Entfernung von Spurenstoffen mit Aktivkohle

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1 Besprechung der Lehrer und Obleute der Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften 40 Jahre Kanal- und Kläranlagen-Nachbarschaften in Bayern Entfernung von Spurenstoffen mit Aktivkohle am Beispiel der Kläranlage Böblingen-Sindelfingen 1.Einführung / Ausgangssituation 2.Beschreibung der Kläranlage 3.Erste Betriebserfahrungen 4.Reinigungsleistungen 5.Kosten Dipl.-Ing. Gert Schwentner Zweckverband Kläranlage Böblingen-Sindelfingen

2 1. Einleitung / Ausgangssituation Kläranlage Böblingen-Sindelfingen, Ausbaugröße von EW. Anteil des Kläranlagenablaufes im Gewässer rd. 80 %! Inbetriebnahme einer Flockungsfiltration mit 600 m² Filterfläche (2007) Beschluss der Verbandsversammlung zum Bau einer Aktivkohleadsorptionsstufe Spatenstich Erstbefüllung Einfahrphase ab Januar 2012 Betriebserfahrungen, Folie 1

3 2. Beschreibung der Kläranlage Vorklärung Tropfkörper Fällmittel Flockungs -filtration Nachklärung C-Dosierung nachgeschaltete DN (belebter Schlamm) Fällmittel Gewässer Rezirkulation (Tropfkörperbeschickung) Schlammfaulung und Entwässerung entwässerter Klärschlamm zur Verbrennung Folie 2

4 2. Beschreibung der Kläranlage Tropfkörper Fällmittel Vorklärung Nachklärung Aktivkohleanlage Reaktionsbecketation Sedimen- Aktivkohle-Dosierung Flockungs- und Flockungshilfsmittel Flockungs -filtration C-Dosierung nachgeschaltete DN (belebter Schlamm) Gewässer Rezirkulation (Tropfkörperbeschickung) Schlammfaulung und Entwässerung entwässerter Klärschlamm zur Verbrennung Folie 2

5 2. Beschreibung der Kläranlage Auslegung der Aktivkohleadsorption Reaktionsbecken: Aufenthaltszeit 0,5 Stunden Sedimentationsbecken: Aufenthaltszeit 2,0 Stunden Oberflächenbeschickung 2 m/h Aktivkohleanlage Reaktionsbecketation Sedimen- Aktivkohle-Dosierung Flockungs- und Flockungshilfsmittel Flockungs -filtration Auswertung 2012 Zulauf Kläranlage: 14,4 Mio m³/a Januar Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez. Folie 3

6 2. Beschreibung der Kläranlage Auslegung der Aktivkohleadsorption Reaktionsbecken: Aufenthaltszeit 0,5 Stunden Sedimentationsbecken: Aufenthaltszeit 2,0 Stunden Oberflächenbeschickung 2 m/h Auswertung 2012 Zulauf Kläranlage: 14,4 Mio m³/a Zulauf PAC Anlage: 12,2 Mio m³/a Aktivkohleanlage Reaktionsbecketation Sedimen- Aktivkohle-Dosierung Flockungs- und Flockungshilfsmittel Bypass> l/s Flockungs -filtration Fällmittel Zufluss Adsorptionsstufe bis L/s ergibt 85 % vom Zufluss Klärwerk Januar Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez. Folie 3

7 Zweckverband Kläranlage Böblingen-Sindelfingen Klärwerk I - Aktivkohlebehandlung 2. Beschreibung der Kläranlage NKB 1 Aktivkohle-Silo V = 125 m³ Einmisch- und Aggregationsbecken (12 m³ und 120 m³) NKB 2 Reaktionsbecken (V= m³) Sedimentationsbecken ( V= m³; A = m²) NKB 3 und 4 zum Gewässer Folie 4

8 3. Erste Betriebserfahrungen Zielvorgaben für den Betrieb Dosierung von 10 mg/l Pulveraktivkohle (Norit SAE Super) TS im Reaktionsbecken 4 g/l, ISV < 70 ml/g Dosierung 4 mg Fe/L in Zulauf Sedimentation (Ferrifloc FeClSO 4 ) Aktivkohleanlage Reaktionsbecketation Sedimen- Aktivkohle-Dosierung Flockungs- und Flockungshilfsmittel Bypass> l/s Flockungs -filtration Gewässer Dosierung 0,3 mg Polymer/L in Zulauf Sedimentation (Praestol 2540) Dosierung 1 mg Fe/L in Ablauf Sedimentation (Ferrifloc FeClSO 4 ) Alle Zielvorgaben können vom Betriebspersonal stabil eingestellt werden! Folie 6

