Anaerobe Schlammstabilisierung kleiner Anlagen Pilotprojekt Bad Abbach

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1 Lehrerbesprechung 2014 der Kanal- und Kläranlagennachbarschaften 13. Februar 2014 Anaerobe Schlammstabilisierung kleiner Anlagen Pilotprojekt Bad Abbach Prof. Dr.-Ing. Oliver Christ, Hochschule Weihenstephan-Triesdorf Dipl.-Ing. Detlef Wedi ATM Abwassertechnik, Braunschweig

2 Situation in Bayern» Kläranlagen insgesamt mit einem Stromverbrauch von 630 GWh entsprechend dem von Haushalten» davon 300 Kläranlagen im Bereich von zwischen EW und EW mit aerob simultaner Schlammstabilisierung Grundsatzfrage» Ab welcher mittleren Anschlussgröße ist die Umrüstung von Anlagen mit aerober Stabilisierung zur anaeroben Faulung wirtschaftlich?

3 Verfahren» Belebtschlamm-Verfahren mit aerober simultaner Schlammstabilisierung (derzeit bis EW) Zulauf (aus mechan. Vorreinigung) Belebungsbecken (simultan aerob stabilisierend) Nachklärung Ablauf Belüftung Schlammentsorgung» Belebtschlammverfahren mit anaerober Schlammstabilisierung (Faulung) (derzeit ab EW) Zulauf (aus mechan. Vorreinigung) Vorklärung Belebungsbecken Nachklärung Ablauf Belüftung Primärschlamm BHKW Wärme Faulgas Faulung (anaerobe Stabilisation) Strom Schlammentsorgung

4 Verfahrensunterschiede» Vorteile aerobe Schlammstabilisierung einfacher Betrieb geringe Investitionen in die maschinentechnische Ausrüstung» Vorteile Faulung geringe Belebungsbeckenvolumina (- 40 bis 50 %) geringer Sauerstoffbedarf durch kurze Schlammalter (- 15 %) geringere Belastung der Belebung durch Primärschlammabtrennung (- 25 %) Eigenstromerzeugung geringerer Schlammanfall

5 Energiebedarf im Vergleich Idealwerte Kläranlagengröße in EW bis bis bis bis über gesamter Strom-Verbrauch C + N-Elimination mit Faulung kwh/ew/a D = 5 C + N-Elimination mit simultaner Schlammstabilisierung kwh/ew/a D = 15 D = 17 Strom-Bezug C + N-Elimination mit Faulung kwh/ew/a C + N-Elimination mit simultaner Schlammstabilisierung kwh/ew/a nach: Handbuch Energie in Kläranlagen, 1999 geringere BSB 5 -Fracht durch VKB niedrigeres Schlammalter Eigenstromerzeugung

6 Schlammanfall im Vergleich berechnet nach ATV-DVGW-M 368, 2003

7 Einsparpotenzial im Vergleich Basis Strompreis: 0,20 /kwh Schlammentsorgung: 60 /m 3 CO 2 -Äquivalent deutscher Strommix: 576 gco 2 /kwh Transport-Emissionen: 104,4 gco 2 /(to. km) und 50 km Entfernung

8 Barwert des Einsparpotenzials» Anlagennutzungsdauer: n = 20 Jahren,» Realzins: i = 3 % p.a.» Preissteigerung inkl. Inflation: r = 2 % p.a. (bezogen auf Strom- und Schlammentsorgung)» BW (r= 2 %) = 94,75 /EW» das heißt: Eine Investition zur Anlagenumrüstung von bis zu 95 pro Einwohnerwert rechtfertigt unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten die erreichbare Kosteneinsparung.» Bei gleicher Wirtschaftlichkeit steigt jedoch der Umweltnutzen, so dass dann die Umrüstung erfolgen sollte!

9 Pilotprojekt Bad Abbach gefördert durch das StMUG» Fragestellungen 1. Lässt sich das dargestellte theoretische Einsparpotenzial in der Praxis realisieren? 2. Wie hoch sind die Kosten des Umbaus? 3. Wo und unter welchen Randbedingungen liegt die Grenze der Umrüstung?

