Einhaltung der Zielwerte / P-Elimination an praktischen Beispielen

Transkript

1 Einhaltung der Zielwerte / P-Elimination an praktischen Beispielen RhönEnergie Effizienz + Service GmbH Dr.-Ing. Sebastian Tews Heinrichstraße Fulda Sebastian.Tews@re-effizienz.de; Tel.: 0661/ ; Mobil: RES 1

2 Gliederung Vorstellung RhönEnergie Effizienz + Service GmbH, Fulda Einleitung Praxisbeispiele Kläranlage Lauterbach Kläranlage Neuenhaßlau Kläranlage Niedermittlau Zusammenfassung und Ausblick RES 2

3 RES im Überblick Gesellschaftsrechtliche Umfirmierung der GKU (HRB 1848) Neue Aufstellung seit 1. Januar Mitarbeiter Umsatz (Plan 2017): ca. 13 Mio. Bilanzsumme (Plan 2017): ca. 8 Mio. Sitz Verwaltung: Heinrichstr. 17/19, Fulda Standort Technik/Betrieb: Daimler-Benz-Str. 7, Geb. P, Fulda Alleinstellung: Verbindung von hochqualifiziertem Ingenieur-Know-how und umfangreicher betrieblich-technischer Erfahrung RES 3

4 Ein Komplettdienstleister Infrastruktur/ Abwasser Geo- Informatik Heizung Licht/PV Energiemanagement Anlagenplanung und -optimierung RES 4

5 Referenzen Anlagenservice Wasser/Abwasser Betriebsführung / Personalgestellung von / bei insgesamt 30 Kläranlagen mit einem Volumen von mehr als EW, ca. 180 Sonderbauwerken und rd. 600 km Kanal Kreisstadt Lauterbach Beginn: KA, EW AV Oberes Fuldatal Beginn: KA, EW AV Freigericht Beginn: KA, EW Gemeinde Flieden Beginn: KA, EW ZV GKW Hosenfeld- Großenlüder Beginn: KA, EW EB GW Großenlüder Beginn: KA, EW Gemeinde Rasdorf Beginn: KA, EW Gemeinde Feldatal Beginn: KA, EW Gemeinde Schwalmtal Beginn: KA, EW ZV GKW Bad Salzschlirf- Wartenberg Beginn: KA, EW Gemeinde Oberaula Beginn: KA, EW Stadt Bad Soden-Salmünster Beginn KA, EW RES 5

6 Einleitung und Zielvorgaben RES 6

7 Einleitung und Zielvorgaben Anforderungen an die Kläranlagen der GK 2-5 bis Quelle: F. Reißig, Stand der Umsetzung WRRL, vermehrte P-Elimination aus dem Abwasser in Hessen, RES 7

8 Einleitung und Zielvorgaben Anforderungen an die Kläranlagen der GK 2-5 bis Quelle: G. Hofmann, Regierungspräsidium Darmstadt, Phosphordialog Rhein-Main und Südhessen, Maßnahmenprogramm Stand der Umsetzung WRRL, vermehrte P-Elimination aus dem Abwasser in Hessen, RES 8

9 Praxisbeispiele Kläranlage Lauterbach RES 9

10 Kläranlage Lauterbach im Überblick Ausbaugröße: EW Belastung: EW, 280 l/s Standort der zeitweisen Vorfällung (Versuch) Dosierung Fällmittel Ortho-Phosphat- Online-Messung und Regelung RES 10

11 Kläranlage Lauterbach im Überblick RES 11

12 Kläranlage Lauterbach - Fragestellungen Können die neuen Überwachungswerte durch die bereits bestehende Verfahrenstechnik eingehalten werden? Wird durch eine Zweipunktfällung Fällmittel eingespart? Ist eine Zweipunktfällung zur Einhaltung der strengeren Überwachungswerte erforderlich? Wie wirkt sich die maschinelle Schlammentwässerung auf die Ablaufwerte aus? Wie zuverlässig ist die Online-ortho-Phosphat-Messung im Ablauf BB? Gibt es ggf. Rücklösungen im Bereich der Nachklärung? Wie ist das Verhältnis zwischen ortho-phosphat und P ges im Ablauf? Kann ich über eine P ges -Messung auf den ortho-phosphat schließen? Welcher Sollwert muss am Regler eingestellt werden, um die Werte zuverlässig einhalten zu können? RES 12

13 Kläranlage Lauterbach - Ergebnisse Korrelation P ges und ortho-phosphat? Ergebnis: Eine zuverlässige Korrelation ist nicht gegeben. Trübung war im untersuchten Zeitraum auf gutem Niveau. Hinweis: Analyse erfolgte mittels Stichprobe RES 13

14 Kläranlage Lauterbach - Ergebnisse Einfluss der Entwässerung auf die Ablaufwerte? Hinweis: Analyse erfolgte mittels Stichprobe RES 14

