PLANUNG VON KOMPLEXEN WASSERAUFBEREITUNGS ANLAGEN PRAXISBEISPIEL WW ECHTHAUSEN. Jörg Teschner Gelsenwasser AG

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1 PLANUNG VON KOMPLEXEN WASSERAUFBEREITUNGS ANLAGEN PRAXISBEISPIEL WW ECHTHAUSEN Jörg Teschner Gelsenwasser AG

2 Inhalte Planung von komplexen Wasseraufbereitungsanlagen Praxisbeispiel WW Echthausen MOTIVATION Warum weitergehende Aufbereitung an der Ruhr? PROJEKTZIELE Gesetzliche Rahmenbedingungen und technische Anforderungen ENTSCHEIDUNGSFINDUNG Welche Technik wird eingesetzt? VORPLANUNG Variantenbetrachtung, Kosteneinsparung und gewähltes Konzept Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 2

3 Inhalte Planung von komplexen Wasseraufbereitungsanlagen Praxisbeispiel WW Echthausen AUSFÜHRUNGSPLANUNG Anlagendesign und besondere Planungsleistungen BAUAUSFÜHRUNG Wichtige Meilensteine bei der Errichtung FAZIT UND AUSBLICK Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 3

4 MOTIVATION Warum weitergehende Aufbereitung an der Ruhr Erhöhte PFT Belastung im Sommer 2006 Stark erhöhte Konzentration von perfluorierten Tensiden (PFT) in Ruhr und Möhne Reaktion bei Gelsenwasser Hohe Eigenmotivation zum vorsorgenden Trinkwasserschutz Erweiterung der Aufbereitungstechnik aller Ruhrwasserwerke bis Ende 2020 Arnsberger Vereinbarung zwischen AWWR und MUNLV (2006), Programm Reine Ruhr des MUNLV (2008) Stärkung des Multibarrierensystems Stoffvermeidung Erweiterung Abwasserbehandlung Erweiterung Trinkwasseraufbereitung Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 4

5 PROJEKTZIELE Projektziele und mögliche Verfahrenskombinationen Gemäß WHG und LWG NRW gilt Anlagen zur TW Aufbereitung müssen dem aktuellen Stand der Technik entsprechen Konkretisierung durch neues Wasserrecht Anforderung und mögliche Verfahrenskombinationen werden konkret benannt Anforderungen Stand der Technik zur Entfernung von mikrobiologischen Belastungen und organischen Spurenstoffen Projektziele und Verfahrenskombinationen Entfernung mikrobiologischer Belastungen Entfernung organischer Spurenstoffe Membrantechnik Ultrafiltration Aktivkohle Adsorption Konventionelle Aufbereitungstechnik Ozonung Flockung Filtration Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 5

6 ENTSCHEIDUNGSFINDUNG Welches Aufbereitungsverfahren kommt zum Einsatz Pilotierung beider Verfahren 10/ /2008 Bewertungskriterien Reinigungsleistung hinsichtlich der Entfernung von Spurenstoffen und mikrobiologischen Belastungen Kosten und ggf. Betriebserfahrung Ergebnisse der Pilotierung Ziele der Aufbereitung werden mit beiden Verfahren vollständig erreicht Beide Verfahren geeignet! Verfahrensauswahl Kosten für das Membranverfahren ca % höher betriebliche Erfahrungen für das konventionelle Verfahren vorhanden Konventionelle Technik gewählt! Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 6

7 VORPLANUNG Variantenbetrachtung Projektbudget Budgetobergrenze 21Mio. Planungsvariante 1 Budgetziel nicht erreicht Durchströmung im Freigefälle von oben nach unten Ozonung Gebäude WAA Filtration Vorpumpwerk Aktivkohle Adsorption Physikalische Entsäuerung RWB Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 7

