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Lesen Sie hier redaktionelle Beiträge sowie Pressemitteilungen der INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG.

Retrofit für Denitrifikationsbecken

By Pressemeldungen
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Kosteneffizientes Retrofit für Denitrifikationsbecken im laufenden Betrieb bei der Kläranlage Hagen-Boele

Nach der Insolvenz der Kabel Premium Pulp & Paper GmbH übernahm der Ruhrverband die Werkskläranlage der Papierfabrik am Standort Hagen-Boele, Nordrhein-Westfalen. Die Anlage war ursprünglich für Abwasser der Papierindustrie und kommunales Abwasser ausgelegt und musste kurzfristig auf den Betrieb mit ausschließlich kommunalem Abwasser umgestellt werden. Somit entstand die Notwendigkeit, in bestehenden Belebungsbecken unbelüftete Zonen für die Denitrifikation einzurichten, ohne den Anlagenbetrieb länger zu unterbrechen oder umfangreiche bauliche Umbauten vorzunehmen.

Die Anlage verfügt über zwei große Donutbecken, deren äußerer Ring in mehrere Segmente unterteilt ist. Für die neue Prozessführung sollten einzelne dieser Segmente als Denitrifikationszonen betrieben werden. Die Randbedingungen waren anspruchsvoll. Oberhalb des Wasserspiegels stand aufgrund vorhandener Räumerbrücken nur sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung. Für die Umsetzung bestand hoher Zeitdruck. Eine vollständige Entleerung der Becken kam aus betrieblichen und wirtschaftlichen Gründen nicht in Frage.

INVENT entwickelte ein passendes Lösungskonzept, das als Kern den Einsatz von HYPERCLASSIC®-Rührwerken in Kombination mit anlagenspezifisch angepassten Stahlbrücken umfasste. Die vertikale Bauweise der Rührwerke und die kompakte Antriebsausführung ermöglichten den Einbau unter den bestehenden Räumerbrücken, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen. Gleichzeitig konnten die Rührwerke so ausgerichtet werden, dass Zugänglichkeit und Betriebssicherheit unter den beengten Platzverhältnissen gewährleistet blieben.

Die Stahlbrücken waren das zweite zentrale Element des Konzepts. Sie wurden so ausgelegt, dass sie auf vorhandenen Bauwerksstrukturen aufliegen und ohne tiefgreifende Eingriffe in Beton oder Beckenwände montiert werden konnten. Aufwendige Vorarbeiten entfielen und die Montagezeit auf der Anlage wurde deutlich reduziert. Zusätzlich wurden seitliche, offene Konsolen für die Aufnahme der Rührwerke vorgesehen. In Kombination mit den HYPERCLASSIC®-Rührwerken ermöglichte dieses Brückenkonzept die vollständige Installation im befüllten Becken. Die Lastabsetzung und Montage erfolgten über bestehende Strukturen unter Einbindung der vorhandenen Räumerbrücke. Für den Betreiber bedeutete dies eine schnelle Umsetzung bei gleichzeitig überschaubaren Projektkosten.

Die eingesetzten HYPERCLASSIC®-Rührwerke sorgen mit ihrer charakteristischen Geometrie für eine gleichmäßige Strömungsverteilung und eine sichere Suspendierung des Belebtschlamms bei vergleichsweise niedriger Leistungsdichte. Gerade in Denitrifikationszonen ist eine stabile Durchmischung ohne Lufteintrag entscheidend für die Prozesssicherheit.

Die Lösung von INVENT im Überblick:

  • Schnelles und kosteneffizientes Retrofit, ohne Neubau und ohne Stillstand der Becken
  • Installation im befüllten Becken, ermöglicht durch Stahlbrücken und vertikale Hyperboloid-Rührwerke
  • Hohe Energieeffizienz bei sicherer Denitrifikation, niedrige Leistungsdichte bei hoher Umwälzleistung
  • Optimiert für Donutbecken und beengte Einbausituationen, auch unter bestehenden Räumerbrücken
  • Betreiberfreundlich und zukunftssicher, geeignet für kommunale Anforderungen und verschärfte Ablaufwerte ab 2026

Das Projekt Hagen-Boele zeigt exemplarisch, dass eine stabile Denitrifikation auch im Jahr 2026 ein zentrales Element der kommunalen Abwasserbehandlung bleibt, insbesondere bei der Übernahme und Umstellung bestehender Anlagen. Gleichzeitig verdeutlicht es, wie durch intelligente Konzepte vorhandene Becken kurzfristig weitergenutzt und an neue betriebliche Anforderungen angepasst werden können, ohne Neubauten oder längere Stillstandszeiten.

Hier geht's zu unseren innovativen Rührwerken!

In unserem Video stellen wir Ihnen die INVENT Rühr- und Mischtechnik vor

INVENT Video Rühren und Mischen Hyperclassic Rührwerk

HYPERCLASSIC®-Rührwerk Evolution 7

Mit der aktuellen Version HYPERCLASSIC®-Rührwerk Evolution 7 steht die nunmehr siebte, völlig überarbeitete und revolutionär verbesserte Version des klassischen Hyperboloid-Rührwerks zur Verfügung.

5. Februar 2026
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INVENT Technologie bewegt Schwalbachtal

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INVENT Technologie bewegt seit 1997 die KA Schwalbachtal

Die kommunale Kläranlage Schwalbachtal (Bayern) wurde Mitte der 1990er Jahre modernisiert, um die biologische Stufe energieeffizienter und betriebssicherer zu gestalten. 1997 entschied sich der Betreiber für den Einsatz von INVENT-Technologie: ein HYPERCLASSIC®-Rührwerk der ersten Generation zur homogenen Durchmischung und ein E-FLEX®-Membranbelüftungssystem zur feinblasigen Sauerstoffeintragung.

Die Anlage umfasst zwei Belebungsbecken mit jeweils 14,5 m Durchmesser und rund 1.350 m³ Gesamtvolumen. Beide Becken sind als Sequencing Batch Reaktoren (SBR) ausgeführt, die im Dreischichtbetrieb etwa 2.000 m³ Abwasser pro Tag behandeln.

Die originalen Bauteile der Rührwerke von 1997 sind noch immer im Einsatz, lediglich die Getriebemotoren wurden im Laufe der Betriebszeit ersetzt. Welle und Rührkörper aus faserverstärktem Hochleistungspolymer (FRP) gewährleisten eine außergewöhnliche Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit.

Zur Sauerstoffeintragung dienen pro Becken fünf E-FLEX®-Belüftungsmodule, deren Edelstahlrahmen seit der Inbetriebnahme unverändert im Betrieb sind. Die flexibel gelagerten Membranschläuche bewegen sich während der Belüftung und verhindern so Ablagerungen und Fouling. Das erhält einen niedrigen Druckverlust und eine stabile Sauerstoffeintragsleistung bei geringem Gebläseaufwand.

Seit der Inbetriebnahme 1997 läuft das System ohne strukturelle Veränderungen an den FRP-Bauteilen. Im Laufe von fast 30 Jahren waren lediglich zwei Membranaustausche (2008 und 2024) und zwei Motorwechsel erforderlich. Alle Arbeiten konnten mit kurzen Stillstandszeiten und ohne Eingriff in die Beckenstruktur durchgeführt werden.

