Energieoptimierung durch SRC-Technik im Klärwerk Steinhof
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- Laura Raske
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1 Energieoptimierung durch SRC-Technik im Klärwerk Steinhof Präsentation Statusseminar 11/2016 Abwasserverband Braunschweig Celler Straße Wendeburg PFI Planungsgemeinschaft Karl-Imhoff-Weg Hannover Präsentation Statusseminar 11/
2 Energiegewinnung durch SRC-Technik Klärwerk Steinhof: EW Belastung BHKW-Anlage (4 x 713 kwel.) Präsentation Statusseminar 11/2016 1
3 Energiegewinnung durch SRC-Technik Clausius-Rankine-Prozess (CRC) Expansionsmaschine (Turbine, Dampfmotor) 2 Generator Stromerzeugung q zu Zugeführte (Abgas-)Wärme 1 Verdampfer 4 Speisepumpe 3 Kondensator q ab Abgeführte Wärme Rückgewinnung Präsentation Statusseminar 11/2016 2
4 Präsentation Statusseminar 11/2016 3
5 Präsentation Statusseminar 11/2016 4
6 Präsentation Statusseminar 11/2016 5
7 Projektstand nach Inbetriebnahme gab es technische Probleme zerstörte Kolben durch Überhitzung fehlerhafte Einbindung Wärmetauscher starke Vibrationen und Undichtigkeiten im Ergebnis sollte der Motor getauscht werden, um diese Probleme zu beseitigen vermutlich durch Wegbrechen von Folgeaufträgen Insolvenz der Lieferfirma Insolvenzverwalter sieht keine Möglichkeit den Auftrag positiv zu Ende zu bringen Abwicklung der Firma, kein Rechtsnachfolger und keine andere Firma, die hier einsteigen könnte Rückzahlung des Kredits an die KfW-Bank Klage vor dem Landgericht gegen Partnerfirma zwecks Herstellung des geschuldeten Werkes oder Rückzahlung des Kaufpreises Präsentation Statusseminar 11/2016 6
8 Abwasserverband Braunschweig Celler Straße Wendeburg PFI Planungsgemeinschaft Karl-Imhoff-Weg Hannover Präsentation Statusseminar 11/
9 Kombinationsverfahren zur Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff bei gleichzeitiger Energieoptimierung Präsentation Statusseminar 11/2016 Abwasserverband Braunschweig Celler Straße Wendeburg PFI Planungsgemeinschaft Karl-Imhoff-Weg Hannover Präsentation Statusseminar 11/
10 Inhalt Veranlassung und Ziele des Projektes Konzeptentwicklung Funktionsweise und Aufbau der Hauptkomponenten Ergebnisse der bisherigen Planungen Kosten und Wirtschaftlichkeit Präsentation Statusseminar 11/2016 9
11 Veranlassung und Ziele des Projektes Überlastung des Klärwerks Steinhof Bemessung EW, Belastung EW Ablaufgrenzwerte für Phosphor und Stickstoff können nicht sicher eingehalten werden 1. Ziel: Erhöhung der Eliminationsleistung 2. Ziel: Sicherstellung der Kreisläufe für Stickstoff und Phosphor, unabhängig von der Klärschlamm- bzw. Abwasserverregnung Präsentation Statusseminar 11/
12 Vorarbeiten 2005: Untersuchung TU Braunschweig - Verschiedene Lösungsansätze aufgezeigt - Vorzugslösung: Behandlung des Prozesswassers der Faulung 2011 Aktualisierung der Studie durch PFI - Bestätigung der Vorzugslösung - Phosphor-Entfernung und -Rückgewinnung durch MAP - Fällung - Stickstoff-Entfernung und -Rückgewinnung durch Strippung 2011: Optimierung der Studie Faulung durch thermische Desintegration - erhöhter Abbau (mehr Gas, weniger Schlamm) - Verbesserung der Entwässerbarkeit - Einsatz ist wirtschaftlich Resultat: Die Kombination aus Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration stellt technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar Präsentation Statusseminar 11/
13 Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration Vorentwässerung TDH Präsentation Statusseminar 11/
14 Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration Thermische Desintegration Erhöhter Gasanfall Geringere Schlammmenge Verbesserte Entwässerbarkeit Stickstoff-Strippung Entlastung der Kläranlage Rückgewinnung von Stickstoff Produktion Düngemittel Vorentwässerung TDH MAP-Fällung Entlastung der Kläranlage Rückgewinnung von Phosphor Produktion Düngemittel Präsentation Statusseminar 11/