8 VORPLANUNG Variantenbetrachtung Nachteile der Planungsvariante 1 Hohe Energiekosten durch die große Förderhöhe Genehmigungsproblematik für das hohe Gebäude Hohe Investitionskosten für das Gebäude Gebäude WAA Ozonung 30m Vorpumpwerk 35m Entscheidung Investitionskosten ca. 25 Mio. Variante 1 wurde nicht genehmigt Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 8

9 VORPLANUNG Besondere Herausforderung und Lösungsfindung Reduzierung der Betriebskosten Senkung der Energiekosten durch Verringerung der Förderhöhe der Pumpen Horizontale Aufstellung der Verfahrensstufen Prozessumstellung auf Druckbetrieb Senkung der Förderhöhe um ca. 10m Einsparung ca /a Reduzierung der Investitionskosten Verringerung der Gebäudegröße Optimale Aufstellung der Verfahrensstufen Geringster Platzbedarf bei rechteckigen Druckbehältern Senkung des Raumvolumens um ca m³ Einsparung ca Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 9

10 AUSFÜHRUNGSPLANUNG Gewählte Planungsvariante Neues Konzept Planungsvariante 2 Konventionelle Aufbereitungstechnik + Überdruckbetrieb der ersten drei Verfahrensstufen + rechteckige Druckbehälter Vorpumpwerk Ozonung (2bar) Filtration (1 bar) Adsorption (0,5 bar) Physikalische Entsäuerung RWB Zusammenfassung Der Überdruckbetrieb der ersten drei Verfahrensstufen reduziert die Energiekosten Die rechteckige Bauform der Druckbehälter reduziert die Investitionskosten Entscheidung Kostenziel erreicht, Projektfreigabe erteilt! Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 10

11 AUSFÜHRUNGSPLANUNG Anlagendesign Anlagendesign Vorpumpwerk: Jährlich ca. 20Mio. m³ m³/h Ozonung: 0,3-1,0 mgo 3 /l V = 300m³ / Reaktor Verweilzeit Min. Filter und Adsorber: 4 x 60m² Filterfläche c F = 10 17m/h Entsäuerungsanlage: 130m² Gesamtfläche Q L bis Nm³/h Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 11

12 AUSFÜHRUNGSPLANUNG Besondere Planungsleistung - Hydraulischer Modellversuch Hydraulischer Modellversuch Fragestellungen: Hydraulische Funktionsfähigkeit 1. Lösungsansatz - CFD Simulation: Rechenmodell 2. Lösungsansatz - Modellversuch: Anwendung der Ähnlichkeitsgesetze Visualisierung der Strömung Strömungsoptimierung Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 12

13 AUSFÜHRUNGSPLANUNG Besondere Planungsleistung - Hydraulischer Modellversuch Hydraulischer Modellversuch Erkanntes Problem: Wirbelbildung in allen Filtern und Adsorbern Ursache des Wirbels: Energieüberschuss im Zulauf und Reflexion von der Decke Konstruktive Lösung: Einbau von je vier Leitblechen Kosten incl. Versuche: Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 13

14 BAUAUSFÜHRUNG Herstellung der Baugrube Herstellung der Baugrube: Zeitraum: September 2013 Abmessungen: Ca. 90 x 45 x 4m Bodenaushub: Ca m³ Größenordnung: Ca LKW Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 14

15 BAUAUSFÜHRUNG Bewehrung der Bodenplatte Bewehrung der Bodenplatte: Zeitraum: Oktober 2013 Abmessungen: Ca. 80 x 35 x 0,55m Stahlanteil: Ca. 450 t Größenordnung: Ca. 20 LKW Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 15

16 BAUAUSFÜHRUNG Betonieren der Bodenplatte Betonieren der Bodenplatte: Zeitraum: November 2013 Betonmenge: Ca. 1600m³ Größenordnung: Ca. 230 Mischfahrzeuge Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 16

17 BAUAUSFÜHRUNG Betonieren der Reinwasserkammern Betonieren der zwei Reinwasserkammern: Zeitraum: Dezember 2013 bis April 2014 Fassungsvermögen: 2 x 1700m³ Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 17