Die Kombination aus hyperboloider Durchmischung und feinblasiger Belüftung ermöglicht eine schnelle und gleichmäßige Sauerstoffverteilung im gesamten Becken. Dies stabilisiert die biologische Leistung, unterstützt kompakte Belebtschlammflocken und fördert eine effiziente Nitrifikation und Denitrifikation. Im anaeroben Betrieb sichert die charakteristische Strömungsführung eine effiziente Rückverteilung von Restnitraten und somit eine hohe Prozessstabilität.

Drei Jahrzehnte Betrieb ohne Korrosion oder Materialermüdung belegen die mechanische Robustheit und Materialqualität der INVENT Technologien. Das aktuelle HYPERCLASSIC®-Rührwerk Evolution7 und das iGSR®-System für intermittierend betriebene und granular-schlamm-basierte Reaktoren setzen diese Entwicklung fort. Sie werden nach denselben hohen Qualitäts- und Fertigungsstandards gefertigt und kombinieren bewährte Strömungscharakteristik, Materialbeständigkeit und Energieeffizienz als direkte Weiterentwicklung der Technologie, die sich in Schwalbachtal seit 1997 bewährt hat.

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9. Dezember 2025
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Optimierung von MBBRs mit CFD

By Pressemeldungen, Projektbericht, Think Fluid Dynamix

Abbildung 1: Strömungsgeschwindigkeiten, denen die Träger im IFAS-Reaktor ausgesetzt sind

Optimierung von MBBRs mit fortschrittlicher numerischer Strömungssimulation

Kläranlagen stehen kontinuierlich vor den Herausforderungen, ihre Kapazitäten zu erweitern, den Energieverbrauch zu senken und dabei gesetzliche Vorgaben verlässlich zu erfüllen. Wirbelbett-Biofilm-Reaktoren (MBBR) sind attraktiv, da sie auf kleinem Raum eine große biologische Oberfläche bieten: In den kompakten Becken sind Millionen kleiner Trägerelemente suspendiert, auf denen sich ein Biofilm bildet. Wie hoch die Abbauleistung ist, hängt jedoch davon ab, wie gut die Flüssigkeit, die Träger und (in der aeroben Stufe) die Luft miteinander vermischt sind. Die wichtigsten Auslegungsparameter sind die Beckengeometrie, der Füllgrad mit Trägermaterial, die Belüftungsanordnung sowie die Verteilung der Zu- und Ablaufströme – jedes Ungleichgewicht kann zu Totzonen oder hydraulischen Kurzschlüssen führen, die die Leistung beeinträchtigen.

Warum konventionelles CFD unzureichend ist

Klassische Computational Fluid Dynamics-Modelle (CFD) können Wasser- und Luftströme modellieren, aber die feste Phase eines MBBR ist ebenso wichtig. Bei Hunderten von Millionen von Trägern unterschiedlicher Form und Dichte ist die Verfolgung der Bahnen jedes einzelnen Partikels rechnerisch kaum realisierbar. Vereinfachte Ansätze vernachlässigen jedoch die entscheidende Partikeldynamik, weshalb die Simulationen stets durch empirische Daten abgesichert werden müssen, um verlässliche Ergebnisse zu liefern.

CFD-DEM: Kombination von Flüssigkeiten und Partikeln

Die INVENT-Experten von THINK Fluid Dynamix® verbinden CFD mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM). CFD löst die Navier-Stokes-Gleichungen für die Flüssigkeit, während DEM jeden Träger als individuellen Körper behandelt, der sich bewegen, kollidieren und Impuls mit dem Wasser austauschen kann. Da die idealisierten Formen keine komplizierten internen Strukturen aufweisen, wird das Modell in einem Labortank kalibriert:

  • Durchführung von Mischversuchen bei kontrollierten Geschwindigkeiten und Aufzeichnung der Höhe und Verteilung der Trägersuspension.
  • Anpassung der effektiven Dichte, der Reibung und der Restitutionskoeffizienten, bis der virtuelle Tank die physikalischen Ergebnisse wiedergibt.
  • Skalierung des validierten Modells zuverlässig auf Reaktoren in voller Größe.

Abbildung 2: Testbehälter auf der Anlage (links) und der CFD-simulierte Behälter in den Anfangsbedingungen (rechts)

Abbildung 3: Simulation des Resuspensionstests von Trägermaterial unter bestimmten Betriebsbedingungen

Fallstudie Blue Plains

Die Kläranlage Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant in Wahington D.C., USA, sollte ihre biologischen Reaktoren auf ein IFAS-System (Integrated Fixed-Film Activated Sludge), eine Art MBBR-Technologie, umstellen und holte sich dafür das THINK Fluid Dynamix®-Team an Bord. Zunächst wurde ein Pilotreaktor in vollem Maßstab entworfen und mit einer Kombination aus numerischer Strömungssimulation und diskreten Elementen (CFD-DEM) untersucht. Das Hauptziel bestand darin, zu verstehen, wie sich die Einführung von IFAS-Medien in einen bestehenden anoxischen Tank auf die Flüssigkeitsströmung und -mischung auswirkt. Diese CFD-DEM-Analyse ermöglichte die Bewertung der Mischungseffektivität unter verschiedenen Betriebskonfigurationen, wie z.B. unterschiedliche Anordnung der Rührwerke, Medientypen und hydraulische Verweilzeiten. Die Studie konzentrierte sich auf wichtige Leistungsindikatoren wie Strömungsgeschwindigkeiten, die gleichmäßige Verteilung der Trägermedien im Reaktor, das Vorhandensein inaktiver oder stagnierender Bereiche und etwaige Kurzschlüsse in der Strömung. Die Simulationen lieferten nicht nur visuelle Darstellungen von Strömungsmustern, sondern ermöglichten auch die quantitative Untersuchung statistischer Daten, einschließlich der räumlichen Anordnung der Trägermedien und der Merkmale von Stagnationszonen.

Abbildung 4: Das mehrphasige CFD-Modell des IFAS-Reaktors

Abbildung 5: Durchschnittliche Strömungslinien im IFAS-Reaktor

Auswirkungen und Ausblick

Dieses Projekt, das für DC Water in der Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant durchgeführt wurde, zeigt den bedeutenden Fortschritt bei der Simulation und Optimierung von MBBRs durch die Kombination von fortschrittlicher CFD mit der DEM und einer gründlichen experimentellen Kalibrierung. Die Methodik, die durch eine bahnbrechende Pilotreaktoranalyse für DC Water in der Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant validiert wurde, lieferte detaillierte Einblicke in die Fluiddynamik und ermöglichte eine präzise Bewertung von Leistungsindikatoren wie Strömungsgeschwindigkeiten und Trägerverteilung. Dieser integrierte experimentell-numerische Rahmen verbessert die Reaktorauslegung und -effizienz und ebnet den Weg für zukünftige Verbesserungen der Abwasserbehandlung.

Autoren: Efraim Riess-Gonzales und Averil Fernandez, M.Eng

Hier geht's zur THINK Fluid Dynamix® Website

In diesem Video werdet ihr mehr über THINK Fluid Dynamix® und dessen Team lernen!

THINK Fluid Dynamix® Presentation

Finden Sie mehr über THINK Fluid Dynamix® und das Team heraus.

