Kläranlage Dresden-Kaditz Planungsanpassung der biologischen Abwasserbehandlung

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Nadine Kaufer
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1 Kläranlage Dresden-Kaditz Planungsanpassung der biologischen Abwasserbehandlung Matthias Barth Folie 1

2 Inhalt 1. Kurzvorstellung KA DD-Kaditz / Ausgangssituation 2. Planungsanpassung der biologischen Abwasserbehandlung Variantenuntersuchungen Optimierungen der Vorzugsvariante (dynamische Kläranlagensimulation ASM3, CFD-Strömungssimulationen zur Gestaltung von Verteilerbauwerken und Belebungsbecken, Untersuchungen zum Belüftungssystem) 3. Optimierung der Nachklärbecken Variantenuntersuchungen (CFD-Strömungssimulationen zur Gestaltung der Nachklärbecken) Vorzugsvariante Hydrograv adapt 4. Ausblick Folie 2

3 Projektteam Planungsanpassung biologische Abwasserbehandlung und Optimierung der Nachklärbecken IPU Dr. Born Dr. Ermel GmbH / Prowa Ingenieure Dresden GmbH Planung Biologie Hydrogav GmbH strömungstechnische Bauwerksoptimierung (Biologie, Nachklärbecken); Planung Nachklärbecken DWG Planung und Beratung GmbH Planung Nachklärbecken; Unterstützung Invest- Abteilung SEDD Abwassertechnische Ausbildung und Beratung Dr. Frey Optimierung Belüftungssystem Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft TU Dresden wissenschaftliche Begleitung der Planung Biologie; dynamische Kläranlagensimulation ASM3 Stadtentwässerung Dresden GmbH (Investition, Betrieb) Folie 3

Kenndaten Abwasserbehandlung Kläranlage Dresden-Kaditz 4 Grobrechen 3 Feinrechen Langsandfang Hauptpumpwerk 12 m Förderhöhe 65 mm 15 mm 2 Kammern 6 Schmutzwasserpumpen bis 4 m³/s 4 Regenwetterpumpen

4 Kenndaten Abwasserbehandlung Kläranlage Dresden-Kaditz 4 Grobrechen 3 Feinrechen Langsandfang Hauptpumpwerk 12 m Förderhöhe 65 mm 15 mm 2 Kammern 6 Schmutzwasserpumpen bis 4 m³/s 4 Regenwetterpumpen bis 20 m³/s 3 Vorklärbecken m³ Vorgeschaltete Denitrifikation m³ Umlaufverteiler m³ 6 Umlaufbecken m³ 6 Nachklärbecken 48,5 m 6 Gebläse Nm³/h Rezirkulationspumpwerk 9 Rezi-Pumpen bis 3,3 m³/s Rücklaufschlammpumpwerk 5 RS-Pumpen 3,3 m³/s Folie 4

5 Notwendigkeit der Planungsanpassung der biologischen Abwasserbehandlung der Kläranlage Dresden-Kaditz Einhaltung der P ges -Überwachungswerte infolge Feststoffabtrieb bei unzureichender Flockenstruktur Feststoffabtrieb der Nachklärbecken infolge Überlastung der Schlammvolumenbeschickung Unzureichende Nitrifikation mit erhöhter Nitritbildung infolge Schlammalterabsenkung zur Minimierung der Schlammvolumenbeschickung Erhöhte Stickstoffeliminationsleistung infolge Rückbelastung aus der Faulung Ist-Zustand der Belastungssituation und deren prognostische Entwicklung Folie 5

6 Optionen der Planungsanpassung der Abwasserbehandlung der Kläranlage Dresden- Kaditz Variante 1: Optimierung der Nachklärbecken Bau einer Prozesswasserbehandlung Erweiterung der biologischen Abwasserbehandlung Variante 2: Erweiterung der biologischen Abwasserbehandlung Optimierung der Nachklärbecken Bau einer Prozesswasserbehandlung Folie 6

7 Planungsanpassung biologische Abwasserbehandlung Kläranlage Dresden-Kaditz Untersuchte Verfahrensvarianten: Variante 1 vorgeschaltete Denitrifikation Variante 2 3-stufige Kaskade Variante 3 2-stufige Kaskade Variante 4 Neubauteil mit simultaner Denitrifikation Variante 5 Neubauteil als Pfropfenstromverfahren mit interner Rezirkulation Variante 6 2-stufige Kaskade mit simultaner Denitrifikation Ermittlung der Vorzugsvariante Kostenvergleichsrechnung zur Ermittlung der gesamtwirtschaftlich günstigsten Variante Nutzwertanalyse zur Berücksichtigung nichtmonetärer Faktoren Entwicklung Folie 7

