Kläranlage Tuttlingen-Abwasserbehandlung

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1 Kläranlage TuttlingenAbwasserbehandlung Reinigungsstufen 01 Rechenanlage Vorklärung Belebung Belebung SBR 1 SBR Sand und Fettfang SBR 3 SBR 4 03 Vorklärung Fe Sandfang Fettfang 02 Nachklärung RS Nachklärung SBR C 04 Belebungsbecken Nendingen Rechen 01 Eindickung Puffer 05 SBRAnlage 06 Nachklärbecken Tuttlingen PW RÜB Nord Sandfilter Trockenwetter 07 Regenwetter Faulung 08 Entwässerung Sandfiltration 08 Schlammfaulung Gas BHKW Schlammentwässerung Wurmlingen Donau Donau 10 Faulgasverwertung im Blockheizkraftwerk Wasserpfad Rückbelastungen Schlammpfad Chemikalien Faulgas

2 Die Rechenanlage Das Abwasser enthält grobe, sperrige, oder zur Zopfbildung neigende Stoffe (Toilettenpapier, Hygieneartikel, Haare, Blätter,...). Diese stören den Betrieb der Kläranlage und müssen deshalb vor der eigentlichen Reinigung aus dem Abwasser entfernt werden. Das geschieht mittels Filterrechen. In einer Rechengutwäsche werden die Feinteile und biologisch abbaubaren Rechengut Stoffe aus dem entnommenen Rechengut ausgewaschen und wieder dem Abwasser zugeführt. Anschließend wird das zurückbleibende grobe Rechengut gepresst, entwässert und in einen Container abgeworfen. Das so behandelte Rechengut kann somit z.b. über eine Verbrennungsanlage entsorgt werden. 2 Filterrechen, Rechenbreite: mm Lochung: 10 mm 1 RechengutWaschpresse 1 RechengutContainer Rechengutanfall pro Tag: ca. 220 kg Rechengutanfall pro Jahr: 80 Tonnen Rechengut: Alle durch die Rechenanlage entnommenen groben Inhaltsstoffe, die erlaubter oder unerlaubter Weise in die Kanalisation gelangt sind, wie z.b. Laub, Faserstoffe, Fäkalien, Hygieneartikel, Speisereste, Sperrmüll. Das Rechengut wird gewaschen, um den Anteil an löslichen organischen Stoffen zu verringern. Insbesondere Dinge, wie zum Beispiel Hygieneartikel, Wattestäbchen und Textilien verursachen in der Kläranlage erhebliche Betriebsprobleme und gehören deshalb in den Hausmüll.

3 Sand und Fettfang In dem belüfteten Langsandfang mit Fettabscheider wird die Fließgeschwindigkeit des Abwassers verringert. Fett Im Sandfang werden im Abwasser enthaltener Sand, Kies, Splitt und andere körnige Stoffe abgeschieden. Durch das Einblasen von Druckluft bildet sich Lufteinpressung eine spiralförmige Wasserbewegung, so dass sich schwere Partikel am Gerinneboden gut absetzen und Fette sowie andere Leichtstoffe im parallel verlaufenden Fettfang aufschwimmen können. Das SandWassergemisch wird aus dem Sammeltrichter des Sandfangs Sandentnahme Sandkontainer entnommen und im Sandwäscher von anhaftenden organischen Stoffen befreit. Durch die Sandentnahme werden feste Ablagerungen in den Becken und hohe Verschleißerschei nungen an Pumpen und Rohrleitungen verhindert. Die aufgeschwommenen Fette und 1 belüftete Rinne Gesamtvolumen: 130 m³ 1 Sandklassierer 1 Sandwäscher Sandanfall pro Tag: ca. 270 kg Sandanfall pro Jahr: 100 Tonnen Sandwäscher: maschinelle Einrichtung zur Abscheidung von anhaftenden organischen Stoffen vom Sand Sand gelangt durch Straßeneinläufe und Baustellen in das Kanalnetz. Fette stammen überwiegend aus Haushalten und zum Teil aus der Gastronomie. Fettlösende Reinigungsmittel bereiten zunehmend Probleme bei der Fettentnahme aus dem Abwasser. Leichtstoffe werden von der Wasseroberfläche mit einem Räumschild in einen Sammelschacht geleitet und von dort in den Faulbehälter gepumpt und in Faulgas umgewandelt.

