Sickerwasserbehandlung unter Einsatz der Deammonifikation und von Aktivkohle. Dipl.-Ing. A. Seyfried, Dipl.-Ing. M. Merten (ATEMIS GmbH)

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Philipp Roth
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1 Sickerwasserbehandlung unter Einsatz der Deammonifikation und von Aktivkohle Dipl.-Ing. A. Seyfried, Dipl.-Ing. M. Merten (ATEMIS GmbH) 1

Einleitung Betreiber Abfallentsorgungsbetrieb des Kreises Herford Amtshausstraße 2, 32051

von mineralischen Abfallstoffen Sickerwassererfassung Kombiniertes System aus mehreren

2 Einleitung Betreiber Abfallentsorgungsbetrieb des Kreises Herford Amtshausstraße 2, Herford Deponie Ehemalige Tongrube Art der Ablagerung Bis 1982 Hausmüll, danach Ablagerung von mineralischen Abfallstoffen Sickerwassererfassung Kombiniertes System aus mehreren Förderbrunnen sowie zwei seitlich bzw. am Deponiefuß verlaufende Drainagen Deponie aus Google Maps 2

3 Veranlassung Anlass für die Erneuerung der Anlage Altanlage war verschlissen Kapazität war nicht ausreichend, bis zu 50% des anfallenden Sickerwassers musste fremd entsorgt werden Zusätzliche Randbedingungen Nutzbare Teile des Altbestandes sollten weiter genutzt werden

4 Belastungssituation Sickerwasser 1. Brunnenwasser Hoch belastet bis zu 60 m³/d 2. Drainagewasser Schwach belastet bis zu 400 m³/d 3. Geplante Gesamtkapazität bis zu 460 m³/d 4. Art der Einleitung Direkteinleitung Vorfluter: Else Altbestand Neubau

5 Input- / Outputdaten (gesamt) Hochlastwasser Bemessungswert für Hochlaststufe Wirkungsgrad 80% bezogen auf NH4-N-Fracht im Zulauf Q d : 60 m³/d ( 2,5 m³/h) Drainagewasser Inkl. vorbehandeltem Hochlastwasser Bemessungswert für Schwachlaststufe Der Ablauf aus der Hochlaststufe ist in den Bemessungswerten für Menge, Konzentration und Frachten berücksichtigt Q d : 400 m³/d ( 16,7 m³/h); Q max : 460 m³/d (hydraulisch) Ablauf zum Vorfluter Else Einleitbedingungen zur Direkteinleitung Grenzwerte Q d : 460 m³/d ( 19,2 m³/h); Q h = 20 m³/d Konzentrationen und Frachten Konzentrationen und Frachten Konzentrationen mg/l kg/d mg/l kg/d mg/l CSB BSB NH 4 -N KN Norg AOX Fe PO 4 -P Temp. [ C] , ,03 1,2 1,5 - CSB BSB NH 4 -N NO 3 -N* NO 2 -N* KN N org AOX Fe PO 4 -P Temp. [ C] , , * Ablauf Hochlaststufe , , ,2 27,2 0,08 2,8 7,6 - CSB BSB NH 4 -N NO 2 -N N ges PO 4 -P

6 Input- / Outputdaten (Auszug) Bemessungswert Hochlaststufe Bemessungswert Schwachlaststufe Einleitbedingungen Q d 60 m³/d Q d 400 m³/d Q d 460 m³/d mg/l kg/d CSB KN NH 4 -N T [ C] 15 mg/l kg/d CSB KN NH 4 -N mg/l CSB 130 N ges 50 NH 4 -N 5 Q d 60 m³/d NO 2 -N 3 NO 3 -N 9,6 6

7 Schematisches Anlagenkonzept Hochlastwasser HL-Becken Nitritation Deammonifikation Drainagewasser SL-Groß Deni / Nitri 1 Deni / Nitri 2 Schrägklärer Sandfilter Aktivkohle- Straße 1 Vorfluter "Else" Aktivkohle- Straße 2 SL-Klein Störfallbecken 7

