Mikroschadstoffe und 4. Reinigungsstufe

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1 Titelmasterformat durch Klicken bearbeiten Mikroschadstoffe und 4. Reinigungsstufe Hubert Burbaum Guido Bruhn Münster,

2 Gliederung - Einführung - Abwasserverband Obere Lutter - Klärwerk Obere Lutter - F + E Vorhaben - Umbaumaßnahmen - Kosten - Ergebnisse - Warum ist der AOL überzeugt? 2

3 Einführung - Abwasserverband Obere Lutter (AOL) Gründung: 1965 Mitgliedsgemeinden: Bielefeld 86 % Anteil Gütersloh 14 % Anteil Hauptsammler: Klärwerk: Ausbaugröße: Belastung zur Zeit: 17,4 km Obere Lutter EW EGW EW AOL Gütersloh 3

4 Einführung - Das Klärwerk Obere Lutter - Stufenrechen - Sandfang - Vorklärung - 1. Biostufe (BSB 5 ) - 2. Biostufe (N) - Nachklärung - Festbett-Denitrifikation - Flockungsfiltration (Typ BIOFOR) - Schönungsteiche KA-Ablauf Bild: 2011 Stadt Gütersloh, FB Vermessung KA-Zulauf 4

5 Einführung - Das Klärwerk Obere Lutter Zulaufkonzentration bei Trockenwetter CSB 800 bis mg/l N ges 30 bis 60 mg/l P ges 6 bis 25 mg/l Überwachungswerte CSB 60,0 mg/l NH 4 -N 3,0 mg/l N ges 13,0 mg/l P ges 0,5 mg/l Abfluss Trockenwetter: m³/tag Maximalmenge: m³/tag Vorfluter: Ems-Lutter Bild: cpt212, Shutterstock 5

6 c CSB [mg/l] Einführung - Das Klärwerk Obere Lutter CSB-Ablaufwerte 2010 (nach SüwV-kom) 27 deutliche CSB- Überschreitungen J F M A M J J A S O N D 6

7 Einführung - Spurenstoffe Wirkstoff AOL Ablauf Chronisches Qualitätskriterium 1) Qualitätsnormvorschlag der EU für Gewässer Trinkwasser 2) [µg/l] [µg/l] [µg/l] [µg/l] Carbamazepin 3,3 0,5 0,1 < 0,1 Diclofenac 3,7 0,05 0,1 < 0,1 Ibuprofen 0,4 0,3 0,1 < 0,1 Metropolol 3,9 64 0,1 - Sulfamethoxazol 0,5 0,6 0,1 < 0,1 1) Quelle: Schweizerisches Zentrum für angewandte Ökotoxikologie 2) Quelle: Umwelt und Mensch Informationsdienst 01/2012, S. 39 7

8 F + E Vorhaben - Ausgangslage Klärwerk Obere Lutter besonders geeignet für Versuche zur Elimination von Spurenstoffen mit granulierter Aktivkohle - freie Kapazitäten für eine Verfahrensänderung - Industrieanteil von ca. 60 % (darunter eine CP-Anlage mit besonders kritischen Stoffen) - besonders günstige Konstellation mit Festbettdenitrifikations- und nachgeschalteter Flockungsfiltrationsanlage Bild: AOL 8

9 F + E Vorhaben - Ausgangslage - Starker Einfluss des Klärwerkablaufs auf den Vorfluter Ems-Lutter - Unterhalb der Einleitungsstelle befinden sich an der Ems Wasserwerke, welche auch Uferfiltrat verwenden 2010: Kontaktaufnahme zur Bezirksregierung Detmold und zum Umweltministerium NRW 2011: Start des 1. F + E Vorhabens 9

10 F + E Vorhaben - Projektbeteiligte Antragsteller Abwasserverband Obere Lutter Finanzielle Förderung Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen/ Bezirksregierung Detmold Wissenschaftliche Beratung IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasser Projektplanung, Gesamtkoordination Hydro-Ingenieure GmbH Lieferant Aktivkohle Jacobi Carbons GmbH 10

11 Umbau einer Filterkammer zum Großadsorber (GA) Bild: AOL 11

12 Entnahme des vorhandenen Filtermaterials (Biolith + Kies) AOL-Arbeitsaufwand: 2 Personen, 2 Tage Bilder: AOL 12

13 Befüllen mit Aktivkohle 3 Lieferungen pro Filterkammer AOL-Arbeitsaufwand: 1 Person á 3 Stunden pro Lieferung Bilder: AOL 13

14 Umbau einer Filterkammer zum Großadsorber (GA) vorher nachher Bild: AOL 14

15 Kosten 1. F + E Vorhaben (Istzahlen) Pos. 1 Umbau der Filteranlage bis zur Funktionsfähigkeit ,00 Pos. 2 Wissenschaftliche Begleitung und Analysekosten ,01 Pos. 3 Probenanalysen im Labor AOL ,00 Pos. 4 Projektleitung/Fachtechnische Begleitung über Laufzeit von 12 Monaten Pos. 5 Gesamtbericht mit den Ergebnissen der optimalen Betriebsweise, Wirtschaftlichkeit , ,63 Gesamtkosten brutto ,31 80 % Förderung durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW 15

16 c CSB [mg/l] Ergebnisse des 1. F + E Vorhabens CSB-Werte 1. F + E-Vorhaben ( ) 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 F M A M J J A S O N D J F Zulauf GA Ablauf GA 16

