In Deutschland sind Kläranlagen die größten kommunalen Stromverbraucher. Eine Studie vom Umweltbundesamt (Haberkern, 2008) weist darauf hin, dass im Falle einer reinen energetischen Optimierung eine mittlere Stromeinsparung von 10 bis 20% vom Gesamtstrombedarf erwartet werden kann. Ziel des Vorhabens ist die ganzheitliche Optimierung der biologischen Reinigungsstufe von Kläranlagen durch eine anlagenspezifische Optimierung der Verfahrenstechnik, die Auswahl energieeffizienter Maschinentechnik und die Entwicklung intelligenter Regelungskonzepte. Im Rahmen dieses Projektes wird die Fragestellung der energieeffizienten Maschinentechnik für die biologische Reinigungsstufe mit Hilfe von Grundlagenuntersuchungen zur Beckendurchströmung beantwortet. Anhand weiterer Studien erfolgt eine Kalibrierung von biochemischen Modellgleichungen inklusive eines Modellierungsansatzes für die Lachgasemissionen. Mit den erzielten Ergebnissen wird eine integrale hydraulisch-verfahrenstechnische Simulationsumgebung entwickelt, welche mit Messungen auf realen Kläranlagen validiert wird. Diese integrale Simulationsumgebung ermöglicht eine verfahrenstechnische und energetische Optimierung des Belebtschlammverfahrens und ist Basis zur Entwicklung intelligenter Regelungskonzepte. Aufgrund des dargelegten ganzheitlichen Optimierungsansatzes erwarten wir eine deutliche Energieeinsparung auf Kläranlagen bei gleichzeitiger Reduzierung der akkumulierten Treibhausgasemission, ohne die Ablaufqualität des gereinigten Abwassers zu mindern. Vielmehr kann der integrale Ansatz zukünftig zur Verbesserung der Ablaufqualität dienen, um gegebenenfalls zukünftige, gesetzliche Anforderungen zu erfüllen.
