Optimierung des Klärwerk - Bachgau mit einer dynamischen Simulation

Transkript

1 Optimierung des Klärwerk - Bachgau mit einer dynamischen Simulation Referent: Heiko Kümpel, Werkleiter Tel.: 06026/1866, info@klaerwerk-bachgau.de

2 Inhalt Einführung Frage- stellungen Zusammen- fassung

3 Einführung

4 Klärwerk - Bachgau EW BHKW Photovoltaikanlage Hydrograv Adapt - Bauwerk Vorgeschaltete Denitrifikation BIO-P Solare Klärschlammtrocknung P-RoC (KIT)

5 Stefan Hurzlmeier ZWT Wasser- und Abwassertechnik GmbH Gottlieb Keim Straße Bayreuth Abwassermeister Betriebsleiter für zwei Industriekläranlagen ( EW und EW) seit 2012 Projektleiter für Kläranlagenplanung (Neubau, Umbau) verfahrenstechnische und energetische Optimierung von Kläranlagen Dozent BVS vom Bafa anerkannter Energieberater für öffentliche Abwasseranlagen

6 Frage- stellungen

7 Fragestellungen Luft 1. Effizienz der Kläranlage Zulauf BIO - P D N Auslauf Q RZ Q RS Q ÜS 2. Maschinelle Klärschlammentwässerung 3. Gebläse - Auslegung

8 Also wie immer der Spagat aus?

9 Warum dynamische Simulation Betrachtung der gesamten Kläranlage inkl. Energie inkl. aller Regelungen zwei Jahre Langzeitsimulation Simulation = Wirklichkeit Modellabgleich Vergleich verschiedener Varianten Verfahrenstechnisch Energetisch Optimierung

10 Ablauf 1 Übermittlung der Monatsberichte / Ablauf KA 2 Datenauswertung Modellaufbau Modellabgleich Energieanalyse 6 Ergebnispräsentation auf der Kläranlage 7 Dokumentation

11 Modellaufbau Ausgangsdaten stammen aus Betriebstagebuch keine zusätzlichen Analysen

12 Modellaufbau - Energie Messen der variablen Verbrauche Integrierung der Anlagenkennlinie in die Simulation Ermittlung des jährlichen Energieverbrauches

13 Fragestellung: 1. Effizienz der Kläranlage BIO - P Luft Zulauf D N Auslauf Q RZ Q RS Q ÜS

14 Energetische Kennzahlen Parameter Einheit Istwert Unterschreitungshäufigkeit Spezifische Gesamtstromverbrauch e ges kwh/(e*a) 22,4 13% spez. Stromverbrauch d. Belüftung e Bel kwh/(e*a) 8,1 6% spez. Faulgasproduktion e FG,1 l N /(E*d) 19,3 21% e FG,2 l N /kg otr e FG,3 * l N /kg otr abg. Grad d. Faulgasumwandlung in Elekt.N FG % 29,9 67% elektrische Wirkungsgrad KWK h el,kwk * % 39,1 Eigenversorgungsgrad Elektrizität V E % 62,9 80% spez. Externer Wärmebezug e ext kwh th /(E*a) spez. Stromverbrauch Pumpwerk e PW Wh/(m³*m) * = keine Kennzahl der A216

15 Frage 1: Effizienz der Kläranlage Hauptgruppe Nebengruppe Verbrauch [kwh/a] Biologie Allgemein Biologische P-Elimination Denitrifikation Nachklärbecken Nitrifikation Rücklaufschlamm Biologie Ergebnis Mechanische Reinigung Allgemein Primärschlamm 898 Rechen Sandfang Vorklärung Mechanische Reinigung Ergebnis Schlammbehandlung Faulschlamm Primärschlamm Überschussschlamm Schlammbehandlung Ergebnis Zulauf Gesamtergebnis