10 Kläranlage Bad Abbach bis Sommer 2013» mittlere Belastung EW 60 : EW» Strombedarf nach Austausch der Belüfter: 29 kwh/(ew. Jahr) Belebungsbecken 1 und 2 Nachklärung P-Fällung Schlammspeicher 1 bis 3 ÜS-Eindickung Betriebs gebäude Langsandfang Rechen von Bad Abbach

11 Kläranlage Bad Abbach nach dem Umbau» künftige Ausbaugröße EW 60 : EW» Strombedarf nach Umrüstung:? kwh/(ew. Jahr)» Eigenstromerzeugung nach Umrüstung? kwh/(ew. Jahr)» Inbetriebnahme nach der Umrüstung Herbst 2013 Faulbehälter Vorklärung Belebungsbecken 1 und 2 Nachklärung gepl. Maschinenhaus P-Fällung Schlammspeicher 1 bis 3 ÜS-Eindickung Betriebsgebäude Langsandfang Rechen von Bad Abbach

12 Baustellen-Impressionen I

13 Baustellen-Impressionen II

14 Realisierbares Einsparpotenzial? Fragestellung Nr. 1» kann erst im laufenden Betrieb ermittelt werden (direkter Vergleich vorher / nachher)

15 Kosten des Umbaus? Fragestellung Nr. 2 Art des Faulbehälters Art der Ausrüstung

16 Kosten des Umbaus? Fragestellung Nr. 2» System-Biogasanlage können bei der Beachtung folgender Punkte eingesetzt werden kürzere Nutzungsdauern Volumenzuschlag für Toträume infolge unzureichender Umwälzung Umwälzeinrichtungen müssen von Außen für Wartungs- und Reparaturzwecke zugänglich sein Umwälzeinrichtungen müssen eine auf den Faulschlamm angepasste Leistung aufweisen

17 Kosten des Umbaus? Ausschreibungsergebnisse Betriebsgebäude % ÜS-Eindickung % Vorklärung % Gasverwertung % Gesamtinvestitionen: 1,300 Mio. Faulung % Ausschreibungsergebnisse inkl. Baunebenkosten und MwSt. davon für Maschinentechnik: Projektkostenbarwert: 1,554 Mio.

18 Kostenbilanz» Geschätzte Kosten für die Erweiterung der Belebung auf EW > » Investitionen für die Umrüstung » Mehrkosten für die Umrüstung < » Einsparung von Strom- und Schlammentsorgungskosten (r=2 %; BW=94,75 /EW) bei derzeitiger Belastung von EW » Wirtschaftlichkeit = Mehrkosten / Einsparung 0,71 < 1,0» Wirtschaftlichkeit ist gegeben!» ohne die fälligen Erweiterungskosten wäre die Wirtschaftlichkeit hier nicht gegeben!

19 Barwert [Euro] Grenzen der Umrüstung? Fragestellung Nr Barwert Invest, Reinvest, Betrieb Einsparung [ ], r=0% Einsparung [ ], r=2% Einsparung [ ], r=5% EW EW EW angeschlossene Einwohnerwerte

20 Zusammenfassung» Alle Kläranlagen ab EW sollten auf die spezifischen Umrüstungsoptionen überprüft werden. Hierzu gehören Berücksichtigung ohnehin fälliger Reinvestitionen, Prognose von künftigen Belastungswerten, Verfügbarkeit von Co-Substraten.» System-Biogasanlagen können nach Modifikationen und veränderter Bewertungen (Nutzungsdauer, Rührwerkstechnik u.a.) auch auf Kläranlagen zur Schlammfaulung eingesetzt werden.» Die uneinheitlichen Ausschreibungsergebnisse zeigen, dass insbesondere bei den Komponenten Faulbehälter und Gasverwertung noch Potenzial für Standardisierung gegeben ist, wodurch Kosten weiter gesenkt werden können.» Energiereicher Klärschlamm sollte nicht länger kostenintensiv oxidiert werden sondern ist wenn immer wirtschaftlich möglich einer energetischen Verwertung durch Faulung und/oder thermischer Behandlung zuzuführen.

21 Danksagung den Projektbeteiligten» Markt Bad Abbach Herrn Ersten Bürgermeister Wachs Herrn Brunner Herrn Holzhauser Herrn Krückl Herrn Fiedler» Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit Herrn LMR Dipl.-Ing. Englmann, Herrn LChemD Dr. Beck» Bayerisches Landesamt für Umwelt Herrn BOR Dipl.-Ing. Bleisteiner Frau Dipl.-Ing. Reutelshöfer» Wasserwirtschafsamt Landshut Herrn Dipl.-Ing. Haberl» BBI Bauer Beratende Ingenieure GmbH Herrn Dr.-Ing. Weigel Herrn Dipl.-Ing. Christensen