17 (c 0 -c)/c 0 [%] (c 0 -c)/c 0 [%] Ergebnisse des 1. F + E Vorhabens Ergebnisse nach (I.) und Bettvolumina (II.) I Ablauf GA 5 Ablauf GF II Ablauf GA 5 Ablauf GF 6 nicht beprobt 17

18 Umbau der Flockungsfiltration Bild: AOL 18

19 Abgeschlossene Umbauarbeiten Bilder: AOL 19

20 Umbauarbeiten (Istzahlen) Pos. 1 Aktivkohle ,79 Pos. 2 Messungen (Durchfluss, Druck, Sauerstoff) ,60 Pos. 3 Absperrklappen ,65 Pos. 4 Höhenstandsmessungen 4.273,65 Pos. 5 AOL-Material ,92 Pos. 6 E-Technik (Hardware, Software + Engineering) ,76 Gesamtkosten brutto ,37 70 % Förderung durch Investprogramm Abwasser NRW (IPA) Förderbereich 3.2 Öffentliche Kläranlagen - innovative Technologien (über die NRW Bank) 20

21 Kosten 2. F + E Vorhaben (Planzahlen) Pos. 1 Umbau der Filteranlage für die Versuche und Regeneration der Aktivkohle Pos. 2 Wissenschaftliche Begleitung und Analysekosten Pos. 3 Probenanalysen im Labor AOL Pos. 4 Projektleitung/Fachtechnische Begleitung über Laufzeit von 24 Monaten Pos. 5 Gesamtbericht mit den Ergebnissen der optimalen Betriebsweise, Wirtschaftlichkeit Gesamtsumme netto Gesamtsumme brutto % Förderung durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW 21

22 c CSB [mg/l] Ergebnisse des 2. F + E Vorhabens Überprüfung des Einflusses der A-Kohle-Reaktivierung auf die Adsorptionsleistung 90 CSB-Ergebnisse 2. F + E-Vorhaben ( ) J J A S O N D J F M A M J J A S O Zulauf FLOFIL Ablauf GA 4 (frische A-Kohle) Ablauf GA 5 (reaktivierte A-Kohle) 22

23 (c 0 -c)/c 0 [%] (c 0 -c)/c 0 [%] Ergebnisse des 2. F + E Vorhabens Welche Eliminationsraten können erreicht werden? I. II Ergebnisse nach (I.) und Bettvolumina (II.) Ablauf GA 4 (frische A-Kohle) Ablauf GA 5 (reaktivierte A-Kohle) 23

24 Ergebnisse der F + E Vorhaben Jährliche Betriebskosten (brutto) pro Filter (mit Personalkosten von 40 /h) - Regeneration Entleeren des Adsorbers 1 Person á 9 Stunden 360 Regeneration der Aktivkohle /Mg (für 30 Mg) Befüllen des Adsorbers 1 Person á 9 Stunden Erforderliche Spülungen ~ Spülvorgänge pro Woche 1 Person á 1 Stunde 80 - Energie: keine Mehrkosten 52 Wochen pro Jahr ~ Gesamtkosten (brutto) pro Jahr

25 Ergebnisse der F + E Vorhaben Zusammenfassung der Kosten - Invest: /Filterkammer (Bezuschussung durch Förderprogramm + Abrechnung über AbwAG) - Betrieb: /Filterkammer und Jahr pro Jahr pro m³ (AOL: 6,5 Mio. m³/a) bei 4 Filtern: ,030 bei 5 Filtern: ,035 25

26 Ergebnisse der F + E Vorhaben Jährliche Kosten (brutto) für die Elimination von Spurenstoffen pro EZ - angenommene Kosten für die Elimination von Spurenstoffen: 0,10 /m³ - angenommene Abwassermenge pro EZ und Jahr: 40 m³/a zusätzliche Kosten pro EZ und Jahr: 4,00 /a 26

27 Ergebnisse der F + E Vorhaben - stabiler praxistauglicher Betrieb, wenn der Filterzulauf feststofffrei ist (AFS < 5 mg/l) - gute Elimination von CSB/TOC - gute Elimination von vielen im Abw. enthaltenen Mikroverunreinigungen - Regeneration der Aktivkohle hat Einfluss auf die Filterstandzeit - Wirtschaftlichkeit gegeben Zusammenfassung Bild: cpt212, Fotolia 27

28 Medikamenten-Hersteller Chemikalien-Hersteller Warum ist der AOL überzeugt? Bilder: AOL Boden schicht Wirkstoff Verbrauch ) CQK 2) FLOFIL Zulauf AOL GA 4 Ablauf Trinkwasser 3) Carbamazepin 64 Mg/a 0,50 µg/l 1,7 µg/l 0,0150 µg/l < 0,1 µg/l Diclofenac 91 Mg/a 0,05 µg/l 2,3 µg/l 0,0375 µg/l < 0,1 µg/l 1) Quelle: Bergmann et al ) Quelle: Schweizerisches Zentrum für angewandte Ökotoxikologie 3) Quelle: Umwelt und Mensch Informationsdienst 01/2012, S

29 Ökonomie Ökologie Soziales Warum ist der AOL überzeugt? Nachhaltigkeit - Wirtschaft: seit 1994 gibt es den Begriff Tripple Bottom Line - Politik: die EU formulierte 1997 mit Ihrem Vertrag von Amsterdam explizit drei Säulen der Nachhaltigkeit Nachhaltigkeit Quelle: Spindler, Geschichte der Nachhaltigkeit 29

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Weitere Infos über den Abwasserverband Obere Lutter unter Weitere Infos über den aktuellen Stand des Aktivkohleprojektes unter Hubert Burbaum Guido Bruhn