26. August 2025
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Moderne Interpretation des SBR-Verfahrens

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Der iSBR®/iGSR®-Prozess – INVENTs moderne Interpretation des Sequencing-Batch-Reactor-Verfahrens

Seit Beginn unserer Geschäftstätigkeit in den frühen 1990er Jahren hat sich INVENT intensiv mit dem sogenannten Sequencing-Batch-Reactor-Verfahren (SBR) für die biologische Reinigung kommunaler und industrieller Abwässer beschäftigt. Batchverfahren haben die Vorteile, dass das Reaktorverhalten definiert ist, die Randbedingungen konstant bleiben und unvorhergesehene Ereignisse während des Behandlungszyklus ausgeschlossen werden können.

Das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem war von Anfang an der Kern aller von INVENT entwickelten und gebauten SBR-Anlagen. Das System ermöglicht sowohl einen effektiven Rührbetrieb ohne Belüftung als auch eine effiziente Belüftung und Durchmischung der Biomasse. Damit ist es die ideale Basis für SBR und alle zyklischen oder intermittierenden Verfahren.

Abbildung 1: Schematisches Diagramm des HYPERCLASSIC®-Rühr und Begasungssystem

INVENTs Kernkompetenz war immer das umfassende Verständnis strömungsmechanischer und verfahrenstechnischer Zusammenhänge und die Nutzung dieses Verständnisses für die Entwicklung herausragender Produkte und Prozesse für die Wasser- und Abwasserindustrie.

Der Fokus unserer Tätigkeiten liegt auf den folgenden Einheitsprozessen::

  • Rühren und Mischen
  • Stofftransport
  • Fest/Flüssigtrennung

In diesen Bereichen können eine exzellente strömungsmechanische Auslegung und Design einen großen Unterschied machen und somit die Prozesseffizienz erhöhen sowie Energie einsparen. So wurden im Laufe der Zeit ganze Produktfamilien fortschrittlicher Rührsysteme, hocheffizienter Begasungssysteme, leistungsstarker Dekanter und innovativer Filter entwickelt.

Eine weitere Kernkompetenz ist INVENTs verfahrenstechnisches Verständnis sowie das Wissen und die Erfahrung unsere Produkte optimal in die Prozesse der Anlagen zu integrieren. Dies führte unausweichlich zu einem umfassenden Verständnis der speziellen Anforderungen von SBRs und zu einer spezifischen Produktfamilie für dieses besondere Abwasserreinigungsverfahren.

Dazu gehören:

Jedes dieser Produkte kann an die individuelle Anlage und Anwendung angepasst und entsprechend dimensioniert werden, damit es genau den Anforderungen und Spezifikationen des Kunden entspricht.

Möchte der Kunde von unserer Erfahrung profitieren und sich unsere Expertise zunutze machen, kann er zusätzlich zu unseren Hardware-Paketen ein Design- und Engineering-Paket in Auftrag geben. Dieses integrierte Hard- und Software-Paket können wir mit Montageüberwachung, Inbetriebsetzung der Anlage und Schulung des Personals zu einem vollständigen SBR-Paket ergänzen. Wir nennen das im Falle einer konventionellen Prozessauslegung iSBR® und bei einem Granularschlammverfahren iGSR®. Diese Komplettsysteme können in allen gängigen Abwasserreinigungsanwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für

  • die kommunale Abwasserreinigung
  • die industrielle Abwasserreinigung
  • die Deammonifikation oder
  • das Granulärschlammverfahren

Die vier wesentlichen Bereiche, in denen wir Verbesserungen gegenüber den herkömmlichen Systemen am Markt erzielt haben, sind

  • die maschinentechnischen Komponenten,
  • das Reaktordesign,
  • die Prozessauslegung und
  • die strömungsmechanische Auslegung.
Reaktordesign

Das iSBR®/iGSR®-Reaktordesign basiert auf mehreren, hintereinander geschalteten komplett durchmischter Zonen in einem Reaktormodul, die in Reihe positioniert werden. Dieses Design, das nur dank der besonderen Eigenschaften des HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems möglich ist, erlaubt die Realisierung eines erweiterten SBR-Prozesses mit

  1. kaskadiertem (cascaded) Reaktordesign,
  2. Dauerbetrieb (continuous) und
  3. zyklischem (cyclic) Betrieb.

Wir nennen das den iC³-Prozess.

Kaskadiertes Reaktordesign

Jedes HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem erzeugt eine vollständig durchmischte Zone. Diese Zonen werden über das gesamte Reaktormodul kaskadiert. Das erlaubt eine wesentlich höhere Prozessflexibilität, da während eines Zyklus in den einzelnen Zonen mit unterschiedlichen Betriebs- und Prozessparametern gearbeitet werden kann. Beispielsweise können die ersten Zonen als Selektor fungieren, während in der letzten Zone dekantiert wird.

Die einzelnen Schritte des iSBR®/iGSR®-Prozesses

Unterschieden werden fünf verschiedenen Prozessphasen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten und in vier oder mehr verschiedenen räumlichen Zonen (Zonen 1–4) stattfinden. Diese Zonen werden definiert durch die vier räumlichen Zonen gleicher Größe, in die wir jeden SBR-Tank unterteilen können.

Prozessauslegung

Der kontinuierliche Zufluss und die Aufteilung des Reaktors in verschiedene Zonen erlauben eine verbesserte Prozessauslegung, die in diesem Abschnitt erläutert wird.

In Abbildung 3 werden die fünf grundlegenden Phasen des iSBR®/iGSR®-Prozesses schematisch dargestellt. Nach Phase 5 beginnt der Zyklus erneut mit Phase 1. Was in den einzelnen Phasen geschieht, wird im Folgenden erläutert.

Abbildung 2: Die fünf Hauptphasen des iSBR®/iGSR®-Prozesses

1 Befüllen/Rühren (FM)

In dieser Phase arbeitet das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem mit reduzierter Drehzahl und sorgt für Durchmischung ohne Belüftung. Die kontinuierliche Befüllung mit Abwasser erzeugt in den Zonen 1 und 2 anaerobe Bedingungen, während in Zonen 3 und 4 überwiegend anoxische Bedingungen herrschen. In den Zonen 3 und 4 werden die notwendigen anaeroben Bedingungen für einen teilweisen Abbau organischer Verbindungen, die unter rein aeroben Bedingungen möglicherweise nicht abgebaut würden, sowie für die biologische Phosphatelimination geschaffen.

2 Befüllen/Rühren/Belüften (FMA)

Während des Belüftungszyklus wird die Befüllung fortgesetzt und das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem arbeitet mit hoher Drehzahl im starken Rühr- und Belüftungsbetrieb. Es liefert auf effiziente Weise den nötigen Sauerstoff für die BSB- und CSB-Elimination und den Nitrifikationsprozess. Die wirksame mechanische Durchmischung während der Belüftung ist sehr wichtig, um hohe α-Werte sowie eine hohe Sauerstoffzufuhr aufrechtzuerhalten und die notwendige Scherkräfte auf die granulare Biomasse auszuüben.

Das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem ist eine bewährte Technologie für die Belüftung in Bioreaktoren mit granularem Schlamm. Die mechanische Durchmischung während der Belüftung ist außerdem sinnvoll, um Schaumbildung auf der Wasseroberfläche zu verhindern. Zudem sorgt die starke Durchmischung für aerobe Bedingungen und einen minimierten anaeroben Kern in den Schlammflocken.