4 Vorklärung Das Vorklärbecken ist ein Absetzbecken und dient zur Abtrennung von vorwiegend ungelösten organischen Feststoffen. Durch die Reduzierung der Fließgeschwindigkeit und der Räumerbrücke damit verbundenen Beruhigung des Zulauf Zur Belebung und SBRAnlage Räumschild in den Faulbehälter gepumpt und zu Faulgas umgewandelt. Schlammsammeltrichter Das so mechanisch gereinigte Zur Faulung Abwasserstroms können sich diese Feststoffe als Primärschlamm absetzen. Mit Hilfe eines Räumschildes wird der Schlamm in die Schlammtrichter geschoben. Von dort wird der Schlamm Abwasser wird anschließend den biologischen Reinigungsstufen der Kläranlage zugeführt. 2 Vorklärbecken als Rechteckbecken Gesamtvolumen: m³ Gesamtfläche: 295 m² Primärschlammanfall pro Tag: ca. 70 m³ bzw. 2,5 t Feststoffe Vorklärbecken: Bauwerk zur Abtrennung von ungelösten Feststoffen Primärschlamm: Breiartiger Schlamm welcher im Vorklärbecken anfällt. Enthält auch kleinere Teilchen von Obst, Gemüse und Fäkalien. Ungelöste organische und anorganische Feststoffe stammen aus Haushalten und Gewerbe Durch die Feststoffabtrennung werden rund 65 % der Feststoffe entnommen und die nachfolgenden Reinigungsstufen entlastet.

5 Belebungsbecken Der wesentliche Anteil der Abwasserreinigung wird in den biologischen Gebläsestation Reinigungsstufen durchgeführt. Hier fressen viele Millionen von Mikroorganismen (Belebtschlamm / Biomasse) die gelösten Schmutzstoffe Luft aus dem Abwasser und vermehren sich dadurch. Die zusätzlich entstandenen Mikroorganismen werden Überschussschlamm genannt und Zulauf Zur Nachklärung müssen in der Nachklärung entnommen werden. DN N N N Den Belebungsbecken wird das Abwasser kontinuierlich zugeführt. Das Becken ist in verschiedene Zonen aufgeteilt, in denen in Abhängigkeit von den abwassertechnischen Anforder Kreislaufführung ungen gerührt ( DN Denitrifikation = Stickstoffelimination) oder belüftet Rücklaufschlamm vom Nachklärbecken ( N Nitrifikation = Stickstoffoxidation) wird. Anschließend fließt das Abwasser / Schlammgemisch in das Nachklär becken. 2 Durchlaufbecken mit jeweils 4 Zonen Gesamtvolumen: m³ Überschussschlammanfall pro Tag ca. 280 m³ bzw. 2,2 t 4 Drehkolbengebläse Gesamte Gebläseleistung: m³/h Belebungsbecken: Bauwerk zur biologischen Abwasserreinigung Belebtschlamm: Mikroorganismen zur Abwasserreinigung Überschussschlamm: zusätzlich entstandene Mikroorganismen Gelöste Schmutzstoffe wie z.b. Kohlenstoff, Stickstoff u. Phosphorverbindungen stammen aus Haushalten (Urin, Waschmittel, ) und Gewerbe Der Wirkungsgrad der Abwasserreinigung liegt im Bereich von 90 bis 95 % Phosphor & Stickstoff wirken im Gewässer als Dünger

6 SBRAnlage Zulauf Die Abkürzung SBR steht für stoßweise be schick ter Reaktor. Im Gegensatz zur kontinuierlich durchflossenen Ab wasser reinigungsanlage (Belebungs und Nachklärbecken) wird bei dem SBRVerfahren das Abwasser portions N 2 weise gereinigt. Der Reaktor ist sowohl Befüllen Ablauf Belebungsbecken wie auch Nachklärung. SBRZyklus Die einzelnen Behandlungsschritte laufen hier nicht räumlich, sondern zeit Abziehen Rühren (denitrifizieren) lich getrennt ab. Nach der Behandlung sedimentiert der Belebtschlamm im Reaktor, so dass das gereinigte Abwasser anschließend als Klarwasser mit Hilfe der Dekantiereinrichtung abgezogen werden kann. Der gesamte Prozess läuft in vier so Sedimentieren O 2 Belüften (nitrifizieren) genannten Reaktoren ab. Für die Elimination der meisten Schmutzstoffe benötigen die Mikro organismen Luftsauerstoff. Dieser 4 Becken im Aufstaubetrieb Gesamtvolumen: m³ 4 Rührwerke mit Durchmesser 2,5 m 5 Drehkolbengebläse mit je m³/h Förderleistung SBRVerfahren: stoßweise beschickter Reaktor, alle Behandlungsschritte in einem Becken Dekantiereinrichtung: Vorrichtung zur Entnahme von Klarwasser Zeitliche Trennung der Behandlungsschritte (Belüftung, Sedimentation,...) Kostengünstige Bauweise sowie betriebliche Flexibilität Für die meisten Schmutzstoffe benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff. Nur wenige Schmutzstoffe (z.b. Nitrat) können ohne Sauerstoff eliminiert werden. wird mittels Drehkolbengebläse in die Reaktoren eingeblasen.

