Betriebserfahrungen mit der Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt. Seminar am
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- Reinhardt Beck
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2 Betriebserfahrungen mit der Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt Seminar am W. Gander und K. Thoma, ZKA Ingolstadt Dr. Schreff und A. Hühn, Ing.-Büro Dr.-Ing. Schreff/Irschenberg Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 2
3 Zentralkläranlage und üllverwertungsanlage Ingolstadt Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 3
4 ZKA Ingolstadt: Ausbaugröße: EW zweistufige Anlage im System Belebung - Tropfkörper Schlammtrocknung mit Abluftbehandlung 2. Stufe: Nitrifikationstropfkörper Prozesswasserbehandlung 1. Stufe: Hochlastbelebung Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 4
5 Information zum Pilotvorhaben: Vorhabensträger: Betreuung: Wiss. Begleitung: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit Bayerisches Landesamt für Umwelt Technische Universität ünchen (Prof. Horn / Dr. Lackner) Zeitablauf Herbst 2010: Dez. 2010: Jan. Sept. 2011: Oktober 2011: Herbst 2013: Auswahl ZKA Ingolstadt aus 11 Kläranlagen durch Fachjury Start des Pilotprojekts durch Umweltminister Dr. Söder Planung, Ausschreibung, Vergabe, Bauausführung Inbetriebnahme der neuen Gesamtanlage Abschlussbericht Deammonifikation Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 5
6 Verfahrensschema vor Umbau auf Deammonifikation: 3 SBR Behälter a 560 m³ Fracht: 450 kg NH4-N/d Planung und Bau der Prozessanlage: 2002: SBR : SBR 3 Druckbelüftung SBR 1 Nitrifikation/ Denitrifikation ethanol Ablauf Zentrat SBR 2 Nitrifikation/ Denitrifikation Speicher Vorlage SBR 3 Schlamm Druckbelüftung Nitrifikation/ Denitrifikation ethanol Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 6
7 Gesamtkonzept Umbau Deammonifikation Einsatz des SBR-Verfahrens (Belebtschlamm) einstufiges System Prozessparameter Sauerstoffbedarf Zyklusgestaltung Temperatur Biozönose aßnahme Neubau Gebläsestation (geringerer Lufteintrag) Anpassung Rohrleitungen, Belüfterelemente Erneuerung und Ergänzung der esstechnik Änderung / Anpassung der Steuerung a) Isolierung SBR-Behälter, Speicher b) Abdeckung SBR-Behälter, Speicher c) Wärmetauscher zur Aufheizung entfällt Animpfung durch Schlammlieferung von anderen Kläranlagen Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 7
8 zur Vorlage EntwÌsserung Leerrohr 1xDN100 Signalleitungen Stromleitung 5x...m2 TrÏbwasser FB01 TrÏbwasser FB02 TrÏbwasser FB03 Qmax= 60 m3/h Anschluss an bestehende Leitung im Leitungskeller PWB-ÜS-RL Trübwasser 1 DN125, 175 Trübwasser 2 DN125, 180 Trübwasser 3 DN125, 185 Krahnbahn Signalleitungen 1xDN100 Leerrohr Leistungskabel 1xDN100 Leerrohr -1,20-0,95/-1, Schlammablassleitung SBR ,20-1,20-0,95-0,95-0,95-0, Zwischenpodest (369,22 m) ,95-0,95 ethanol -1,20-1,20-1,20 PWB-PAW-RL-04A PWB-PAW-RL-04B Bypassleitung Schacht für Anschlussleitungen SBR 3 0 Rohrstütze PWB-PAW-RL PWB-ÜS-RL PWB-PAW-RL Luftltg. SBR 1 Luftltg. SBR (Zulauf) (Schlamm) (Ablauf) Rohrstütze Luftanschluss SBR 3 an Bestand anschließen Entschäumer PWB-EDC-RL Eisen-III-Chlorid Entschäumerdosierung