18 BAUAUSFÜHRUNG Rohbau mit Ozonung, Filtration und Adsorption Rohbau mit Ozonung, Filtration und Adsorption: Zeitraum: September 2013 bis Oktober 2014 Ozonung, Filtration und Adsorption sind nach einem Jahr Bauzeit fertiggestellt Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 18

19 BAUAUSFÜHRUNG Aufbereitungsgebäude Neues Gebäude für vier Verfahrensstufen: Zeitraum: September 2013 bis Februar 2015 Bauzeit 1 1/2 Jahre Gebäudeabmessungen: Länge = 80m Breite = 35m Höhe = 16m (12m) Herstellungskosten: Ca. 8 Mio Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 19

20 BAUAUSFÜHRUNG Vorpumpwerk Vorpumpwerk Schächte 1 bis 3: Zeitraum: Juli bis Oktober 2015 Nutzung von drei Rohwasserschächten Baujahr 1940 Drei nass aufgestellte Tauchmotorpumpen für jeweils 2200m³/h bei 19m Förderhöhe Fördermenge im Parallelbetrieb 4.000m³/h Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 20

21 BAUAUSFÜHRUNG Rohrleitungen und Stahlbau im Bereich Ozonstufe Rohrleitungen und Stahlbau Bereich Ozonung: Zeitraum: März bis April 2015 Rohrleitungen Nennweite DN500 DN700 aus Edelstahl (ozonhaltiges Wasser) 110 t Stahlbau mit 180m² Lichtgittern Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 21

22 BAUAUSFÜHRUNG Rohrleitungen und Stahlbau im Bereich Filtration / Adsorption Rohrleitungen und Stahlbau Bereich Filtration und Adsorption: Zeitraum: Mai bis Juli 2015 Rohrleitungen Nennweite DN500 DN1000 aus Stahl mit Rilsanbeschichtung Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 22

23 BAUAUSFÜHRUNG Rohrleitungen und Stahlbau im Bereich Physikalische Entsäuerung Rohrleitungen und Stahlbau - Bereich Physikalische Entsäuerung: Zeitraum: August bis September 2015 Luftdurchsatz: Bis zu Nm³/h CO 2 Absenkung: Von 14 auf 3,0mg/l ph-wert Anhebung: Von 7,1 auf 7, Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 23

24 BAUAUSFÜHRUNG Rohrleitungen im Bereich Spülwasserpumpen Rohrleitungsbau Bereich Spülwasserpumpen: Zeitraum: Oktober 2015 Rückspülung von Filtration und Adsorption Drei vertikal aufgestellte Spülwasserpumpen mit jeweils 2250m³/h bei 14m Förderhöhe Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 24

25 BAUAUSFÜHRUNG Versickerungsbecken für Rückspülwässer Versickerungsbecken für Rückspülwässer: Zeitraum: April bis Oktober 2015 Auslegung für die Versickerung von Rückspülwässern aus Schnellfiltration und Adsorption sowie für die Dachflächenentwässerung 2400m³ je Becken Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 25

26 FAZIT UND AUSBLICK Planung von komplexen Wasseraufbereitungsanlagen Praxisbeispiel WW Echthausen Fazit 1. Projektziele Entfernung mikrobiologischer Belastungen Entfernung organischer Spurenstoffe 2. Zeitplan Beginn der Inbetriebnahme im November Projektbudget Investitionskosten maximal 21 Mio. Projektabwicklung Planung, Ausschreibung und Vergabe sowie Bauüberwachung durch Gelsenwasser Ausblick Errichtung von insgesamt vier bauähnlichen Anlagen mit der gleichen Verfahrenskombination Jörg Teschner Wasserwerke Anlagenbau GELSENWASSER AG Willy-Brandt-Allee Gelsenkirchen Telefon: Wasser im Gespräch 1. Technischer Erfahrungsaustausch Wasserversorgung 26

27 VIELEN DANK!