9 3. Erste Betriebserfahrungen Absetzverhalten von Schlamm aus dem Reaktionsbecken (verdünnte Probe 1:2) Folie 7

10 4. Reinigungsleistungen 64 Einzelparamter (z.t. unter der Bestimmungsgrenze). aufsummiert ergeben sich: - im Zulauf 6,26 kg/d - im Ablauf Nachklärbecken 2,39 kg/d - im Ablauf Filtration 0,62 kg/d Folie 8

11 4. Reinigungsleistungen / Erste Betriebsergebnisse 12 % 33 % 95 % 49 % 91 % 86 % 76 % 95 % 92 % 88 % Auszug aus den Analysenergebnissen vom bei einer Aktivkohledosierung von 10 mg/l Folie 9

12 4. Reinigungsleistungen homogenisierte Probe! 19 mg/l - 8 mg/l - 10 mg/l Im betrachteten Zeitraum wurden insgesamt 16 % des Zuflusses über den Bypass an der Adsorptionsstufe vorbei geführt! Inbetriebnahme Filter vermindert CSB! Inbetriebnahme Aktivkohleanlage vermindert CSB! Unterschreitung von CSB 20 mg/l mit 10 g PAC/m³ unsicher!? Folie 10

13 4. Reinigungsleistungen homogenisierte Probe! - 1,4 mg/l 3 mg/l - 9 mg/l Im betrachteten Zeitraum wurden insgesamt 16 % des Zuflusses über den Bypass an der Adsorptionsstufe vorbei geführt! Inbetriebnahme Filter vermindert AFS! Inbetriebnahme Aktivkohleanlage vermindert AFS! weiteres Optimierungspotential!? Folie 11

14 4. Reinigungsleistungen homogenisierte Probe! 0,23 mg/l - 0,17 mg/l - 0,7 mg/l Im betrachteten Zeitraum wurden insgesamt 16 % des Zuflusses über den Bypass an der Adsorptionsstufe vorbei geführt! Fällmitteldosierung (FeClSO 4 ): 2006 (mit NKB) : kg/d 2010 (mit Filter) : kg/d 2012 (mit PAC) : kg/d Fällmittelmenge hat sich nach Inbetriebnahme der PAC-Anlage sogar geringfügig vermindert! Folie 12

15 4. Reinigungsleistungen Schlammbilanz (Auswertung vom ) adsorbierte Stoffe Schlammanfall kg/d + ca. 287 kg/d = ca kg/d davon: PAC Dosierung 345 kg/d Fe-Schlamm 268 kg/d AFS Ablauf NKB ca. 606 kg/d ergibt: adsorbierte Stoffe ca. 156 kg/d Schlammalter in der Adsorptionsstufe ca. 5,2 d Folie 13

16 5. Kosten Adsorptionsstufe Folie 14

17 5. Kosten / Investitionskosten (Kostenfeststellung Jan. 2013) Rohbau Klärtechnische Einrichtungen (Rohrleitungen, Räumer, Pumpen) Dosieranlagen (Pulveraktivkohle, Polymer) Elektrotechnik (Schaltanlagen + Messgeräte) Objektplanung, Tragwerksplanung, Baugrundberatung, Verfahrenstechnische Beratung, Genehmigungen durchschn. Abschreibungen (30a) /a, Zinsen (3,5%) /a EU-Zuschüsse (Europäischer Fond für regionale Entwicklung EFRE) ca Auflösung Zuschuss /a, gesparte Zinsen /a Verrechnung mit der Abwasserabgabe (3 Jahre) gesparte Abwasserabgabe /a Folie 15

18 5. Kosten / Betriebskosten Aktivkohle (135 t/a mit ca /t) Polymer (4 t/a mit ca /t) Strom ( kwh/a mit 0,169 /kwh) /a /a /a Mehrschlammanfall (680 t/a mit 90 /t) Personal (0,65 Stellen mit /a) Instandhaltung Bauwerke (0,1 % von 3,4 Mio. ) Instandhaltung technische Anlagen (0,5 % von 1,3 Mio. ) Abwasserabgabe (Verminderung durch verbesserte Reinigungsleistungen -15 mg/l CSB und -0,3 mg/l Pges) Folie 16

19 5. Kosten / Betriebskosten Aktivkohle (135 t/a mit ca /t) Polymer (4 t/a mit ca /t) Strom ( kwh/a mit 0,169 /kwh) /a /a /a Mehrschlammanfall (680 t/a mit 90 /t) Personal (0,65 Stellen mit /a) Instandhaltung Bauwerke (0,1 % von 3,4 Mio. ) Instandhaltung technische Anlagen (0,5 % von 1,3 Mio. ) Abwasserabgabe Stromverbräuche: (Verminderung durch verbesserte Reinigungsleistungen -15 mg/l CSB und -0,3 mg/l Pges) Aktivkohleadsorption Flockungsfiltration konventionelle Kläranlage incl. Schlammbehandlung) kwh/a = 1,5 kwh/(ew*a) kwh/a = 3,0 kwh/(ew*a) kwh/a = 30,6 kwh/(ew*a) kwh/a = 35,1 kwh/(ew*a) Folie 16b