Brauchwasserbehälter Fällmitteldosierung Gebläse 3 Dosierstation KS Notdusche 0 Rohrstütze Rohrstütze Rohrstütze Notdusche mit Augendusche (Reserve) Dosierstation neu Fe3 Cl (Reserve) Fe3 Cl Gesamtkonzept Umbau Deammonifikation SBR 1: Beibehaltung N/DN Keine Isolierungsmaßnahmen Rührwerk Anschluss an großes und kleines Gebläse WSP (366,95 m) Sicherheit N-Elimination SBR 1 mro 363,285-1,265 V= 636 m3 Aufstieg SBR-Vorlage D= 11,0 m SBR 1 Anpassung Gebläse (3+1) Anpassung ESR-Technik Rührwerk container 6 Entwässerung??? Schacht S5 (1.20x0.80 innen) Kabelschacht Leerrohre DN 125 Gebläse 1 Gebläse 2 3 ±0,00 Gebläse Grünfläche Grünfläche ??? 1 Schacht stillgelegt Rührwerk Anschluss an best. Gitterrost Rührwerk Speicher SBR 2 SBR 3 Podest essgeräte Pumpensumpf 7 1,0x1,0x0,70m 1,0-1,5m Aushubbereich 4/5 4/5 4/5 Speicherbehälter: Wärmedämmung antelfläche Schwimmabdeckung SBR 2 und 3: Wärmedämmung antelfläche Angepasste Gfk-Abdeckung Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 8
9 Isolierung der Behälter: Ausgangszustand Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 9
10 Isolierung der Behälter: Bauphase Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 10
11 Isolierung und Abdeckung der Behälter: Endzustand Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 11
12 Verfahrensschema nach Umbau auf Deammonifikation ethanol SBR 1 Druckbelüftung (3+1 Drehkolbengebläse) je 30 kw und 90 kw Nitrifikation/ Denitrifikation Ablauf Zentrat Speicher Vorlage SBR 2 Deammonifikation SBR 3 Schlamm Deammonifikation Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 12
13 Feststoffregime Feststoffeintrag nach Betriebsstörung Füllstand Nitrat Ammonium Durchfluss Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 13
14 Feststoffregime ögliche Ursachen zur Hemmung der ANAOX-Aktivität Feststoffeintrag durch abgesetzten Faulschlamm Hydrolyse- und Stoffwechselprodukte Abbau der Zwischenprodukte Rücklösung von Speicherstoffen Aktive Biomasse Hydrolyse Negative Auswirkungen durch Feststoffeintrag bzw. zu hohem Schlammalter Limitierung N-Rückbelastung Denitrifikation Aerober Abbau Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 14
![TS Zulauf [mg/l] NH4-N Umsatz [kg m -3 d -1 ] Feststoffregime NH4-N Umsatzleistung und TS-Gehalt im Zulauf 450 400 350 TS NH4-N Umsatz 0,25 0,2 300 0,15 250 200 0,1 150](/docs-images/96/127784856/images/15-1.jpg "0,05 100 50 0 0-0,05 14. Nov. 14. Jan. 14. rz. 14. ai. 14. Jul. 14. Sep. 14. Nov. 14. Jan. 14. rz. 14. ai. Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 15")
15 TS Zulauf [mg/l] NH4-N Umsatz [kg m -3 d -1 ] Feststoffregime NH4-N Umsatzleistung und TS-Gehalt im Zulauf TS NH4-N Umsatz 0,25 0, , , , , Nov. 14. Jan. 14. rz. 14. ai. 14. Jul. 14. Sep. 14. Nov. 14. Jan. 14. rz. 14. ai. Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 15
16 TS-Biomasse [g/l] NH4-N Umsatz [kg m -3 d -1 ] Feststoffregime NH4-N Umsatzleistung und TS-Gehalt im Reaktor 5,5 5 TS NH4-N Umsatz 0,25 4,5 4 0,20 3,5 3 2,5 2 0,15 0,10 1,5 1 0,05 0,5 0 0,00 Nov. 11 Jan. 12 rz. 12 ai. 12 Jul. 12 Sep. 12 Nov. 12 Jan. 13 rz. 13 ai. 13 Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 16