16 Maßnahmen zur Effizienzsteigerung Sofortmaßnahmen (S) Einfach umzusetzende Maßnahmen. Kurzfristige Maßnahmen (K) Wirtschaftliche und technisch machbare Maßnahmen. Vorgeschlagen zur kurzfristigen Umsetzung. Abhängige Maßnahmen (A) Aufgrund ungünstiger Kosten-Nutzenverhältnisse oder anderer Abhängigkeiten Im Rahmen notwendiger Neu- oder Umbauten zu realisierende Maßnahmen. Maßnahmenbeschreibung Alternativ kwh/a kwh/ew /a Einsparpotenzial 1 Sandfangstraße außer Betrieb nehmen K , Vorklärpumpe durch effizientere ersetzen A 407 0,0 81 Rücklaufschlammpumpen durch effizientere ersetzen A , Rezi DN-NI durch effizienteere ersetzen A , PO4-Probenahmepumpe ersetzen K , Belüftungssystem und Verdichterrsteuerung optimiere K ,

17 Effizienz nach Optimierungsmaßnahmen Maßnahme Spez. Verbrauchswert Heute Nach S-Maßnahmen Nach S- und K-Maßnahmen Nach S-, K- und A-Maßnahmen Anlagenspezifischer Idealwert 22,6 kwh/(e*a) 22,6 kwh/(e*a) 20,2 kwh/(e*a) 18,3 kwh/(e*a) 17,2 kwh/(e*a)

18 BIO P BioP könnte durch eine geringere Rezirkulation erhöht werden ABER dadurch verschlechtern sich die Nitratwerte im Ablauf! Die gewählten Betriebseinstellungen auf der KA Bachgau ist, aus Gewässerschutzsicht, die optimale Einstellung der Kläranlage.

19 Fragestellung: 2. Maschinelle Klärschlammentwässerung

20 Klärschlamm - Verwertung m³/a Klärschlamm, 2% TR m³, 4% TR statisch eingedickt; landwirtschaftlich verwertet m³, 4% TR mobil entwässert; verwertet durch Dienstleister Landwirtschaftliche Verwertung Maschinelle Entwässerung

21 Dienstleister - Selbständig Maschinelle Entwässerung Dienstleister diskontinuierlich Selbständig kontinuierlich Überwachungswerte Kosten: Invest / Betrieb

22 Einhaltung d. Überwachungswerte

23 Fragestellung: 3. Gebläse - Auslegung

24 Gebläse - Istzustand Die vorhandenen Gebläse und die Steuerung sind suboptimal!

25 Gebläse Vergleich 2014

26 Luftbedarf auf Grundlage der Simulation Erkenntnis: Mit einem neuen Gebläse kann fast 70% der Luftmenge abgedeckt werden

27 Kostenvergleich über 10 Jahre

28 Zusammen- fassung

29 Zusammenfassung (1) Durch die kontinuierliche Verbesserung der Betriebsweise der Kläranlage durch das Anlagenpersonal liegt der Energieverbrauch unter den 15% der Kläranlagen in Deutschland. Kurzfristige Einsparpotentiale konnten nur vereinzelt identifiziert werden bzw. wurden bereits umgesetzt. Während der fünfwöchigen Bearbeitungszeit wurden uns auf der Kläranlage neue Zusammengänge klar bzw. haben diese erkannt. Mit der Simulation haben wir unser Belüftungssystem überarbeitet. Die Erkenntnisse waren Grundlage für die Investitionsentscheidung.

30 Zusammenfassung (2) Dass wir mit effizienteren Aggregaten Energie sparen können, wussten wir. Was bei einem Eingriff in die Verfahrenstechnik die Ablaufwerte machen, nicht. Die Simulation hat es uns gezeigt! Rückblickend auf drei Jahre Betriebserfahrung kann gesagt werden: Der Gesamtstickstoff im Ablauf ist wie simuliert um 2-4 mg/l angestiegen. Der simulierte Gebläsebetrieb deckt sich mit der Wirklichkeit. Wir waren zuerst skeptisch, ob Theorie und Praxis übereinstimmen, doch die Wirklichkeit bestätigt die Theorie. Uns hat es sehr geholfen wir würden es wieder machen!

31 Mission erfüllt?

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!