7 Nachklärbecken Räumerbrücke In den Nachklärbecken wird das aus den Belebungsbecken kommende Abwasser sehr stark beruhigt. Die Belebtschlammflocken können somit auf den Beckenboden sinken (Sedimentation) und von dort entnommen werden. Im Nachklärbecken Zum Sandfilter selbst werden keine Reststoffe produziert, sondern nur die aus der vorgeschalteten biologischen Stufe zugeführte Biomasse vom gereinigten Wasser abgetrennt. Ein Großteil des Belebtschlammes Bodenräumschild wird als Rücklaufschlamm in die Belebungsbecken zur Anreicherung Zulauf aus Belebungsbecken zurückgeführt. Der laufende Schlammzuwachs wird als Überschussschlamm Überschussschlamm zur Faulung der Schlammfaulung zugeleitet. Rücklaufschlamm Durch diese Betriebsweise verbleiben die Bakterien mehrere Tage in der biologischen Reinigungsstufe, das Abwasser dagegen nur einige Stunden. 2 Nachklärbecken Gesamtvolumen: m³ Gesamtfläche: m² Überschussschlammanfall pro Tag: ca. 280 m³ bzw. 2,2 t Überschussschlamm: zusätzlich entstandene Mikroorganismen Rücklaufschlamm: zur Anreicherung der Biomasse benötigte Schlammmenge Sedimentation: Absetzvorgang Durch Sedimentation trennt sich der Belebtschlamm vom gereinigten Abwasser ab. Ein Großteil des Belebtschlammes wird in die Belebungsbecken zurückgeführt, der Rest als Überschussschlamm entnommen.

8 Sandfiltration Sandwäscher Zulauf Waschwasser Ablauf Einbauten aus Edelstahl Filtrationszone Mammutpumpe Anzahl Filterzellen: 18 Stück Gesamtvolumen: 315 m³ Gesamtfläche: 90 m² Sandkörnung: 0,6 bis 1,2 mm Filtration: Verfahren zur Abtrennung feiner ungelöster Partikel Mammutpumpe: Hebeeinrichtung mittels Druckluft zur Förderung von Feststoff / Wassergemischen Durch die Filtration erhält das Abwasser vor der Einleitung in das Gewässer den letzten Schliff. Vor dem Filtern erfolgt eine weitere Phosphatfällung. Die Sandfiltration besteht aus 18 parallel betriebenen Filterzellen. Das biologisch gereinigte Abwasser wird vor den Filtern nochmals mit Fällmittel versetzt. Somit werden die restlichen Phosphoranteile ausgefällt. Das Abwasser durchströmt die Sandschicht in den Filterzellen von unten nach oben. Durch das geringe Porenvolumen der Sandschüttung (Sandkörung 0,6 bis 1,2 mm) bleiben die feinen ungelösten Partikel zwischen den Sandkörnern hängen. Die in der Sandschüttung eingelagerten Partikel müssen zur Aufrechterhaltung des Filterbetriebs regelmäßig entnommen werden. Der verschmutzte Sand wird mittels einer Mammutpumpe kontinuierlich aus dem unteren Bereich der Filterzelle abgezogen, im Sandwäscher gereinigt und anschließend auf die Oberfläche der Sandschüttung zurückgeführt. Somit steht der gewaschene Sand wieder der Filtration zur Verfügung.

9 Schlammentwässerung Mit Hilfe von Kammerfilterpressen wird der angefallene Klärschlamm Faulschlamm maschinell entwässert. Um die Entwässerbarkeit zu verbessern und Kammerfilterpresse 1 somit einen hohen Feststoffanteil im Filterkuchen zu erzielen, wird ein so Filtrat genanntes Konditionierungsmittel zudosiert. Dieses bewirkt, dass sich das Feststoff / Wassergemisch besser in seine Bestandteile trennt. Thermische Verwertung Lösestation Kammerfilterpresse 2 Der in der Kammerfilterpresse zurück gehaltene Feststoff (Filterkuchen) wird in einen Container abgeworfen. Der Filtrat volle Container wird zur thermischen Konditionierungsmittel Thermische Verwertung Das anfallende Filtrat ist aufgrund der Filtratspeicher AbbauVorgänge beim Faulprozess Filtratwasserbehandlung stark mit Stickstoff belastet. Es wird in den Filtratspeicher geleitet, in einer Teilstrombehandlung Verwertung (bzw. Verbrennung) abgefahren. (Filtratwasserbehandlung) behandelt und anschlie ßend in den Zulauf zur Vorklärung 2 Kammerfilterpressen Gesamtdurchsatz ca. 150 m³ am Tag 7,5 t Filterkuchen pro Tag Jahresmenge an entwässertem Klärschlamm mit 30% Trockensubstanz: t pro Jahr Kammerfilterpresse: Entwässerungsaggregat Konditionierungsmittel: Hilfsstoff zur besseren Trennung von Feststoff und Wasser Filterkuchen: in der Presse zurückgehaltener Feststoff Bei der Entwässerung wird der Klärschlamm von 2,5 % auf ca. 30 % Feststoffgehalt eingedickt Das anfallende Filtrat muss zusätzlich behandelt werden. zurückgeführt.

