Energieautarke Kläranlagen als aktiver Beitrag zum Gewässerschutz

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1 3. Internationale Kreislaufwirtschaftskonferenz Rheinland-Pfalz Innovation in der Wasserwirtschaft: Energieautarke Kläranlagen als aktiver Beitrag zum Gewässerschutz 17. Oktober 2012 Stefan Krieger Dr. Andreas Blank

2 Gliederung Einleitung Energieverbrauch Kläranlagen Energetische Optimierungspotentiale Praxisbeispiele GKA Weilerbach (Konzept und Voraussetzungen/Hochlastfaulung) GKA Baden Baden/Sinzheim (Co-Vergärung) Zusammenfassung Folie 2

3 Einleitung Energieverbrauch kommunaler Kläranlagen Kläranlagen beanspruchen ca. 20 % des gesamten Elektrizitätsbedarfs der öffentlichen Gebäude und Anlagen einer Kommune ca Kläranlagen mit Gesamtstromverbrauch von GWh/a ca. 0,7 % des Stromverbrauch in der BRD bei 126 Mio. EW entspricht dies etwa 2,7 Mio. t CO 2 -Äquivalenten Großteil des Verbrauch konzentriert sich auf Kläranlagen > EW 86 % des Gesamtverbrauchs kommunaler Kläranlagen Folie 3

4 Energie auf Kläranlagen Spezifischer Energiebedarf kommunaler Kläranlagen (< EW) ( EW) ( EW) ( EW) (> EW) Folie 4

5 Energie auf Kläranlagen: Energiebilanz aerobe Stabilisierung (GK 4) Input elek. Energie 34 kwh/(ew*a) Zulauf-PW (3,5 kwh/(ew*a) Mech. Vorreinigung 2,5 kwh(ew*a) Belebung inkl. RLS und NKB 27,5 kwh/(ew*a) Schlammstapelung 0,5 kwh/(ew*a) Verluste, Wärme, Reibung, biol. Abbau 121,5 kwh/(ew*a) NKB Abwasser ger. Abwasser roh E th : 75 kwh/(ew*a) CSB: 8 kwh/(ew*a) E th : 75 kwh/(ew*a) CSB: 153 kwh/(ew*a) Primärenergiebedarf 85 kwh/(ew*a) Kraftwerk = 0,4 57,5 kwh/(ew*a) Schlamm Folie 5

6 Energie auf Kläranlagen: Energiebilanz anaerobe Stabilisierung (GK 4) Input 9 kwh/(ew*a) Zulauf-PW (3,5 kwh/(ew*a) Mech. Vorreinigung 3 kwh(ew*a) Belebung inkl. RLS und NKB 21 kwh/(ew*a) Schlammbehandlung 3,5 kwh/(ew*a) Verluste, Wärme, Reibung, biol. Abbau 90 kwh/(ew*a) NKB Abwasser ger. Abwasser roh E th : 75 kwh/(ew*a) CSB: 8 kwh/(ew*a) E th : 75 kwh/(ew*a) CSB: 153 kwh/(ew*a) Primärenergiebedarf 30 kwh/(ew*a) Kraftwerk = 0,4 31 kwh/(ew*a) Schlamm Energiegewinn aus Gasverstromung 22 kwh/(ew*d) Wärme 33 kwh/(ew*d) Folie 6

7 Elektrischer Energieverbrauch einer Kläranlage Abwasserhebewerk 5% Infrastruktur und Sonstiges 6% Mechanische Reinigung 3% Flockungsfiltration 8% Schlammbehandlung 11% Biologische Reinigung und Nachklärung 67% Folie 7

8 Energetische Optimierungspotenziale Folie 8

9 Praxisbeispiel: GKA Weilerbach Folie 9

10 Praxisbeispiel: GKA Weilerbach Folie 10

11 Praxisbeispiel: GKA Weilerbach Gegenüberstellung Kennwerte IST-Zustand Konzeption Mittlere Anschlußgröße EW EW Stromverbrauch, gesamt kwh/a kwh/a Spez. Stromverbrauch 20 kwh/(ew*a) 17,6 kwh/(ew*a) Stromerzeugung 0 kwh/a kwh/a Flüssiggasbedarf l/a 0 l/a Klärschlammmenge t/a 840 t/a Kalkzugabe Entwässerung 157 t/a 105 t/a Fe³Cl-Zugabe Entwässerung 87 t/a 58 t/a Folie 11

12 Praxisbeispiel: GKA Weilerbach Auszeichnung im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms 2011 Förderschwerpunkt Energieeffiziente Abwasserbehandlungsanlagen Folie 12

13 Praxisbeispiel: Beispiel GKA Baden Baden/Sinzheim (Co-Vergärung) Folie 13

14 Praxisbeispiel: Beispiel GKA Baden Baden/Sinzheim (Co-Vergärung) Biomüll Biomüllaufbereitung (Pulper+Störstoffabtrennung) Biomüllaufbereitung (Schneckenpresse) Biomüllsuspension/Co-Substrat Kompost/Sekündärbrennstoff Folie 14

15 Zusammenfassung Spezifischer Energiebedarf kommunaler Kläranlagen Optimierte Faulung Faulung + Co-Vergärung (< EW) ( EW) ( EW) ( EW) (> EW) Folie 15

16 Zusammenfassung Auswirkung auf den Gewässerschutz durch die Umwandlung aerober Stabilisierungsanlagen in Faulungsanlagen Verbesserung der Ablaufwerte bei überlasteten Kläranlagen Freiwerdendes Volumen für Regenwasserbehandlung Havarieschutz / Puffervermögen Folie 16

17 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Folie 17 HYDRO-Ingenieure Energie & Wasser GmbH Barbarossastraße Kaiserslautern