20 5. Kosten / Betriebskosten Aktivkohle (130 t/a mit ca /t) Polymer (4 t/a mit ca /t) Strom ( kwh/a mit 0,169 /kwh) Mehrschlammanfall (680 t/a mit 90 /t) Personal (0,65 Stellen mit /a) Instandhaltung Bauwerke (0,1 % von 3,4 Mio. ) Instandhaltung technische Anlagen (0,5 % von 1,3 Mio. ) Abwasserabgabe (Verminderung durch verbesserte Reinigungsleistungen -10 mg/l CSB(?) und -0,3 mg/l P ges (?) /a /a /a /a /a /a /a /a /a Folie 16c

21 5. Kosten Abwasserabgabe EU-Zuschuss (EFRE) Folie 18 17

22 5. Kosten Gebühr Abwasserabgabe EU-Zuschuss (EFRE) Gebührenberechnung: 5,7 Cent/m³ * 40 m³/(ew*a) / ergibt ca. 2,27 m³ = /(EW*a) 5,7 Cent/m³ ohne Abwasserabgabe +0,96 Cent/m³ bzw. +0,38 /(EW*a) ohne Fördermittel +1,3 gebührenfähige Cent/m³ bzw. Abwassermenge +0,51 /(EW*a) Folie 18 18

23 6. Zusammenfassung Adsorptionsstufe ist betriebssicher, wenn die Vorgaben (TS-Gehalt, ISV) eingehalten werden. Verbesserung der Reinigungsleistung in Bezug auf Spurenstoffe und CSB sowie Pges (ohne Erhöhung der Fällmittelmenge) Die Investitionskosten betragen 4,3 Mio.. Die Aktivkohle (jährlich ca. 130 Tonnen) hat den größten Anteil an den Betriebskosten. Energiekosten sind untergeordnet! Die Gebühr steigt um rd. 5,7 Cent je m³ bzw. um rd. 2,27 je Einwohner im Jahr. Optimierungen? Wie wichtig ist eine genaue Dosierung von Aktivkohle bei Trockenwetter und Regenwetter? Feststoffgehalt und Schlammalter?...? Folie 191

24 Zweckverband Kläranlage Böblingen-Sindelfingen Vielen Dank Abwasserreinigung ist kein Selbstzweck sondern Daseinsvorsorge! für Ihre Aufmerksamkeit!

25 Einmisch- und Aggregationsbecken, Reaktionsbecken und Sedimentationsbecken ca. 48 m ca. 54 m Rücklaufkohle-Pumpwerk Schnecke DN H = 1,0 m - Q = 500 l/s Folie 5

26 3. Erste Betriebserfahrungen Dosiermenge PAC [kg/h] Dosiermenge PAC [mg/l] Zufluss KA [L/s] 10 g PAC /m³ Zufluss PAC [L/s] Dosiermenge Polymer [L/h] Folie 8

27 AFS Ablauf Sedimentation [mg/l] AFS Ablauf NKB [mg/l] 20 mg/l CSB Ablauf FF [mg/l] 10 mg/l AFS Ablauf FF [mg/l] Folie 9

28 TS-Gehalt im Reaktionsbecken 4,0 g/l 3,0 g/l Schlammspiegelhöhe im Sedimentationsbecken Zufluss [L/s] 60 cm 20 cm Zufluss PAC [L/s] Folie 6

29 3. Erste Betriebserfahrungen (1) PAC-Dosiertechnik im Zargenraum (2) (3) (4) 1- Silokonus 2- Zellenradschleuse 3- Förderschnecke (5) 4- Vorlagebehälter 50 l Bildquelle: Kopf Anlagenbau GmbH (6) (7) 5- Wägebehälter 70 l 6- Vortex-Trichter 7- PAK- Entnahme über Treibstrahlwasserpumpe Folie 7

30 3. Erste Betriebserfahrungen Bildquelle: Kopf Anlagenbau GmbH (3) (4) (5) PAC-Dosiertechnik im Zargenraum 1- Silokonus 2- Zellenradschleuse 3- Förderschnecke 4- Vorlagebehälter 50 l 5- Wägebehälter 70 l 6- Vortex-Trichter 7- PAK- Entnahme über Treibstrahlwasserpumpe Folie 7a

31 3. Erste Betriebserfahrungen Dosieranlage verstopft Folie 7b