Aufgrund des durch die Zufuhr von frischem Abwasser in Zone 1 des iSBR® bedingten hohen Sauerstoffbedarfs bleibt Zone 1 während dieser Phase überwiegend anoxisch.

3 Befüllen/Entgasen (FDg)

Nachdem der Belüftungszyklus abgeschlossen ist und die Gebläse abgeschaltet wurden, setzt eine kurze Phase mit starkem Rühren bei erhöhter Drehzahl des HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems ein. Dadurch wird eine wirksame Entgasung der Schlammflocken erreicht. Dies verbessert die Absetzeigenschaften des Schlamms und verhindert die Schaumbildung auf der Wasseroberfläche.

4 Befüllen/Absetzen/Langsames Rühren 1 (FSPh1)

Aufgrund der anoxischen Bedingungen während der Absetzphase finden in den ersten Zonen des iSBR® Denitrifikationsprozesse statt und das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem verrührt am Zulauf des iSBR®/iGSR® mit geringer Drehzahl sanft das frische Abwasser mit der zunehmenden Schlammdecke am Boden. Bei dieser geringen Drehzahl wird die Schlammdecke nicht aufgewühlt. Die Zufuhr von frischem Abwasser in die Schlammdecke erzeugt nach einer kurzen anoxischen Phase anaerobe Bedingungen mit Bio-P-Freisetzung. Zusätzlich fördern diese anaeroben Bedingungen die Umwandlung von bCOD1 in rbCOD2 in der Zulaufzone (Zone 1) des iSBR®/iGSR® mit anaerober Aufnahme von rbCOD und/oder anoxischem Abbau desselben. Das minimiert die aerobe Aufnahme von rbCOD und schafft die optimalen biochemischen Bedingungen für die Zunahme des aeroben Granularschlamms.

5 Befüllen/Dekantieren/Langsames Rühren 2 (FDPh2)

Im letzten Schritt des iSBR®/iGSR®-Prozesses werden die Zufuhr von Abwasser in die Schlammdecke und der langsame Betrieb des HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems fortgesetzt. In der Schlammdecke werden nun die für Bio-P erforderlichen anaeroben Bedingungen geschaffen.

In dieser letzten Phase beginnt das iDEC®‐SBR Dekantiersystem den aufbereiteten Ablauf zu dekantieren, ohne die Schlammdecke aufzuwirbeln, und verhindert so die Verunreinigung des Ablaufs mit Schlamm. In dieser Phase wird der Überschussschlamm am Beckenboden entnommen, um die für die Prozessauslegung erforderliche Schlammbelastung aufrechtzuerhalten. Sobald der Dekantierzyklus abgeschlossen ist und das gewünschte Volumen dem iSBR®/iGSR® entzogen wurde, hebt sich der Dekanter in seine Ruheposition über der Wasseroberfläche und der Zyklus beginnt von vorne.

¹ bCSB: biologisch abbaubarer chemischer Sauerstoffbedarf

2 rbCSB: biologisch leicht abbaubarer chemischer Sauerstoffbedarf

Vorteile von iSBR®/iGSR®
Betrieb mit kontinuierlichem Durchfluss

Der INVENT SBR®/GSR®-Prozess verbindet auf einzigartige Weise die Vorteile eines chargenweisen Betriebs mit einem herkömmlichen kontinuierlichen Durchfluss in der gesamten Anlage. Diese Errungenschaft macht große Ausgleichsbecken vor den Bioreaktoren überflüssig und trägt zu einer Verringerung des Platzbedarfs der Anlage bei.

Modulares Design

Unsere INVENT iSBR®/iGSR® -Anlagen basieren auf einem modularen Design. Die einzelnen Module bestehen aus einem Einzel- oder Doppelstrang von HYPERCLASSIC®-Rührwerken/Belüftern sowie 3, 4, 5 oder mehr in Reihe. Die Größe der gewählten Grundmodule ist abhängig von der erforderlichen Gesamtkapazität der Anlage, den Bedingungen vor Ort und der allgemeinen Auslegung. Wir bevorzugen Anlagendesigns mit mehreren individuellen Modulen, da dies eine höhere Flexibilität und Betriebssicherheit bietet.

Einzigartiges Ausrüstungspaket

Das einzigartige Ausrüstungspaket von INVENT, das im iSBR®/iGSR®-Prozess zum Einsatz kommt, unterscheidet uns von allen anderen am Markt erhältlichen Ansätzen. Die Strömungsbedingungen, die wir mit dem INVENT HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem herstellen können, sind einmalig und machen diesen Prozess erst möglich. Der Effekt der virtuellen Wand gewährleistet das gewünschte Reaktorverhalten. Die vielfältigen Rührbedingungen ermöglichen die sichere Zunahme des Granularschlamms. Die hohe Belüftungsleistung und kurze Reaktionszeiten fördern eine zuverlässige Prozessregelung. Und das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem liefert eine deutlich höhere Leistung unter Prozessbedingungen (α-Wert) als Membranbelüftungssysteme, die nach wie vor häufig eingesetzt werden. Vor allem aber altert es nicht und büßt im Laufe der Zeit nicht an Belüftungsleistung ein.

Unser iDEC®-SBR Dekantiersystem ermöglicht kurze Dekantierzeiten. Unser hocheffizientes iTURBO® Highspeed-Turbogebläse sorgt für eine weitere Verringerung des Energieverbrauchs und unser iFILT®-Rautenfilter kann den Schwebstoffgehalt im Ablauf weiter verringern, wenn das lokal erforderlich ist oder das Wasser z. B. zur Bewässerung wiederverwendet werden soll. Aber der Star ist das Team. Da wir alle diese Produkte selbst entwickelt haben, konnten wir sie alle für den Zweck und für den Einsatz in INVENT SBR®s und GSR®s auslegen. Sie arbeiten optimal zusammen und liefern bei jeder INVENT Anlage eine maximale Leistung.

Reaktordesign

Das iSBR®/iGSR®-Design ist für diesen speziellen Prozess und die verwendete Ausrüstung optimiert. Es ermöglicht maximalen Stofftransport und optimales Reaktorverhalten, hat einen geringen Platzbedarf und eine hohe Betriebssicherheit und Leistung. Bei der Auslegung der Reaktoren einer iSBR®/iGSR®-Anlage nutzen wir die modernsten strömungsmechanischen Simulationsinstrumente sowie dynamische Simulationsmodelle für die Optimierung der Gesamtprozessleistung und der spezifischen Belastungszustände.

Prozessauslegung

Der einzigartige iSBR®/iGSR®-Prozess ermöglicht die aerobe Erzeugung von Granularschlamm bei kontinuierlichem Durchfluss. Dies gelingt nur mithilfe unabhängiger, nacheinander geschalteter Rührzonen, wie wir sie mit dem HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem und den zyklischen Prozessbedingungen erzeugen können.