15 Kläranlage Lauterbach - Ergebnisse Einfluss der Entwässerung auf die Ablaufwerte? Ergebnis: Im Mittel erhöhte Ablaufwerte durch die Rückbelastung aus der Schlammentwässerung. Konzentrationsspitzen bei Schlammentwässerung. Fazit: Die Fällmittelzugabe in das hochbelastete Trübwasser erscheint sinnvoll, um Spitzen zu kappen und die Betriebssicherheit zu steigern. Hinweis: Analyse erfolgte mittels Stichprobe RES 15

16 Kläranlage Lauterbach - Ergebnisse Einfluss der Zweipunktfällung auf den Fällmittelbedarf? Ergebnis: Bei Einsatz einer Zweipunktfällung konnte im untersuchten Zeitraum eine Fällmitteleinsparung von etwa 13 % erzielt werden. Hinweis: Analyse erfolgte mittels Stichprobe RES 16

17 Kläranlage Lauterbach - Ergebnisse Einfluss der Zweipunktfällung auf den Fällmittelbedarf? Hinweis: Analyse erfolgte mittels Stichprobe Ergebnis: In der untersuchten Stichprobe wurden die strengeren Anforderungen nicht sicher eingehalten RES 17

18 Kläranlage Lauterbach - Ergebnisse Einfluss der Probenahme auf die Ablaufkonzentrationen? Ergebnis: In der untersuchten 24 h Mischprobe wurde der zukünftige Grenzwert für ortho-p sicher eingehalten RES 18

19 Kläranlage Lauterbach - Zwischenfazit Korrelation zwischen ortho-p und P ges nur bedingt gegeben Ortho-P in der Stichprobe konnte nicht sicher eingehalten werden ortho-p in der 24 h-mischprobe lag deutlich unterhalb des geforderten Grenzwertes von 0,2 mg/l Erhöhte Fällmittelmenge bei Einpunktfällung zu erwarten Während der Versuchsdurchführung wurde die Schlammentwässerung ausgetauscht ggf. zu hoher TS-Gehalt und Rücklöseeffekte durch Schlammspeicherung Mit bestehender Anlagentechnik (Online-Messung und Regelung der Dosierung) können die neuen Grenzwerte eingehalten werden Rücklöseeffekte im Bereich der Nachklärung nachgewiesen RES 19

20 Kläranlage Lauterbach - Zwischenfazit Weitere Ansätze zur Optimierung der P-Elimination (Spitzen vermeiden): Verlagerung der Trübwasserfracht auf die Abendstunden und damit Vergleichmäßigung der Belastung Optimierung der Rücklaufschlammförderung inklusive der Nachklärung (Schlammflockenabtrieb reduzieren, bedarfsgerechte Rücklaufschlammförderung zur Vermeidung von Rücklöseeffekten in der NK) Grunddosierung bei Aktivierung der Schlammentwässerung einstellen, um Spitzen vorzubeugen Hohe Wassermenge kann zu Frachtstößen führen Grunddosierung bei einsetzender erhöhter Wassermenge Mehrpunktfällung sinnvoll: neben Ablauf Sandfang, Ablauf Belebungsbecken zusätzlich ins Trübwasser aus der Schlammentwässerung RES 20

21 Praxisbeispiele Kläranlage Neuenhaßlau RES 21

22 Kläranlage Neuenhaßlau - Einführung Die bald 50 Jahre alte Kläranlage wurde immer mal wieder modernisiert, aber nicht grundlegend verändert. Die Kläranlage (ÜW: 5 mg/l NH 4 -N, 12 mg/l N ges ) ist bereits mit ca. 15 % über dem Ausbauwert belastet: EW PLAN EW IST Die Grenzwerte für Stickstoff und Phosphor wurden früher wiederholt überschritten. Bildquelle: Hasselroth Nitri-Becken 1 (500 m 3 ) Nachklärbecken (2.625 m 3 ) Deni-Becken (215 m 3 ) Nitri-Becken 2 (650 m 3 ) Rohabwasser Bild: Luftbild des Kombibeckens RES 22

23 Kläranlage Neuenhaßlau - Einführung Zulauf Rohabwasser Aluminiumlösung (konstante Dosierung) Interne Rezirkulation NKB Ablauf Denitrifikationsstufe Belebung 1 (Dauerbelüftung) Belebung 2 (Dauerbelüftung) Rücklaufschlamm Bild: Verfahrensprinzip der KA Neuenhaßlau vor Beginn der Optimierung (vorgeschaltete Denitrifikation) nicht maßstabsgetreu RES 23