8 Vorzugsvariante Planungsanpassung biologische Abwasserbehandlung der Kläranlage Dresden- Kaditz Variante 3b (2-er Kask./flexible Erw.) Sofortausbau Vorhanden: V DN/N,Umlaufb m³ V VT-DN/N m³ Neubau: m³ 3 x m³ m³ Zulaufverteiler B m³ Rezirkulation Neubau: m³/h Folie 8

9 Optimierung der Vorzugsvariante 2-stufige Kaskade mit Hilfe dynamischer Kläranlagensimulation Folie 9

10 Ausbaukonzept Kläranlage Dresden-Kaditz Objekte Neubau / Umbau Zulaufverteiler Kaskade 1 Kaskade 1 (Umlaufbecken) Erweiterung Umlaufverteiler Bestand Größe Sofortausbau Größe Endausbau Größe Endausbau Optional m³ m³ m³ 2 x m³ 2 x m³ + 2 x m³ m³ m³ 2 x m³ + 3 x m³ m³ m³ m³ Gesamt Neubau m³ m³ m³ Belebung Gesamt m³ m³ m³ RS-Pumpwerk 5 x m³/h 5 x m³/h Gebläsestation 3 x Nm³/h 3 x Nm³/h 3 x Nm³/h 3 x Nm³/h Folie 10

11 Ausbaukonzept Kläranlage Dresden-Kaditz - Sofortausbau Folie 11

12 Strömungstechnische Optimierung der Erweiterung der biologischen Abwasserbehandlung der Kläranlage Dresden-Kaditz Folie 12

13 Strömungstechnische Optimierung des Umlaufverteilers 1 der 1. Kaskadenstufe der Kläranlage Dresden-Kaditz Folie 13

14 Strömungstechnische Optimierung des Umlaufverteilers 1 der 1. Kaskadenstufe der Kläranlage Dresden-Kaditz Folie 14

Einlaufbauwerkes Erhöhung des Wasserspiegel im NKB um 0,5 m durch Ersatz der getauchten Ablaufrohre durch eine

15 Optimierung der Nachklärbecken der Kläranlage Dresden-Kaditz Variation des Durchmessers des Einlaufbauwerkes (8 m, 9 m, 12 m) Variation der Einlaufhöhe (1 m, 2,5 m, höhenvariabel) Optimierung der Gestaltung des Einlaufbauwerkes Erhöhung des Wasserspiegel im NKB um 0,5 m durch Ersatz der getauchten Ablaufrohre durch eine einseitig überströmte Ablaufrinne Variation der Ausbaugröße der KA DD-Kaditz ( m³, m³, m³) Folie 15

16 Optimierung der Nachklärbecken der Kläranlage Dresden-Kaditz Folie 16

17 Höhenvariabler Einlauf der Nachklärbecken - Kläranlage Dresden-Kaditz Folie 17

18 Ausblick Die Integration neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse sowie der dynamischen Kläranlagensimulation und CDF-Simulation zur prozeßtechnischen Optimierung in den Planungsprozess gestattet es, die Planung sicher durchzuführen und gleichzeitig wirtschaftlich zu gestalten. Darüber hinaus trägt die Ergänzung der Planung um die dynamische Kläranlagensimulation und CFD-Simulation zur Erhöhung des Prozessverständnisses bei. Die vorgestellten Ergebnisse stellen zunächst den theoretischen Erwartungshorizont der SEDD dar. Erste praktische Ergebnisse sind für die Nachklärbecken 2015/2016 und für die biologische Abwasserbehandlung 2017/2018 zu erwarten. Folie 18

60 40 20 0 Maximum 75 %-Perz. Median 25 %-Perz.

19 ISV [ml/g] Entwicklung Schlammvolumenindex - Kläranlage Dresden-Kaditz Maximum 75 %-Perz. Median 25 %-Perz. Minimum Folie 19

20 NO 2 -N [d] Nitritentwicklung bei Anlagenbetrieb im Bereich des für die Nitrifikation notwendigen Grenzschlammalters - Kläranlage Dresden-Kaditz Vergleichsschlammalter 15 C [d] Folie 20

21 Aktuelle Belastungssituation Kläranlage Dresden-Kaditz CSB Bemessung LF 1 LF 2 [kg/d] Mittelwert * % * Perzentile Max Wochenmittel Max Wochenmittel Max Wochenmittel N Bemessung LF 1 LF 2 [kg/d] Mittelwert * % * Perzentile Max Wochenmittel Max Wochenmittel Max Wochenmittel Folie 21

Perspektivische Entwicklung der Belastungssituation der Kläranlage Dresden-Kaditz Variante 1 Variante 2 EW EW 31. Dezember 2010 521.700 520.200 31. Dezember 2015 538.

22 Perspektivische Entwicklung der Belastungssituation der Kläranlage Dresden-Kaditz Variante 1 Variante 2 EW EW 31. Dezember Dezember Dezember Dezember Ortslage Ausbaugröße [EW] Schönfeld Malschendorf 400 AZV Wilde Sau Folie 22

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