8 Schema Deammonifikation Im Vergleich zur konventionellen Nitrifikation/Denitrifikation: ca. 45% des O 2 -Verbrauches keine C-Quelle benötigt geringere Schlammproduktion muss aufmerksam betrieben werden (O 2 -Konz., Nitrit, ph) 8

9 Aufbau Hochlaststufe Hochlastwasser Nitritation 2 x 90 m³ Umbau ehem. Ablaufspeicher Ablauf zu den Schwachlastspeichern Hochlastspeicher V= 400 m³ Umbau ehem. Schlammspeicher Annamox Stufe V= 240 m³ 9

10 Aufbau Schwachlaststufe Schwachlastbecken groß, V= m³ vorbehandeltes Hochlastwasser Ablauf biologisch vorbehandeltes Wasser Drainagewasser Schwachlastbecken klein, V= m³ Denitrifikation/ Nitrifikation 1 VDeni1= 240 m³ VNitri1= 400 m³ Denitrifikation/ Nitrifikation 2 VDeni2= 240 m³ VNitri2= 400 m³ Störfallbecken V= m³ 10

11 Aufbau Nachbehandlungsstufe biologisch vorbehandeltes Wasser zum Schlammspeicher Spülabwasser zur SL-Stufe Ablauf zum Vorfluter "Else" Schrägklärer Klärfläche= 45 m² Sandfilter V= 3,5 m³ Akitvkohleadsorption 6 x 20 m³ Kohlevolumen in rollender Serienschaltung 11

12 Besonderheiten der Anlage - Deammonifikation wird mit Füllkörpern betrieben - Denitrifikation / Nitrifikation 1 und 2 werden mit Füllkörpern betrieben - Anlage besitzt zentrales Verteilerbauwerk über das sämtliche Speicher und Biologiereaktoren bei Bedarf in andere Behälter umgepumpt werden können - Ablauf zum Vorfluter über Freigefälleleitung - Denitrifikation und Nitrifikation als Behälter-in-Behälter-System mit Überlauf im Freigefälle - Zur Belüftung der Biologie werden Rohrbelüfter eingesetzt KV-Leistung direkt über den Reaktoren, Aufbau der Reaktoren unter besonderen Sicherheitsaspekten 12

13 Detail: 110 kv-leitung 13

14 Bauablauf Dissoziation CO 2 /HCO 3 /CO 3 Ausschreibung und Vergabe: Mai bis November 2013 Baubeginn: Februar Teilschnitt: Rückbau Altanlage 2. Teilschnitt: Beginn Außenarbeiten / Behälterbau 3. Teilschnitt: Umbau Maschinenhalle und Sozialgebäude Bestand Inbetriebnahme ab November 2014 Kaltwassertests Funktionstests Animpfen mit Schlamm 14

15 Investitionskosten der Anlage Gewerk 1 - Allgemeines Gewerk 2 - Rückbau und Demontage Gewerk 3 - Bautechnik Gewerk 4 - Maschinentechnik Gewerk 5 - Elektrotechnik Gewerk 6 - Heizungsanlage Endsummen (netto) Endsummen (brutto) ca (brutto) je m³/d max. Behandlungskapazität 15

16 kalkulierte Betriebskosten der Anlage Sachkosten Einheit Menge Einheit Kosten Einheit Summe Schlammentsorgung (2 % TS) m³/ d 5,99 /m³ 15,00 / a ,15 Aktivkohle kg/ a /kg 0,82 / a ,00 Methanol kg/ d 370,00 /kg 0,34 / a ,00 Summe Sachkosten / a ,15 Instandhaltung Einheit Wert Faktor Investition Einheit Summe Bautechnik % p.a. 0,50 0, / a Maschinentechnik % p.a. 2,00 0, / a EMSR-Technik % p.a. 1,50 0, / a Summe Instandhaltung / a Energiekosten Einheit Wert Einheit Strompreis Einheit Summe Energiebedarf kwh/ a ,00 / kwh 0,3 / a ,80 Summe Energiekosten / a Summe Gesamtkosten / a ,83 Angaben für eine Sickerwassermenge von 274 m³/d verbindliche Bieterangaben ca. 4,30 / m³ Sickerwasser (ohne Abschreibung) 16