15 Merkmale des Verfahrenskonzeptes Innovatives Gesamtkonzept unter Verwendung erprobter Einzelverfahren Ausreichende Entlastung der Kläranlage, steuerbar hinsichtlich der Stickstoffelimination Erhöhung der Gasproduktion und Verringerung der zu entsorgenden Klärschlammmenge Als Gesamtkonzept förderwürdig, positiver Förderbescheid (1,8 Mio. Euro) Stickstoff (1.800 Mg DAS/a) und Phosphor (300 Mg/a MAP) können vollständig auf den Verbandsflächen genutzt werden Weiterer Förderung zur Optimierung der Recyclingprodukte für den landwirtschaftlichen Einsatz bewilligt Präsentation Statusseminar 11/
16 Funktionsweise und Aufbau der Hauptkomponenten Präsentation Statusseminar 11/
17 Temperaturen von C Wärmeeintrag über Wärmetauscher oder Dampfinjektion ca. 50 Anlagen weltweit in Betrieb Thermodruckhydrolyse Durchsatzleistungen: bis t TR/a Rohschlamm Schlammenge Braunschweig: ca t TR/a Präsentation Statusseminar 11/
18 Thermodruckhydrolyse - System Haarslev Präsentation Statusseminar 11/
19 Prinzip der MAP-Fällung MAP oder Struvit = Magnesium-Ammonium-Phosphat Fällt auf Kläranlagen auch unkontrolliert aus (in Rohrleitungen, Pumpen, Entwässerungsmaschinen u.a.) Durch gezielte Ausfällung Vermeidung von Betriebsproblemen und Rückgewinnung des Phosphors Präsentation Statusseminar 11/
20 Prinzip der MAP-Fällung Quelle: AirPrex Präsentation Statusseminar 11/
21 Ergebnisse von Granulationsversuchen Präsentation Statusseminar 11/
22 Beispiele für MAP-Fällungs-Anlagen Airprex Kläranlage Uelzen Nuresys Apeldoorn Präsentation Statusseminar 11/
23 Stickstoffstrippung Abscheidung und Rückgewinnung des Stickstoffs aus dem Klarlauf der Vorentwässerung Funktionsweise: - Anhebung des ph-wertes durch Natronlauge - Durchgeleitete Luft nimmt Stickstoff als Ammoniak auf - Durch Zugabe von Schwefelsäure fällt Diammoniumsulfat aus Produkt ist in der Landwirtschaft einsetzbar (Besichtigung Raiffeisen Ahaus) Erprobte Technik, auch auf Kläranlagen Quelle: RVT PE Präsentation Statusseminar 11/
24 Desorption Absorption Funktionsprinzip der Stickstoffstrippung NaOH H 2 SO 4 Ammoniak Wärmerückgewinnung Nacherwärmung Kühlwasser Ablauf Gebläse Zulauf DAS (ASL) (NH 4 ) 2 SO % Präsentation Statusseminar 11/
25 Ergebnisse der bisherigen Arbeiten Präsentation Statusseminar 11/
26 Umfangreiche Labor- und Pilotversuche im Rahmen der Vorplanung Ergebnisse bestätigen die Planungsannahmen weitgehend 3 Reisen mit jeweils mehreren Anlagenbesichtigungen Funktionale Ausschreibung von Thermodruckhydrolyse, MAP-Fällung und Strippung, Vergabe erfolgte August/September 2016 Parallel Ausschreibung von Überschussschlammeindickung und Vorentwässerung, Vergabe erfolgte August/September 2016 Derzeit Planung des Schlammbehandlungsgebäudes sowie der übergeordneten Maschinen- und Elektrotechnik Ab April 2017 Bau Schlammbehandlungsgebäude, ab August 2017 Installation der Anlagen Inbetriebnahme zweites Quartal 2018 Projektverlauf Präsentation Statusseminar 11/
27 Aktuelle Standortfestlegung für Schlammbehandlungsgebäude Zeitplan: - Planung und Ausschreibung Baubeginn Inbetriebnahme 2017 Präsentation Statusseminar 11/
28 Zusammenfassung und Ausblick Gesamtkonzept wurde bestätigt und weiter optimiert MAP-Fällung und Stickstoffstrippung werden die Kläranlage ausreichend entlasten und Nährstoffkreisläufe sichern Nährstoffe werden in erhöhtem Umfang zurückgewonnen, sind lagerfähig und gut landwirtschaftlich verwertbar Thermodruckhydrolyse wird für erhöhte Gasproduktion und einen verringerten Klärschlammanfall sorgen Kombination Nährstoffrückgewinnung und Thermodruck-Hydrolyse stellt technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar Optimales Konzept für ein zukunftsfähiges Nährstoff- und Schlammmanagement Präsentation Statusseminar 11/
29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Präsentation Statusseminar 11/
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