10 Schlammfaulung Gaseinpressung/Umwälzung Faulgas zum Gasspeicher/ zur Gasverwertung Schlammentwässerung Warmwasser vom BHKW bzw. Heizung Wärmetauscher Der aus dem Vorklärbecken abgezogene Primärschlamm sowie der eingedickte Überschussschlamm werden regelmäßig in den Faulbehälter gepumpt. Unter Ausschluss von Luft bzw. Sauerstoff werden diese Schlämme durch anaerobe Mikroorganismen bei Temperaturen im Bereich von 35 bis 38 C abgebaut. Dabei entsteht ein energiehaltiges Gas, auch Faulgas oder Biogas genannt, mit einem Methangehalt von rund 65 % sowie einem CO Anteil von rund 35 %. 2 Kaltwasser Das entstandene Faulgas wird bis zu seiner Verwendung in einem Blockheizkraftwerk bzw. in der Heizung im Gasbehälter gespeichert. Des Weiteren Verdichter entsteht der so genannte Faulschlamm Primärschlamm aus Vorklärbecken Umwälzpumpe Überschussschlamm bzw. Klärschlamm. Der angefallene Klärschlamm wird ebenfalls zwischengespeichert, maschinell entwässert und anschließend thermisch verwertet. Um die erforder liche Temperatur zu halten wird der Faulraumvolumen: m³ Verweilzeit: 25 d Faulgasmenge: ca. 800 m³/d Faulgasanfall: 900 m³ pro Tonne abgebautem Feststoff Faulung: mikrobiologischer anaerober Abbau von organischen Substanzen Faulgas: beim anaeroben Abbau entstehendes energiereiches Gas Klärschlamm: bei der Abwasserreinigung anfallendes Restprodukt Durch den aneroben Abbau wird die Menge an Primärund Überschussschlamm wesentlich verringert. Faulgas wird zur Strom & Wärmeerzeugung verwendet. Der Klärschlamm wird abtransportiert und thermisch verwertet. Faulbehälter beheizt. Hierfür werden die zugeführten Schlämme sowie eine Teilmenge des Faulbehälters über eine Heizeinrichtung (Wärmetauscher) geleitet.

11 Faulgasverwertung im Blockheizkraftwerk Das bei der Vergärung des Klärschlammes entstehende Faulgas enthält in etwa 60% Methan. Zum Vergleich: Im Erdgas ist ca. 96% Methan enthalten. Gasaufbereitung Das Faulgas wird gefasst, gefiltert und von Fremdkörpern und aggressiven Stoffen gereinigt. Dann gelangt Gasbehälter das Gas in den Gasbehälter, wo es Wärmeversorgung Gebäude und Werkstätten zwischengespeichert wird. Im Gas motor wird das Gas verwertet. Der Motor treibt einen Generator, der Generator Faulturm die Motorenergie in elektrische Energie umwandelt. Der Strom wird in das Motor öffentliche Netz eingespeist. Die in den Motoren anfallende Wärmetauscher Abwärme (z.b. im Abgas, im Motorkühlwasser oder im Schmieröl) wird ausgekoppelt und zum Beheizen der Elektrische Verbraucher Kläranlage verwendet. Die Wärme dient auch zum Heizen des Faul turmes, damit die Bakterien optimale Lebensbedingungen haben, um den Klärschlamm zu zersetzen. 2 BHKWModule mit je 120 kw elektrischer Leistung Baujahr: 2003 Fabrikat: MenagLiebherr Stromerzeugung: ca kwh pro Jahr, ausreichend für ca. 220 Haushalte Blockheizkraftwerk (BHKW): Ein Blockheizkraftwerk ist eine modular aufgebaute Anlage zur Stromerzeugung, wobei die bei der Erzeugung anfallende Wärme ausgekoppelt wird. Damit ist der Gesamtnutzungsgrad höher als bei der konventionellen Stromerzeugung. Im Faulturm entsteht aus dem Klärschlamm Faulgas, das Methan enthält. Das Faulgas wird aufbereitet und dient als Treibstoff für einen Motor, der den Generator zur Stromproduktion antreibt. Der Strom wird ins Netz der SWT eingespeist. Der in den beiden Modulen erzeugte Strom reicht aus, um etwa 220 Haushalte mit Strom zu versorgen, ohne dass damit fossile Energieträger verbraucht werden.