Autoren: Dr. rer. nat. Peter Huber, Marcel Huijboom und Dr.-Ing. Marcus Höfken, INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG, Deutschland

Downloaden Sie die Broschüre hier!
4. Juni 2025
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30 Jahre INVENT + Geschäftsbericht 2024

By Pressemeldungen
  • Dr.-Ing. Marcus Höfken
  • Fertigungshalle Fa. INVENT
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  • INVENT / IFAT 2018
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30 Jahre, eine Mission: Die INVENT-Erfolgsgeschichte geht weiter – für sauberes Wasser weltweit

Innovationskraft und die Überzeugung, das Richtige zu tun – das ist die Grundlage, auf der in nur drei Jahrzehnten aus einem universitären Forschungsprojekt eines der weltweit führenden Unternehmen der Wasser- und Abwasserreinigung entstehen konnte. Ein Erfolg, den die 150 Mitarbeiter der INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG 2025 gemeinsam feiern. Beim Rückblick allein wird es jedoch nicht bleiben. Denn ihre 30-jährige Erfolgsgeschichte sieht die INVENT vor allem als Ansporn, um auch in herausfordernden Zeiten mutig neue Projekte voranzutreiben – im Einsatz für einen verantwortungsvollen Umgang mit einer der wertvollsten Ressourcen unserer Zeit: Wasser.

Als sich 1995 ein innovatives Wissenschaftsprojekt am Lehrstuhl für Strömungsmechanik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg formierte, markierte dies nicht nur die Geburtsstunde der INVENT, sondern auch den Auftakt zu ehrgeizigen Neuentwicklungen für eine moderne Wasser- und Abwasserreinigung. Mit Freude blickt INVENT 2025 auf die erreichten Erfolge zurück und würdigt diese mit einer sommerlichen Jubiläumsfeier, zu der rund 300 Mitarbeiter, Wegbegleiter und Partner aus drei Unternehmensjahrzehnten eingeladen sind.

„Mit einer hochspezialisierten energiesparenden Produktpalette und innovativer Verfahrenstechnik haben wir neue Maßstäbe für die biologische Abwasserreinigung der Zukunft gesetzt. Dadurch zählen wir heute weltweit zur TOP 5 der Branche – ein großer Erfolg und zugleich Antrieb für zukünftige Innovationen.“, so fasst Dr.-Ing. Marcus Höfken, Gründer und heutiger Vorstandsvorsitzender der INVENT die Erfolgsgeschichte des Unternehmens zusammen.

2024: Solider Jahresabschluss in herausfordernden Zeiten

In den wirtschaftlichen Turbulenzen der jüngsten Vergangenheit sind Erfolge keine Selbstverständlichkeit. Umso zufriedener zeigt sich die INVENT am Ende eines Jahres, in dem der deutsche Maschinenbau Umsatzeinbußen von über 7% verzeichnen musste. Denn im Gegensatz zum Branchentrend konnte die INVENT beim Gewinn vor Steuern an den Rekord des Vorjahres anknüpfen. Die Auftragseingänge blieben nach dem Rekordjahr 2023 (über 40 Millionen Euro) in 2024 ebenfalls auf stabil hohem Niveau.

Bekenntnis zum Standort Deutschland

In Zeiten, in denen manches Mal zu viel über Herausforderungen und zu wenig über Chancen gesprochen wird, bekennt sich die INVENT weiterhin zum Standort Deutschland. 2024 konnte der Ausbau der Produktionsstätte in Erlangen-Dechsendorf weiter vorangetrieben werden. Die moderne Anlage bietet nun optimale Voraussetzungen zur Fertigung des iFILT®-Rautenfilters, einem innovativen Produkt in der tertiären Abwasserbehandlung, das mit seiner Leistungsfähigkeit sowie seiner durchdachten Energie- und Ressourceneffizienz neue Maßstäbe setzt – insbesondere im Kampf gegen Mikroplastik und Spurenstoffe.

Zudem wurde 2025 am Stammsitz in Erlangen-Eltersdorf mit dem Bau einer neuen Produktionshalle begonnen, die die Produktionskapazitäten erweitern und den Standort im Herzen Mittelfrankens langfristig sichern wird.

Internationale Standortentscheidungen bringen Resilienz in herausfordernden Zeiten

Die INVENT ist in Deutschland verwurzelt und in der Welt zuhause. Die internationale Expansion bleibt deshalb auch weiterhin ein zentraler Bestandteil der Unternehmensstrategie.

  • Um den Zugang zu den Wachstumsmärkten in Südamerika zu stärken, wurden 2024 INVENT-Tochtergesellschaften in Argentinien und Uruguay gegründet.
  • Die USA bleiben weiterhin ein Schlüsselmarkt für die INVENT. 2025 soll deshalb ein eigener Produktionsstandort in South Carolina entstehen. Er markiert ein neues Kapitel in der Nordamerika-Strategie und garantiert auch in Zeiten von Zollstreitigkeiten optimale Handlungsmöglichkeiten vor Ort.

Dazu Dr.-Ing. Marcus Höfken: „Nord- und Südamerika werden für uns immer wichtiger. Die aktuellen Entwicklungen bestätigen unsere Entscheidungen für den Ausbau unserer Standorte vor Ort. Durch sie können wir schneller, flexibler und kundenorientierter agieren.“

Eine bleibende Mission: Mit innovativen Lösungen im Einsatz für sauberes Wasser weltweit

Bei ihrem Bekenntnis zum globalen Handel weiß sich die INVENT einem starken Antrieb verpflichtet; es ist die gleiche Mission, die den Grundstein für 30 Jahre erfolgreiche Innovationskraft legte: „Unser Ziel bleibt es, technologisch führend zu sein – und gleichzeitig als leistungsfähiger Partner in der Wasserwirtschaft weltweit wahrgenommen zu werden. Mit hochwertigen Zukunftstechnologien wollen wir überall auf der Welt zur Lösung von Wasserproblemen beitragen – und wir sind bereit, überall dort präsent zu sein, wo unsere Lösungen gebraucht werden.“, so Dr.-Ing. Marcus Höfken.

Für die INVENT Umwelt- und Verfahrenstechnik AG besteht dabei kein Zweifel, dass die Nachfrage nach innovativer Wasser- und Abwassertechnik weltweit weiter steigen wird. Der Unternehmenskurs ist deshalb auch in herausfordernden Zeiten vorgegeben: Die INVENT bleibt mit Erfindergeist, Verantwortungsbewusstsein und Leidenschaft auf Wachstum ausgerichtet – in Europa, in Amerika, weltweit.

30. Mai 2025
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Wasser ist für uns…

By Pressemeldungen

Unsere Aktion zum Weltwassertag 2025: Gemeinsam für sauberes Wasser!

Am 22. März 2025 ist Weltwassertag – ein Tag, der uns daran erinnert, wie wertvoll und lebensnotwendig sauberes Wasser ist. Als Unternehmen setzen wir uns nicht nur für nachhaltige Lösungen ein, sondern zeigen zu diesem Anlass unsere persönliche Verbindung zum Element Wasser.

Unsere Marketingabteilung hat dazu diese Aktion ins Leben gerufen: Jeder fragte sich, was Wasser für ihn bedeutet und teilt ein Foto mit seinen persönlichen Gedanken.

Doch das ist nicht alles: Jeder eurer Kommentare unter unserem Beitrag zählt!
Für jeden Kommentar spenden wir 10 Euro an die Organisation Viva con Agua, die Menschen weltweit Zugang zu sauberem Trinkwasser ermöglicht.