17 Inbetriebnahme 17

18 Impfschlamm Animpfschlamm für Denitrifikation / Nitrifikation von kommunalen Kläranlagen -Bünde -Löhne insgesamt ca. 100 m³ -Herford -Animpfschlamm für die Deammonifikation -Kläranlage Landshut, insgesamt ca. 40 m³ Schnelles Zusetzen eingebauter Schmutzfänger durch zopfbildendes Material in den Animpfschlämmen (trotz vorheriger Siebung) 18

19 Anfahrphase Hochlaststufe I Änderungen an den Lochblechen + vergessene Dichtungen Aufstau im Behälter und Austrag von Aufwuchskörpern Information von Betriebpersonal: nur allmähliche Bewuchsbildung auf den Aufwuchskörpern leider keine statistische Dokumentation vorhanden 19

20 Anfahrphase Hochlaststufe II Zuflussmengen Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 Q [m³/d] Jan. 15 Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Hochlaststufe QNitritation [m³/d] Sickerwasserzufluss nahm während der Anfahrphase ab aber: 36 m³/d Rezirkulation 20

21 Anfahrphase Hochlaststufe III Deammonifikation Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 N [mg/l] Jan. 15 Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Nitritation NO2-N Nitritation [mg/l] Anammo-Stufe NO2-N Anammo [mg/l] Durch hohe Rezirkulation kaum Unterschied zwischen den Stufen 21

22 Anfahrphase Hochlaststufe IV: Stickstoff-Konzentrationen Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 Jan. 15 N [mg/l] Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Hochlastbehälter NH4-N zu [mg/l] Nitritation NH4-N Nitriation [mg/l] Nitritation NO2-N Nitritation [mg/l] Nitritation NO3-N Nitritation [mg/l] Nitratbildung unter Kontrolle (Batchbetrieb) einsetzende Deammonifikation 22

23 Anfahrphase Schwachlaststufe I Zufluss Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 Jan. 15 Q [m³/d] Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Schwachlastsstufe QNitrifikation [m³/d] Schwachlaststufe Auslegung mittlere Tagesmenge Qd [m³/d] Auch in der Schwachlaststufe reduzierter Zufluss 23

24 Anfahrphase Schwachlaststufe II Nitrifikationsreaktor N [mg/l] Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 Jan. 15 Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Schwachlastbehälter NH4-N Zulauf [mg/l] Nitrifikation Zwei NH4-N [mg/l] Nitrifikation Zwei NO3-N [mg/l] Nitrifikation Eins NH4-N [mg/l] Nitrifikation Eins NO3-N [mg/l] Deutlicher Abbau von Reaktor 1 zu Reaktor 2 (gestrichelte Linien) ungleichmäßige Leistung der Anlage 24

25 Anfahrphase Schwachlaststufe III Denitrifikationsreaktor Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 N [mg/l] Jan. 15 Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Denitrifikation Eins NO3-N [mg/l] Denitrifikation zwei NO3-N [mg/l] Auch hier deutlich unbeständige Ergebnisse Ursache: Dosieranlage Methanol 25

26 Anfahrphase Schwachlaststufe IV Abbau von N anorg N [mg/l] Schwachlastsstufe Nanorg. Zulauf [mg/l] Aktivkohle Nanorg. [mg/l] Schwachlastsstufe Nanorg. Ablauf [mg/l] Anlage zeigt insgesamt hohes Potential 26

27 Aktivkohlestufe CSB [mg/l] Okt. 14 Nov. 14 Dez. 14 Jan. 15 Feb. 15 Mrz. 15 Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Denitrifikation zwei CSB [mg/l] Aktivkohle CSB MW(S1;S2) [mg/l] Deutlicher CSB-Abbau, muss besser kontrolliert werden Entnahme und Wiederbefüllung mit AK funktioniert 27

28 Fazit Anfahrbetrieb wurde in erster Linie durch mechanische Probleme behindert: - fehlende Abdichtung der Lochblechkörbe - Verstopfungen durch zopfbildendes Material - Probleme mit der Methanoldosierung Schwankungen bei den Abbauleistungen in der Hochlaststufe - Sickerwassermangel im Sommer Ende des Anfahrbetriebes wird Ende Oktober erwartet. 28

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