Kläranlage Bad Gandersheim

Transkript

1 - Klimaschutz - Teilkonzept Klimaschutz Teilkonzept

2 Inhalt 1. Veranlassung 2. Ziele 3. Vorgehensweise 4. Aufnahme des Ist-Zustandes 5. Energie und CO 2 -Bilanz 6. Potentialanalyse 7. Maßnahmenkatalog 8. Ergebnis

3 1. Veranlassung Die Stadt möchte im Rahmen der öffentlichen Daseinsvorsorge ein Klimaschutzteilkonzept für die Abwasserreinigungsanlage erarbeiten Bundesregierung hat im Energiekonzept 2010 beschlossen, die Treibhausgasemissionen in Deutschland bis zum Jahr 2020 um 40 % gegenüber dem Niveau von 1990 zu senken

4 2. Ziele Energieeinsparpotentiale erkennen und nutzbar machen Reduzierung des Gesamtenergieverbrauches Aufzeigen der Chancen von integrierter Wärmenutzung Reduzierung des Primärenergieeinsatzes Evtl. Einsatz von Energie aus nachwachsenden Rohstoffen

5 3. Vorgehensweise 1. Aufnahme des Ist-Zustandes Allgemeine Beschreibung der Darstellung der Personalsituation und Betriebsführung Verfahrenstechnische Bewertung der Gesamtanlage Aufnahme aller Aggregate (Fabrikat, Baujahr, Leistung, Energieverbrauch) Bau-, Maschinen- und E-MSR Technische Bewertung der einzelnen Funktionseinheiten 2. Erstellung einer Energie und CO 2 Bilanz 3. Aufzeigen aller Potentiale der einzelnen Funktionseinheiten 4. Konkretisierung der Potentiale in einem Maßnahmenkatalog 5. Variantenbetrachtung Energie-und CO 2 -Einsparpotentiale Gesamtwirtschaftliche Bewertung Handlungsvorschlag

6 4. Aufnahme des Ist - Zustandes 1 2 Funktionseinheiten: 1. Zulaufbereich 2. Mechanische Vorreinigung 3. Biologische Reinigung 4. Nachklärung 5. Abwasserverteilung 6. Weitergehende Abwasserreinigung 7. Schlammbehandlung

7 4. Aufnahme des Ist - Zustandes Ausbaugröße: EW Angeschlossen: ca EW Aerobe Schlammstabilisation Schlammentwässerung Landwirtschaftliche Schlammverwertung

8 4. Aufnahme des Ist - Zustandes Darstellung der Personalsituation und Betriebsführung Mitarbeiter Qualifikation Aufgabenfeld Vertretung für: Bereitschaft Ver- und Entsorger Kanalnetz / Kanalnetz Ver- und Entsorger Kanalnetz / Kanalnetz Klärwerter - Grundkurs Kanalnetz / / Kanalnetz

9 4. Aufnahme des Ist - Zustandes Auszug aus Aggregateliste Aggregat Leistungsaufnahme Baujahr Typ tatsächlicher Energieverbrauch CO2 - [kw] - [kwh/a] [kg/kwh] Abwasserspeicher E-Schieber 0, Auma SA 07.1-GO 0,77 0,46 Umwälzpumpen 11, Strate AWAJET/ST ,14 11,99 Entleerungspumpen 3, Flygt ,69 15,88 Schnecke 7, BUT/SPR 800 6,46 3,84 Zulauf Störfallpumpen Hydrostal F10K-H1-FN3Z6-MXEK-X2D2 nicht in Betrieb Zulaufschnecken 7, Ritz , ,47 Rechen 0, Meva RS /600/5 116,22 69,15 Rechengutpresse 2, Meurer SWP-20/ ,52 307,33 Sandfangpumpe/Brücke 4,9/0, Flygt ,67 347,28 Sandfangzwischenpumpe 1, Flygt ,95 110,64 Sandklassierer 1, But SEW SA 72 EDT 90 L 4 232,44 138,30 Sandfangkompressor //1990 RKR XRB 10/1 P//Aerzen GMb , ,10 Belebungsbecken nicht in Betrieb Brückenfahrwerk BB Schreiber / SEW R 103/A nicht in Betrieb Rührwerke BB1 1, Flygt SR 4352 nicht in Betrieb Gebläse BB RKR K 80 R nicht in Betrieb Gebläse BB Aerzen GMA 12.5 nicht in Betrieb Gebläse BB RKR K 81 R , ,31 Rührwerk Belebung //2002 Arnold MD 162//Arnold MD , ,26 Rücknahmeschnecke 7,5 1992//1994 Spaans Babcock CN // CN , ,75