Wasser ist für mich…

Leidenschaft
Mein ganzes Leben lang beschäftige ich mich mit der energieeffizienten, kostengünstigen Herstellung von sauberem Wasser. Daran arbeiten wir – jeden Tag, weltweit.
– Dr.-Ing. Marcus Höfken

Genussmitttel
Zum Weltwassertag 2025 mache ich mir besonders bewusst, wie kostbar Wasser ist. Für mich ist Wasser nicht nur lebensnotwendig, sondern auch ein Genussmittel.
– Ute Klausner

Zusammenhalt
Wasser verbindet. Beim Kanu fahren merkt man das ganz besonders: Jeder paddelt für sich, aber nur gemeinsam kommen wir voran. Für mich steht Wasser genau für diesen Zusammenhalt – im Team und darüber hinaus.
– Annalena Eck

Lebensspende
Wasser ist für alle überlebenswichtig. Das sieht man vor allem bei den Pflanzen im Garten, die ohne Wasser einfach vertrocknen. Für mich bedeutet Wasser Leben und das Gefühl lebendig zu sein.
– Lena Fitzgerald

Purer Spaß – für Groß und Klein
Wasser ist für mich eine tolle Möglichkeit, Spaß zu haben – sowohl für Kinder als auch für Erwachsene. Sei es beim Schwimmen, Eislaufen, Skifahren oder Rodeln. Es verbindet Menschen und lässt sie gemeinsam unvergessliche Momente erleben.
– Franziska Ruecker

Erholung
Ob beim Snowboard fahren, Schwimmen oder Tauchen: In der Freizeit verbringe ich gerne Zeit in, an oder auf dem Wasser. Dabei kann ich den Kopf frei bekommen und frische Energie für kommende Projekte tanken.
– Lisa Grimm

Erfrischung
Ein Sprung ins kühle Nass an einem heißen Sommertag. Der erste Schluck aus der Wasserflasche nachdem man den Berg erklommen hat. Das Gefühl, nach einem langen Lauf das Gesicht mit Wasser zu benetzen. Herrlich!
– Anke Eisemann

Was ist Wasser für euch? Jeder Kommentar macht einen Unterschied!

Lesen Sie hier mehr über den Weltwassertag!
21. März 2025
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Produkte für die Öl-, Gas- und Petrochemieindustrie

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Wasser- und Abwasserbehandlung für die Öl-, Gas- und Petrochemieindustrie

INVENT entwickelt, produziert und vertreibt innovative mechanische Geräte, Verfahrenstechnologien und Anlagen für die Behandlung von Wasser und Abwasser. Das Unternehmen wurde bekannt durch die Entwicklung und Markteinführung energiesparender Hyperboloid-Rührwerke sowie spezieller Rühr- und Belüftungssysteme für die Wasser- und Abwasserbehandlung.

INVENT bietet eine breite Palette effizienter Rühr- und Mischlösungen für nahezu jede Anwendung in der Wasser-, Abwasser- und Verarbeitungsindustrie. Im Bereich der Belüftungstechnik umfasst das Produktspektrum verschiedene Membranbelüftungssysteme für die biologische Abwasserbehandlung, die für unterschiedliche Anwendungen entwickelt und optimiert wurden. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihres Funktionsprinzip, ihrer Konstruktion und ihres Materials, sodass eine optimale Lösung für nahezu alle industriellen und kommunalen Anforderungen angeboten werden kann. Die Planung und Gestaltung eines optimalen Misch- und/oder Belüftungssystems ist eine sehr komplexe Aufgabe. Sie erfordert eine große Menge an Kompetenz, Fachwissen und Erfahrung. Im Fall von Industrieanlagen, z. B. in der Öl-, Chemie- oder Petrochemieindustrie, ist es besonders wichtig, den Produktionsprozess in einem gewissen Maße zu verstehen, da dies die Zusammensetzung des Abwassers wesentlich beeinflusst.

Eine INVENT-Systemlösung umfasst, abhängig von den Anforderungen des Kunden, die Anlagenplanung, Grund- und Detail-Engineering, Projektmanagement, Lieferung der mechanischen Komponenten, Montage der Anlage und die Schulung des Anlagenpersonals. Die mechanischen Komponenten wie Rührwerke, Belüftungssysteme, Filter, Pumpen, Gebläse, Armaturen und Instrumentierung, Steuerungs- und Automatisierungssysteme werden sorgfältig für eine INVENT-Systemlösung ausgewählt und aufeinander abgestimmt. INVENT übernimmt die Verantwortung für den gesamten Lieferumfang, wodurch sich die Anzahl der Schnittstellen und potenziellen Fehlerquellen reduzieren.

Der kürzlich eingeführte INVENT Granular Sludge Reactor (iGSR®) ist das erste System, das das Potenzial des granulierten Belebtschlamms auch für große Anlagen voll ausschöpft: Reduzierte Prozesszeiten, höhere Reinigungsleistung bei reduziertem Platzbedarf, weniger Energieverbrauch und geringere Lebenszykluskosten bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit. Das modulare Konzept kann an jede Anlagengröße angepasst werden. Das Design bietet eine höhere Prozessstabilität für hydraulische Spitzen und Lastschwankungen als jedes andere System. Das iGSR®-System ist bereits in verschiedenen Anlagen weltweit in Betrieb und weitere Anlagen befinden sich derzeit im Bau.

Die Ingenieur- und Beratungsdienstleistungen von INVENT reichen von der fluidmechanischen Optimierung hydraulischer Strukturen oder Prozesse (Think Fluid Dynamix®) bis zur Lösung chemischer Ingenieurprobleme, Strömungssimulationen mit CFD oder Simulationen von kompletten Abwasserbehandlungsanlagen. Diese Aufgaben werden bei Bedarf durch Laborforschung unterstützt.

Wir bieten schlüsselfertige Lösungen für Ihr Wasserprojekt in der Öl-, Gas- und Petrochemieindustrie!

Schauen Sie sich gleich unser iGSR®-Video an!
12. März 2025
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Projektbericht Lafayette, CO, USA

By Pressemeldungen, Projektbericht
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Spitzentechnologie im Einsatz für eine nachhaltigere Wasserversorgung in Lafayette

Die Entwicklung einer nachhaltigen Wasseraufbereitung zählt zu den bedeutendsten Aufgaben der im Herzen der USA gelegenen Kleinstadt Lafayette (Colorado, USA), Nahe der Rocky Mountains. Seit 2022 setzt die Stadt dabei auch auf eine neue Hochleistungsanlage, die mit modernsten Abwasseraufbereitungstechnologien die Wasserversorgung der Region ergänzen soll. Ein zentrales Element der Anlage bilden 13 hocheffiziente HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssysteme von INVENT, die eigens für die Abwasseraufbereitung unter schwierigen Bedingungen entwickelt wurden.

Seit vielen Jahren versteht sich Lafayette als Partner verschiedener großer Wasserprojekte, die die Widerstandsfähigkeit der Region unter sich verändernden klimatischen Bedingungen sicherstellen sollen. Neben der Erschließung neuer Wasserreservoire gewinnt die Aufbereitung von Abwasser dabei zunehmend an Bedeutung, um Wohlstand und Wachstum in der Region zu schützen.