17 Feststoffregime Vermeidung Feststoffeinträge Bestandsaufnahme Vorlage und Speicher Außerbetriebnahme Vorlage Überwachung TS-Gehalt im Zulauf Automatisierung Schlammabzug aus Speicher
18 Feststoffregime Entleerung und Reinigung Vorlage und Speicher Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 18
19 Durchsatz [cbm/d] TS-Gehalt [mg/l] Feststoffregime Überwachung des TS-Gehaltes im Reaktorzulauf Durchsatz TS :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 19
20 Feststoffregime Außerbetriebnahme der Vorlage Automatisierung Schlammabzug Speicher Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 20
21 Feststoffregime Automatisierung Schlammabzug Speicher Rühren /Absetzen 1. Variable Zeiteinstellung 2. Solldrehzahl Rührwerk Schlammabzug 1. Variable Startzeit 2. Dauer Schlammabzug 3. Abschaltung über TS Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 21
22 Anfahrbetrieb nach technischen Betriebsstörungen Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 22
23 Technische Betriebsstörungen Auswirkungen defekter Belüfterplatten beim SBR 3 Ammonium O 2 -Konz. Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 23
24 Anfahrbetrieb-Technische Betriebsstörungen Austausch defekter Belüfterplatten Biomassespeicherung im Vorlagebehälter Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 24
25 Anfahrbetrieb-Technische Betriebsstörungen Herausforderungen im Anfahrbetrieb hohe O2 Konz. niedrige Temperatur = Nitratanstieg Nitrat Temp. O 2 -Konz. Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 25
26 Anfahrbetrieb-Technische Betriebsstörungen Herausforderungen im Anfahrbetrieb Teil I Start mit Normaleinstellungen O2-Konz >3 mg/l T=23 C ph 6,9 Anstieg Nitrat Luftmenge verringert auf minimale Gebläseleistung O2-Konz 2 mg/l T=23 C ph 6,9 Anstieg Nitrat Zugabe von je 50m 3 Biomasse und Prozesswasser O2-Konz 1,5 mg/l T=25 C ph 7,1 Anstieg Nitrat Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 26
27 Anfahrbetrieb-Technische Betriebsstörungen Herausforderungen im Anfahrbetrieb Teil II Intervallbelüftung geändert, Belüftung [an] 3min. [aus] 8min. O2-Konz 1 mg/l T=25 C ph 7,0 Anstieg Nitrat Intervallbelüftung geändert, Belüftung [an] 3min. [aus] 11min. O2-Konz <1 mg/l T=steigt ph steigt Nitrat stabil Sukzessive kontrollierte Erhöhung der Sauerstoffzufuhr Änderung Intervallbelüftung Erhöhung Gebläseleistung Normalbetrieb nach 3 Wochen Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 27
28 Einstufige Deammonifikation Verfahrensvergleich Stickstoffelimination Bewertungen Einheit N/DN ischbetrieb: 2/3 Deammonifikation 1/3 N/DN Prozesswassermenge [m³/d] ethanolverbrauch Tonnen/a Stromverbrauch kwh/a Personalaufwand h/w Prozessstabilität - stabil schwankend Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 28
29 Einstufige Deammonifikation Schlussfolgerungen Die einstufige Deammonifikation ist derzeit noch ein sehr anspruchsvoller Prozess Vorteilhaft ist, wenn Prozessstörungen ausgeglichen werden können Forschungsbedarf besteht bei der Unterdrückung der Nitritoxidation Wirtschaftliche Vorteile rechtfertigen den Einsatz des Verfahrens Seminar zum Pilotvorhaben Deammonifikation auf der ZKA Ingolstadt 29
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