10 4. Aufnahme des Ist - Zustandes Auszug aus vorhandene Sensor- und Messtechnik Funktionseinheit Messtechnik Beschreibung / Bewertung 1. Störfallpumpwerk Höhenstandsmessung Zur Ansteuerung der Pumpen 2. Schneckenpumpwerk Drucksensor Höhenstandsmessung zur Ansteuerung der FU gesteuerten Schnecken 3. Rechen Differenzdruckmessung Zur Ansteuerung des Rechens 4. Sandfang Leitf.- Temperatur- und ph- Messung Überprüfung der Zulaufwerte 5. Belebungsbecken 1 NH 4 -, O 2 - und Kontrolle der Belüftung (nur per Hand) Temperaturmessung 6. Belebungsbecken 2 NH 4 -, O 2 - und Kontrolle der Belüftung (nur per Hand) Temperaturmessung 7. Ablauf Venturigerinne ph- und Temperaturmessung Kontrolle der Ablaufwerte 8. Ablauf Ultraschallmengenmessung Kontrolle der Ablaufmenge Venturigerinne 9. Schlammspeicher 1 (Faulbehälter) TS-Messung Steuerung des Trübwasserabzuges Prozessleitsystem (PLS) Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) Hermes Systeme (Bj. 2006) Siemens Simatic S7-300 (Bj. 2006)

11 4. Aufnahme des Ist - Zustandes Verfahrenstechnische Bewertung Auswertung Betriebstagebuch ACRON: Anschlusswert [EGW BSB,60 ] : EW Keine Überwachungswertüberschreitungen Bewertung der Biologie Bei TS BB = 4,9kg/m³ (Mittelwert) 15 Tage Schlammalter Alleiniger Betrieb Belebung 2 nicht ausreichend für aerobe Schlammstabilisierung Keine Rücklaufschlammsteuerung vorhanden Bewertung Nachklärung Errechnete Flächenbeschickung = 0,33 m/h nach ATV A131 für vorw. Horizontal durchströmte Becken < 1,6 m/h 1 NKB ausreichend groß dimensioniert

12 4. Aufnahme des Ist - Zustandes Zusammenfassung 1. Maschinentechnische Bewertung teilweise Reinvestitionsbedarf Baujahre zw. 20 und 30 Jahren Instandsetzung/ Erneuerung zur Energieeinsparung 2. Bautechnische Bewertung Witterungsbedingte Betonkorrosion an wenigen Bauwerken Empfehlung: Betonuntersuchung zur Sicherstellung der Tragfähigkeit Sichtbare Schäden behandeln um Folgeschäden zu vermeiden 3. Bewertung der Sensor- und Messtechnik und Steuerung der Aggregate Vorhandene Sensor- und Messtechnik an einigen Stellen abgängig oder nicht mehr Stand der Technik Keine Rücklaufschlammsteuerung vorhanden Steuerung der Belüftungsaggregate nur nach Zeit Ziel Überwachung für die Wochendbefreiung

13 5. Energie-und CO 2 -Bilanz Jährlicher Energieverbrauch kwh/a

14 5. Energie-und CO 2 -Bilanz Abwasserweg Schlammweg Sonstiges Gesamt kwh/a kwh/a 4014 kwh/a kwh/a Speicherbecken Zulaufschecken- Pumpwerk Zulaufbereich kwh/a Schlammeindickung und -Speicherung Schlammentwässerung Schlamm- Behandlung kwh/a Beleuchtung Betriebsgebäude Sonstiges 4014 kwh/a Rechengebäude Sand- Fettfang Mechanische Vorreinigung kwh/a Belebung 2 Rücklaufschlamm - Pumpwerk Biologische Reinigung kwh/a Nachklärung 1 PO4- Fällung Weitergehende Abwasserreinigung kwh/a

15 5. Energie-und CO 2 -Bilanz Prozentuale Verteilung 0,1 % Zulaufbereich 1,4 % 18,7 % 11,4 % 5,4 % Mechanische Vorreinigung Biologische Reinigung 62,9 % Weitergehende Abwasserreinigung Schlammbehandlung Sonstiges

16 5. Energie-und CO 2 -Bilanz Abwasserweg Schlammweg Sonstiges Gesamt 215,0 tco2/a 49,6 tco2/a 2,4 tco2/a 267,1 tco 2 /a Speicherbecken Zulaufschecken- Pumpwerk Zulaufbereich 30,3 tco2/a Schlammeindickung und -Speicherung Schlammentwässerung Schlammbehandlung 49,6 tco2/a Beleuchtung Betriebsgebäude Sonstiges 2,4 tco2/a Rechengebäude Sand- Fettfang Mechanische Vorreinigung 14,4 tco2/a Belebung 2 Rücklaufschlamm -Pumpwerk Biologische Reinigung 166,7 tco2/a Nachklärung 1 PO4- Fällung Weitergehende Abwasserreinigung 3,6 tco2/a