Nach der Planung, Lieferung und Installation eines ersten HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems durch INVENT folgten nach erfolgreichem Testbetrieb bis zum Jahr 2023 zwölf weitere Systeme. In der leistungsstarken Aufbereitungsanlage stellen die Rühr- und Begasungssysteme vor allem die Schlammstabilisierung durch Mischung und Belüftung im Schlammbecken sowie den effizienten Sauerstoffeintrag zur Reduktion des biologischen (BOD) und chemischen (COD) Sauerstoffbedarfs in den belüfteten Becken sicher. Dank der strömungsmechanisch optimierten Technologie erweisen sich die 13 HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssysteme dabei im kontinuierlichen Betrieb ebenso effizient und zuverlässig wie im intermittierenden Betrieb:

  • Verbesserte Schlammqualität: Der einzigartige hyperboloidförmige Rührkörper bewirkt eine optimierte bodennahe Strömung, die Ablagerungen aufwirbelt und eine homogenere Verteilung des Schlamms gewährleistet.
  • Effiziente Belüftung: Die mechanische Belüftung erzeugt Luftblasen in optimaler Größe, die durch die Rotation des Rührkörpers gleichmäßig im Becken verteilt werden. Dadurch verbessert sich der Sauerstoffeintrag bei sinkendem Energieaufwand. Eine signifikante Reduktion der Betriebskosten wird möglich.
  • Verringerter Wartungsaufwand: Die Konstruktion und Auslegung des Rühr- Begasungssystems ist für den Dauerbetrieb konzipiert. Der Wartungsaufwand  wurde durch einen trockenen Antrieb minimiert, wodurch die Wartungskosten sinken. Eine langfristige Betriebsstabilität wird sichergestellt.

Entwickelt für den Einsatz in anspruchsvollen Abwässern bilden die HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssysteme ein zentrales Element der innovativen und umweltbewussten Wasserversorgungsstruktur von Lafayette. Mit einer Menge von täglich bis zu 6,4 Millionen Gallonen Wasser (MGD) – das entspricht der Füllmenge von mehr als 20 großen Schwimmbädern – stellt die Stadt in Kooperation mit INVENT eindrucksvoll unter Beweis, dass sich eine moderne, umweltfreundliche und leistungsstarke Wasserversorgung realisieren lässt.

Mehr über das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem erfahren!
5. November 2024
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Floßlösung für Teichkläranlagen

By Pressemeldungen
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Schwimmendes HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem erobert schwedische Industrieanlagen

Das innovative schwimmende HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem erfreut sich in Industrieanlagen in Schweden einer steigenden Beliebtheit, insbesondere in Teichkläranlagen, die von Papier- und Zellstoffherstellern betrieben werden. Diese Anlagen sind für die Reinigung von Abwasser konzipiert und stehen vor spezifischen Herausforderungen im Hinblick auf die Belüftungstechnologien.

Zur Reinigung von Abwässern aus der Papier- und Zellstoffindustrie sind in Schweden Teichkläranlagen weit verbreitet. Belüftungstechnologien wie Oberflächenbelüfter, Membranbelüfter und Tauchbelüfter stehen häufig vor Problemen wie einer unzureichenden Volumennutzung, mangelnder Umwälzung und hoher Wartungsintensität. Das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem ist die Lösung für diese Probleme, indem es auf einer schwimmenden Plattform montiert wird. Die Belüftung erfolgt bodennah und das System sorgt aufgrund der hohen Turbulenzen für eine effektive Durchmischung des Abwassers.

Die Implementierung des klassischen HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems hat in Abwasserreinigungsanlagen der Prozessindustrie weltweit zu beachtlichen Verbesserungen der Reinigungsleistung geführt. Unter anderem konnte das durchmischte Volumen erheblich gesteigert werden, die Reichweite des Rührbetriebs erhöht und die Schlammqualität verbessert werden. Zudem zeichnet sich das System durch seine Flexibilität und Robustheit aus, was zu einem geringeren Wartungsaufwand führt.

(1) Beispielhaft zu nennen ist der Austausch eines Membranbelüftungssystems in einer schwedischen Industriekläranlage, deren Lagune ein Fassungsvermögen von rund 50.000 m3 aufweist . Aufgrund des Einsatzes eines HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems konnte eine um ca. 30% höhere Belüftungsleistung erzielt werden, ohne zusätzliche Gebläse installieren zu müssen. Dies führte zu einer Reduzierung der Wartungsaufwendungen und einer insgesamt effizienteren Abwasserreinigung.

(2) Eine weitere schwedische Industriekläranlage tauschte in 2021 drei Oberflächenbelüfter mit nur einem HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem und konnte eine gleichbleibende Sauerstoffgelöstkonzentration an Teststellen nahe des Ufers erreichen. Statt wie zuvor drei separate Systeme jährlich umfassend warten zu müssen, erfordert das neue System lediglich einen Ölwechsel alle zwei Jahre. Vor der Implementierung des HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems wurden Oberflächenbelüfter bei geringer Last teilweise komplett ausgeschaltet. Jetzt besteht die Möglichkeit, die Belüftungsleistung entweder zu reduzieren oder in den alleinigen Rührbetrieb, ohne Belüftung, zu wechseln, um Schlammablagerungen am Lagunenboden zu vermeiden.

(3) Im Norden Schwedens rüstete eine Industriekläranlage ihre Lagune mit sechs Rühr- und Begasungssystemen und zwei Rührsystemen nach, um den Anforderungen an höhere Produktionsmengen gerecht zu werden. Einige der bis dahin verwendeten Oberflächen- und Tauchbelüfter konnten im Zuge dessen außer Betrieb genommen werden. Das HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem ist auf einer schwimmenden Stahlplattform montiert. Optional kann eine Wartungsplattform angebracht werden, um den Zugang für einen Ölwechsel zu erleichtern. Das Belüftungssystem wird an eine Druckluftversorgung angeschlossen und erfordert keine weiteren fest installierten oder wartungsintensiven Einrichtungen im Becken. Die Prozessluft gelangt durch die Welle zum hyperboloidförmigen Rührkörper, wird dort in feine Blasen zerteilt und anschließend homogen in der Lagune verteilt.

Das sorgfältig durchdachte Design ermöglicht eine unkomplizierte Montage an Land sowie ein reibungsloses Einheben in den Teich im Anschluss. Abschließend wird das schwimmende HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystem an der vorgesehenen Position abgespannt, an die Prozessluft angeschlossen und in Betrieb genommen.

Die langjährige Erfahrung von INVENT im Bereich der Abwasserreinigung zeigt sich in der erfolgreichen Implementierung des schwimmenden HYPERCLASSIC®-Rühr- und Begasungssystems, da immer ganzheitliche Lösungsansätze der Ingenieure in Erlangen ausgearbeitet werden. Bei der Produktion der Systeme wird überwiegend auf regionale Materialien und Dienstleistungen zurückgegriffen. Seit 2019 wird das schwimmende Rühr- und Begasungssystem erfolgreich eingesetzt und erfreut sich nicht nur in Schweden wachsender Beliebtheit.

Hier zum Produktvideo
6. September 2024
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CFD in der Abwasserreinigung

By Pressemeldungen

CFD-Simulationen in der Abwasserindustrie: Brückenschlag zwischen Theorie und Praxis

Das Gebiet der Strömungsmechanik ist ein komplexes Netzwerk aus Physik, mathematischen Modellen und realen Anwendungen. In der Abwasserindustrie ist das Verständnis dieser Strömungsdynamik nicht nur eine wissenschaftliche Übung, sondern eine Notwendigkeit. Hier kommt Computational Fluid Dynamics (CFD) ins Spiel – ein entscheidendes Werkzeug, das die Art und Weise, wie wir reale Probleme der Strömungsmechanik angehen und lösen, revolutioniert hat.

