Ökologie und Umwelt eine Konsultation zu einem Änderungsentwurf zu GB 18918-2002, in dem vor allem die Hinzufügung maximal zulässiger Grenzwerte für Einzelmessungen vorgeschlagen wurde. Diese vorgeschlagenen Einzelmessgrenzwerte liegen deutlich über den ursprünglichen Tagesdurchschnittsgrenzwerten, während die Tagesdurchschnitte unverändert bleiben. Beispielsweise wäre für den Grad-A-Standard eine Einzelmessung unter 10 mg/L (15 mg/L unter 12 Grad) akzeptabel, wenn der Tagesdurchschnitt unter 5 mg/L (8 mg/L unter 12 Grad) bleibt. Wenn diese Änderung umgesetzt wird, könnte sie dazu beitragen, regulatorische Bedenken hinsichtlich der unmittelbaren Überschreitung durch intermittierende Belüftung auszuräumen und ihre Anwendung in Oxidationsgrabenprozessen zu erleichtern.

3.4 Präzise Belüftungstechnologie

Die Durchflussraten und Zuflusskonzentrationen der Kläranlage schwanken erheblich, sogar im Laufe des Tages, was zu einem schwankenden Luftbedarf führt. Sich ausschließlich auf manuelle, erfahrungsbasierte-Einstellungen zu verlassen, erschwert eine präzise Steuerung und kann die Stabilität der Abwasserqualität beeinträchtigen. Mit Fortschritten bei Big Data und künstlicher Intelligenz ist das Konzept der präzisen Belüftung entstanden. In einigen Kläranlagen wurde eine präzise Belüftungstechnologie eingesetzt, die in der Regel zu Energieeinsparungen von 10–20 % bei Belüftungssystemen führt. Die Kombination einer präzisen Belüftung mit anderen Prozessmodifikationen kann zu besseren Ergebnissen führen. Zhu Jie et al. implementierte eine präzise Nachrüstung der Belüftung in einer mehrstufigen Kläranlage mit A/O-Prozess und erzielte eine Energieeinsparung von 49,8 % im Belüftungssystem. Präzise und intelligente Belüftung stellen wichtige Zukunftsrichtungen zur Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung dar. Derzeit bestehen Einschränkungen hinsichtlich der Echtzeitfähigkeit und Genauigkeit der Datenerfassung und -analyse für diese Systeme. Es sind weitere technologische Durchbrüche bei der Echtzeit--präzisen Steuerung von Gebläsen und Ventilen sowie der genauen Luftverteilung erforderlich.

4. Fazit

Energieeinsparungen in Belüftungssystemen sind der Schlüssel zur Kohlenstoffreduzierung in Kläranlagen. Der Hauptgrund für den hohen Energieverbrauch in chinesischen Kläranlagen-Belüftungssystemen ist die geringe Zuflussbelastung, die leicht zu Überbelüftung, Stromverschwendung und steigenden Kohlenstoffemissionen sowohl durch Strom als auch durch Chemikalien führt. Weitere Gründe sind veraltete/gering-effiziente Geräte und eine unangemessene Konfiguration der Belüftungs- und Mischgeräte. Wirksame Mittel zur Energieeinsparung und CO2-Reduktion umfassen den Austausch von Belüftungsgeräten mit niedrigem Wirkungsgrad durch hocheffiziente Belüftungsgeräte, die Umstellung der Oberflächenbelüftung auf eine diffuse Belüftung mit feinen Blasen und die Anwendung von Technologien wie intermittierender Belüftung mit kontinuierlichem Durchfluss und präziser Belüftung.