17 5. Energie-und CO 2 -Bilanz Anlagenbewertung anhand spez. Daten Gesamtenergieverbrauch pro Einwohnerwert: Vergleichswert n Größenklasse 4: 29,66 kwh/(ew*a) 34,10 kwh/(ew*a) 20,0 18,0 18,52 16,0 14,0 12,0 11,0 10,0 kgco2 pro EW 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 2,0 3,36 Zulaufbereich 1,0 1,60 Mechanische Vorreinigung Biologische Reinigung 0,2 0,40 Weitergehende Abwasserreinigung 3,3 5,51 Schlammbehandlung 0,16 0,27 Sonstiges kwh pro EW

18 6. Potentialanalyse Darstellung aller Potentiale pro Funktionseinheit Kleinere Potentiale wie z.b. zeitliches Abstellen der Sandfangbelüftung, Austausch von Aggregaten Hauptpotentiale: 1. Biologische Abwasserreinigung: Steuerung der Belüftungsaggregate Rücklaufschlammsteuerung 2. Schlammbehandlung Erneuerung der Schlammentwässerung Umstellung auf anaerobe Schlammstabilisierung (Reaktivierung des Faulbehälters)

19 7. Maßnahmenkatalog Konkretisierung der Potentiale in einem Maßnahmenkatalog Hauptmaßnahmen: 1. Biologische Abwasserreinigung - Optimierung der Belüftung - Optimierung der Steuerung

20 7. Maßnahmenkatalog Hauptmaßnahmen: 2. Schlammbehandlung Betrachtung von 4 Varianten 1a.) Klärschlammvererdung 1b.) Neubau maschinelle Entwässerung 2a.) Faulung + Klärschlammvererdung 2b.) Faulung + Biogas + Klärschlammtrocknung

21 Abwasserweg Klimaschutz Teilkonzept

22 7. Maßnahmenkatalog Energieeinsparung und CO 2 Reduzierung Maßnahmen Abwasserreinigung Sanierung Zulauf - Schneckenpumpwerk Klimaschutz Teilkonzept Einsparung Energie [kwh/a] Einsparung CO 2 [kg CO 2 /a] Erneuerung des Sandklassierers 12 7 Erneuerung Sandfangpumpe / Brückenantrieb Rückbau Sandfangzwischen - Pumpwerk Erneuerung Kompressor Sandfang Zeitl. Abstellen der Kompressoren (4h) Biologie (Erneuerung Gebläse, und Belüftungssystem, FU, NH4+NO3 Steuerung) Mengenproportionale Rücklaufschlammsteuerung SUMME

23 Schlammweg Klimaschutz Teilkonzept

24 7. Maßnahmenkatalog Variante 1a.) Aerobe Schlammstabilisierung Variante 1b.) Aerobe Schlammstabilisierung Belebung 1 wieder in Betrieb nehmen Belebungsvolumen unverändert Rückbau der masch. Entwässerung Installation einer Klärschlammvererdungsanlage Rückbau der masch. Entwässerung Neue maschinelle Entwässerung + Kalkkonditionierung Verwertung Verwertung

25 7. Maßnahmenkatalog Variante 1a.) Klärschlammvererdung

26 7. Maßnahmenkatalog Variante 1b.) Neubau maschinelle Entwässerung

27 7. Maßnahmenkatalog Varianten 2 a.) und b.) Anearobe Schlammstabilisierung Belebungsvolumen ausreichend Installation eines Vorklärbeckens OPTIONAL:Installation eines Bio-P - Beckens Installation masch. Überschussschlammeindickung Reaktivierung des Faulbehältersmit Peripherie a.) Installation eines BHKW s b.) Produzierte Wärme nur für Faulungsbetrieb Zukauf von Biogas Installation einer Klärschlammtrocknung

28 7. Maßnahmenkatalog Variante 2a.) Faulung Variante 2a) - Reaktivierung der Faulung - Umbau Belebung 1 zu Vorklärung

29 7. Maßnahmenkatalog Variante 2b.) Faulung + Biogas +Klärschlammtrocknung

30 7. Maßnahmenkatalog Variantenvergleich: Energieeinsparung Maßnahmen Schlammbehandlung Einsparung Energie [kwh/a] Einsparung CO 2 [kg CO 2 /a] Variante 1a) Aerobe Schlammstabilisierung + Vererdung Variante 1b) Aerobe Schlammstabilisierung + Entwässerung Variante 2a) Anaerobe Schlammstabilisierung + Vererdung Variante 2b) Anaerobe Schlammstabilisierung + Trocknung