24 Kläranlage Neuenhaßlau - Optimierung Zulauf Rohabwasser Eisenlösung (Grunddosierung) i.d.r. außer Betrieb Interne Rezirkulation Aluminiumlösung (geregelte Dosierung mit Grunddosierung) NH 4 -N, NO 3 -N, PO 4 -P NKB Ablauf Denitrifikationsstufe (meist anaerob) Belebung 1 (Intermittierende Belüftung) Rücklaufschlamm Belebung 2 (Intermittierende Belüftung) Bild: Verfahrenstechnische Änderungen (Stufe 1) der KA Neuenhaßlau ( = Änderungen der Stufe 1) ( = Änderungen der Stufe 2) nicht maßstabsgetreu RES 24

25 Kläranlage Neuenhaßlau - Optimierung Laboranalysen im KA Ablauf: 0,11 mg/l Mittelwert 0,36 mg/l Maximum Bild: Ganglinie der PO 4 -P-Konzentrationen im Ablauf des Belebungsbeckens bei einer 2-Punktfällung mit Regelung RES 25

26 Praxisbeispiele Kläranlage Niedermittlau RES 26

27 Kläranlage Niedermittlau - Ausgangssituation Beispiel: Dosieranlage zur Reduzierung der Rückbelastung Der Betrieb zeigte nach der Modernisierung einige Schwächen: Phosphatfällung: Fällung über eine Steuerung mittels online-po 4 -P-Messung Starke Konzentrationsschwankungen im Kläranlagenablauf mit gelegentlicher Grenzwertüberschreitung Hohe interne Rückbelastung durch Mitbehandlung der Schlämme der Kläranlage Neuenhaßlau, dadurch zeitweise hohe Belastungsspitzen (bis EW). Sehr hohe H 2 S-Konzentrationen im Klärgas (bis ppm) Schlechte Umgebungsluft im Gebäude der Schlammbehandlung Was wurde verändert? Umstellung der Fällmittelzugabe auf eine Regelung, d. h. PO 4 -P-Messung im Auslauf und Fällmitteldosierung in den Auslauf der beiden Belebungsbecken Dosierstelle für Eisensalzlösungen in den statischen Voreindicker RES 27

28 Kläranlage Niedermittlau - Ausgangssituation BB 1 NKB 1 Fällmitteldosierstation Verteilbauwerk BB 2 NKB 2 Bisher: Fällung mit Al-Polymer über PO 4 - P-Messung DN 1 DN 2 PO 4 -P-online-Messung Rohabwasser Rückbelastung Maschinelle Voreindickung Faulturm Voreindicker Schlammstapel Schlammentwässerung RES 28

29 Kläranlage Niedermittlau - Optimierung Auslauf PO 4 -P-online-Messung BB 1 NKB 1 Fällmittelzugabe (Al) Verteilbauwerk BB 2 NKB 2 Heute: Regelung mit Al- Polymer über PO 4 -P- Messung inkl. Grunddosierung DN 1 DN 2 Rohabwasser Rückbelastung Fällmittelzugabe (Fe) Neu: Eisensalzzugabe in den Voreindicker Maschinelle Voreindickung Faulturm Voreindicker Schlammstapel Schlammentwässerung RES 29

30 Kläranlage Niedermittlau - Ergebnisse Beginn der Fe- Dosierung Fazit: Extremer Rückgang der H 2 S-Konzentration Bessere Arbeitsbedingungen in der Schlammentwässerung Geringerer Verschleiß RES 30

31 Kläranlage Niedermittlau - Ergebnisse Beginn der Fe- Dosierung Fazit: Seit Beginn der Eisensalz- Dosierung geht die interne Rückbelastung zurück! Dadurch werden auch die Belastungsspitzen im Zulauf reduziert! RES 31

32 Kläranlage Niedermittlau - Ergebnisse Beispiel: Dosieranlage zur Reduzierung der Rückbelastung (neu) Beginn der Fe- Dosierung Fazit: Nach Beginn der Eisensalz- Dosierung ist der Schlammindex tendenziell besser geworden. Davon profitiert die Leistungsfähigkeit der Nachklärbecken RES 32

33 Zusammenfassung Die Anforderungen aus dem Maßnahmenkatalog geben Anlass, das gesamte Konzept der P-Elimination einzelner Kläranlagen zu überdenken. Vorstehend wurde aufgezeigt, dass mit kostengünstigen Lösungen die zukünftigen Anforderungen eingehalten werden können. Dazu erforderlich sind: Verfahrenstechnische Änderung Optimierung der Mess- und Regeltechnik Versuche im Vorfeld der großtechnischen Umsetzung Verschiedene Ansatzpunkte führen zum Ziel RES 33

34 Fragen? Anregungen? RhönENERGIE EFFIZIENZ + SERVICE GmbH Heinrichstraße 17/ Fulda Telefon: Telefax: info@re-effizienz.de Internet: RES 34