Die Ursprünge von INVENTs CFD-Reise

In den 1990er Jahren leitete die Gründung der INVENT durch Dr.-Ing. Marcus Höfken die rigorose Anwendung der Strömungsmechanik in der Abwasserbehandlung ein. Mit Wurzeln am Lehrstuhl für Strömungsmechanik der Universität Erlangen-Nürnberg unter der Leitung von Professor Dr. Franz Durst entstand INVENT aus einer echten Leidenschaft für Strömungsmechanik, kombiniert mit einem streng wissenschaftlichen Ansatz.

Schon in den Anfangsjahren erkannte man bei INVENT das Potenzial der CFD-Simulationen und nutzte diese in Zusammenarbeit mit Hochschulen. Das Unternehmen gründete bald darauf eine eigene CFD-Abteilung, die sich rasch ausschließlich der Komplexität der Wasser- und Abwasserbehandlung widmete. Von der Modellierung von Rührwerken mit detaillierter CAD-Geometrie bis zu Multiphasen-Simulationen für belüftete Becken war INVENT an vorderster Front tätig, indem es geltende Konventionen in Frage stellte und Standards anhob.

Bild 1: Strömungsgeschwindigkeitsfeld im SBR  

CFD in der Abwasserbehandlung: Brückenschlag zwischen Theorie und Praxis

Aber was ist CFD? Im Kern ist Computational Fluid Dynamics (CFD) die Verwendung angewandter Mathematik, Physik und computergestützter Software, um Strömungen zu modellieren und zu visualisieren. Dies wird in der Abwasserbehandlung unverzichtbar.

Es gibt viele Beispiele: Belüftete Becken erfordern beispielsweise Multiphasen-Simulationen, welche dabei helfen können, die Standard-Sauerstoffübertragungsrate (SOTR), eine entscheidende Metrik in der biologischen Abwasserbehandlung, vorherzusagen. Oder die Bewegung und das Verhalten suspendierter Feststoffe und aktiven Schlamms zu verstehen. CFD hilft bei der Modellierung dieser Phänomene und bietet Einblicke in Partikelbahnen, Absetzmuster und mehr.

Darüber hinaus können in gerührten Behältern oder in Pumpstationen die Effekte an der Wasseroberfläche, die oft durch turbulentes Verhalten gekennzeichnet sind und zur Bildung von Wirbeln führen, komplex sein. CFD-Simulationen unterstützen Ingenieure dabei, diese Oberflächeneffekte zu modellieren sowie Behandlungsprozesse zu entwerfen und zu optimieren.

Mit zunehmender Vertiefung in die Modellierung der Abwasserbehandlung werden bestimmte Merkmale und Techniken unverzichtbar. Die Gründe sind:

  1. Turbo-Gebläse:
    Die genaue Auslegung der Turbo-Gebläse ist von entscheidender Bedeutung. In Kläranlagen spielen diese eine zentrale Rolle, um eine effiziente Zirkulation und Suspension von Feststoffen sicherzustellen. Eine genaue Auslegung gewährleistet eine zuverlässige Darstellung des realen Gebläsebetriebs.
  2. Multiphasen-Simulation für Belüftung:
    Belüftung ist entscheidend für die biologischen Oxidationsprozesse der biologischen Abwasserreinigung. Das Verständnis komplexer Phänomene wie Blasendynamik ist entscheidend. Faktoren wie Blasenzerfall, ihre eventuelle Koaleszenz und der Massentransfer sind entscheidend, um die Sauerstoffübertragungsrate zuverlässig vorherzusagen.
  3. Transport von Schlammflocken:
    Schlammflocken oder aggregierte Partikel erfordern ebenfalls weitere Untersuchungen und sorgfältige Modellierung. Bei Multiphasen-Simulationen für ihren Transport kommt ein komplexer Faktor ins Spiel: das Fließverhalten. Mit zunehmender Konzentration dieser Flocken weicht das Verhalten der Flüssigkeit von der newtonschen Idee ab und übernimmt Eigenschaften nicht-newtonscher Fluide. Diese Veränderung im Flüssigkeitsverhalten, gepaart mit Flockungseffekten – bei denen Partikel zusammenkommen, um größere Flocken zu bilden – macht den Modellierungsprozess noch komplexer.

Eine bedeutende Herausforderung bleibt jedoch bestehen. Das Verhalten von biologischen Verbindungen im Abwasser kann nicht explizit innerhalb der Gleichungen der Strömungsmechanik modelliert werden. Hier spielt der numerisch-empirische Ansatz eine wesentliche Rolle. Durch die Verbindung von Theorie mit empirischen Daten stellen wir genaue Ergebnisse sicher, die auf realen Beobachtungen und Validierungen basieren.

Die potenziellen Anwendungen von CFD in diesem Bereich sind vielfältig und erstrecken sich über Siebanlagen, hydraulische Dynamik, Wasserverteilung und darüber hinaus. Man denke an anoxische Tanks, Klärbecken, Oxidationsgräben, anaerobe Faulbehälter – CFD kann alles abdecken.

Bild 2: Experimentelle Validierungen in den INVENT-Laboren

Instrumente und Zusammenarbeit

INVENT ist in Sachen CFD-Technologie immer auf dem neuesten Stand. Die Software M-STAR, mit seinem Lattice-Boltzmann-Ansatz zur Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen, bietet fortschrittliche Turbulenzmodellierungstechniken wie Large Eddy Simulation. Es sind zeitgenaue dynamische Simulationen möglich und bieten einen beispiellosen Einblick in turbulente Phänomene.

Turbulenz ist schließlich entscheidend für das Rühren. Je genauer Turbulenzen modelliert werden, desto besser sind die Vorhersagen im Zusammenhang mit der Vermischung, einem Eckpfeiler in den Prozessen der Abwasserbehandlung.

Dennoch liegt die eigentliche Stärke der CFD-Abteilung von INVENT nicht nur in ihren überlegenen Software- und Hardware-Tools, sondern auch in ihrem anhaltenden Bestreben nach numerischer Validierung. Durch kontinuierlichen Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentellen Daten, entweder in Zusammenarbeit mit Hochschulen oder durch Vor-Ort-Experimente in Kläranlagen, stellt INVENT die Präzision ihrer CFD-Simulationen sicher.

Die beste CFD ist weit mehr als eine Simulation, sie beinhaltet auch kontinuierliche experimentelle Validierungen und Kalibrierungen unter Verwendung eines numerisch-empirischen Ansatzes.

Bild 3: Tracertest im technischen Maßstab in den INVENT-Laboren

Fazit

In einer Welt, in der Präzision zählt, ist der Einsatz von CFD in der Abwasserbehandlung kein Luxus, sondern eine Notwendigkeit. Die Branche fordert nachhaltigere und effizientere Lösungen, so dass die Brücke zwischen theoretischen Simulationen und experimentellen Validierungen noch entscheidender wird. INVENT wird diesen Weg weiterhin gehen und die komplexen Daten der Wasser- und Abwasserbranche simulieren.

Autor: Efraim Reiss-Gonzales

Zu THINK Fluid Dynamix®
27. August 2024
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