31 7. Maßnahmenkatalog Variantenvergleich: Kostenbetrachtung IST-Zustand Variante 1a) Variante 1b) Variante 2a) Variante 2b) Investitionskosten [ ] Abschreibung [ /a] 2 % Zinsen [ /a] Betriebskosten [ /a] Schlammentsorgungskosten [ /a] Erlöse [ /a] Summe Jahreskosten [ /a] 0, , , , ,00 0, , , , ,00 0, , , , , , , , , , , , , , ,00-0,00 0, , , , , , , ,00

32 7. Maßnahmenkatalog Variantenvergleich: Handlungsvorschlag Ist-Zustand Variante 1a) Variante 1b) Variante 2a) Variante2b) Investitionskosten [ brutto ] Jahreskosten [ /a] Primärenergieeinsparung [kwh/a] CO 2 -Reduzierung [kg/a] Stufe 1 Stufe 2 Umsetzung Variante 1b) Erneuerung der Klärschlammentwässerung Option zur Umsetzung Variante 2a) Reaktivierung der Faulung

33 7. Maßnahmenkatalog Energieeinsparung und CO 2 Reduzierung Sonstige Maßnahmen Einsparung Energie [kwh/a] Einsparung CO 2 [t CO 2 /a] Austausch von Leuchtmitteln Summe

34 8. Ergebnis Zusammenfassung Energie-und CO 2 -Einsparungen Maßnahmen Abwasserreinigung Energie kwh/a Maßnahmen Schlammbehandlung (V.1b) Energie kwh/a Sonstige Maßnahmen Energie kwh/a CO 2 29,7t CO 2 /a CO 2 12,2 t CO 2 /a Summe Energieeinsparung: kwh/a Summe CO 2 -Einsparung: 43,8 t CO 2 /a CO 2 1,9t CO 2 /a

35 8. Ergebnis Zusammenfassung Energie-und CO 2 -Einsparungen empfohlener Energiebedarf nach DWA Energiebedarf Ist-Zustand Energiebedarf nach Umsetzung der Maßnahmen kwh/a kwh/a kwh/a 24,8 kwh/(ew*a) 29,7 kwh/(ew*a) 34,1 kwh/(ew*a)

36 8. Ergebnis Handlungsvorschlag Maßnahmen Zeitliche Kategorie für Umsetzung Energie-einsparung [kwh/a] Invest.-kosten Netto [ ] Kapital-kosten [ /a] Ein-sparung [ /a] Einsparung Jahreskosten [ /a] Erneuerung Entwässerung+ Schlammentsorgung KU Zeitl. Abstellen der Sandfangbelüftung KU Austausch Außenbeleuchtung KU Rückbau Sandfangzwischenpw. KU Erneuerung Sandfangpumpe KU Erneuerung Kompressor Sandfang KU Erneuerung Sandklassierer KU Optimierung Biologie (BB2 und RS-Pumpwerk) MI Sanierung Zulaufpumpwerk LA

37 Klimaschutz-Teilkonzept Gandersheim Veranlassung Die Stadt möchte im Rahmen der öffentlichen Daseinsvorsorge ein Klimaschutzteilkonzept für die Abwasserreinigungsanlage erarbeiten Bundesregierung hat im Energiekonzept 2010 beschlossen, die Treibhausgasemissionen in Deutschland bis zum Jahr 2020 um 40 % gegenüber dem Niveau von 1990 zu senken Ziele Aufzeigen der Chancen von integrierter Wärmenutzung Aufzeigen der verfügbaren erneuerbaren Energiepotenziale Aufzeigen der Energieeinsparpotenziale zur Energieeffizienzsteigerung Stromverbrauch und CO 2 -Ausstoß Hauptbestandteile des Klimaschutz-Teilkonzeptes Beschreibung des Ist-Zustands Erstellung einer Energie- und CO 2 -Bilanz Potenzialanalyse Maßnahmenkatalog Akteursbeteiligung Controllingkonzept Öffentlichkeitsarbeit Personen-Haushalt Stromverbrauch [kwh/a] CO2-Ausstoß [kg/a] Förderung Die Erstellung des Klimaschutz-Teilkonzeptes für die Bad Gandersheim wird gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages (Förderkennzeichen: 03KS2759) Förderprojekt im Rahmen der nationalen Klimaschutzinitiative Zielerfüllung Klimaschutzbeitrag Auswertung Betriebsdaten / Kennzahlen Controlling Teilziele