Unternehmensberatung Umwelt - wir haben Antworten auf Ihre Fragen -

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1 Unternehmensberatung Umwelt - wir haben Antworten auf Ihre Fragen - Errichtung einer Ozonbehandlungsanlage zur Elimination von organischen Spurenstoffen aus kommunalem Abwasser auf der Kläranlage Vierlinden Heinrich Herbst, Sandra Ante, Hans-Peter Becker, Jochen Türk, Hans Fahlenkamp, Martin Launer 4. Symposium Endokrine aktive Stoffe im Abwasser, Klärschlamm und Abfällen Technische Universität Dresden

2 Errichtung einer Ozonbehandlungsanlage zur Elimination von organischen Spurenstoffen aus kommunalem Abwasser auf der Kläranlage Vierlinden Heinrich Herbst, Sandra Ante, Hans-Peter Becker, Jochen Türk, Hans Fahlenkamp, Martin Launer 4. Symposium Endokrine aktive Stoffe im Abwasser, Klärschlamm und Abfällen Technische Universität Dresden 1

3 Elimination von Spurensstoffen Verfahren zur Spurenstoffelimination Fandrich, R.: Untersuchungen zur oxidativen Eliminierung organischer Wasserschadstoffe, Dissertation, Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Oberhausen,

4 Elimination von Spurensstoffen Verhalten der Spurenstoffe (Ergebnisse aus FuE-Vorhaben Gefährliche Stoffe Teil 3 ) 3

5 Ozon zur Elimination von Spurensstoffen Ozonung wandelt die Substanzen um und macht sie z.t. bioverfügbar kein Anstieg der Ökotoxizität durch Nebenprodukte Ozonung führt zu einer signifikanten Verringerung der nichtspezifischen wie auch der spezifischen Ökotoxizität Bromatbildung ist nicht von ökotoxikologischer und humantoxikologischer Relevanz (liegt bei z spez. = 0,6 mg O 3 /mg DOC unter Trinkwassergrenzwert von 10 µg/l) Wirkung der Antibiotika und Estrogene werden bei der Ozonung aufgehoben 4

6 Kosten der Spurenstoffelimination spezifische Kosten [ /m³] einer weitergehenden Reinigungsstufe zur Spurenstoffelimination 0,32 /m³ 0,30 /m³ 0,28 /m³ 0,26 /m³ 0,24 /m³ 0,22 /m³ 0,20 /m³ 0,18 /m³ 0,16 /m³ 0,14 /m³ 0,12 /m³ 0,10 /m³ 0,08 /m³ 0,06 /m³ 0,04 /m³ 0,02 /m³ 0,00 /m³ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Ozonanlage ohne/mit Schönungsteich Ozonanlage + UV-Anlage Ozonanlage + AKF Sieb + UF + AKF Sieb + AKF Sandfilter + AKF PAK nachg.+ Sandfilter PAK nachg. + Ultrafiltration PAK in BB Carbamazepin Quelle: verändert nach MUNLV (2008): Senkung des Anteils organischer Spurenstoffe in der Ruhr durch zusätzliche Behandlungsstufen auf kommunalen Kläranlagen -Gütebetrachtungen und Kostenbetrachtung. Abschlussbericht. Hrsg.: Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW 5

7 Elimination von Spurensstoffen - Innovationsvorhaben- Errichtung einer innovativen Behandlungsanlage zur Elimination von organischen Spurenstoffen aus dem kommunalen Abwasser auf der Kläranlage Vierlinden Anlagenbetreiber Projektpartner technische universität dort mund Wirtschaftsbetriebe Duisburg (WBD) AöR Schifferstr Duisburg Grontmij Deutsche Projekt Union GmbH Graeffstr Köln Institut für Energie- und Umwelttechnik e.v. Bliersheimer Str Duisburg Technische Universität Dortmund Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen Lehrstuhl Umwelttechnik Emil Figge Straße Dortmund wasserrechtliche Genehmigung gem. 58, Absatz 2 LWG ist erfolgt Ausschreibungsphase ist angelaufen geplante Inbetriebnahme im Herbst

8 Grundlagen der Anlagenauslegung Kläranlage Vierlinden mechanisch-biologische Kläranlage Ausbaugröße EW nahezu ausschließlich häusliches Abwasser Anschluss einer Suchtklinik Ablauf der Kläranlage durchfließt ein FFH- Naturschutzgebiet Parameter Einheit Abwassermengen u. Überwachungswerte der Kläranlage Vierlinden: Tageszufluss Trockenwetterzufluss Q d Q t [m³/d] [m³/h] Mischwasserzufluss Q m [m³/h] 800 N anor g im Ablauf - [mg/l] 18 NH 4 -N im Ablauf - [mg/l] 10 CSB im Ablauf - [mg/l] 90 P ges im Ablauf - [mg/l] 2 7

9 Grundlagen der Anlagenauslegung Belastung des Ablaufs der Kläranlage Vierlinden mit organischen Spurenstoffen (Stichprobe) 8

10 Angestrebte Leistung der Ozonierung Leistung der Ozonierung wird an definierten Leitparametern gemessen Carbamazepin Diclofenac Morphiate Psychopharmaka Moschusduftstoffe östrogen aktive Substanzen angestrebte Eliminationsraten der Leitparameter von > 85 % 9

11 Anlagenkonzept Auslauf Vorklärung Sandfang Nachklärung Belebung 10

12 Anlagenkonzept Vorklärung Sandfang Standort der Ozonanlage Auslauf Nachklärung Belebung 11

13 Anlagenkonzept Zur Errichtung der Ozonbehandlungsanlage sind folgende Maßnahmen erforderlich: Errichtung eines Zulaufpumpwerks Errichtung einer 2straßigen Anlage zur Ozonerzeugung Errichtung eines 2straßigen Reaktionsbecken jede Beckenstraße ist für sich regelbar 12

14 Auslegung der Ozonreaktionsbecken Auslegung Qmax = 1,3 Q t = 520 m³/h (Q t = 400 m³/h) Aufenthaltszeit von 30 min zwei Ozonerzeuger, jeweils 50 % der Maximalleistung Parameter zur Anlagenauslegung ist die DOC-Konzentration 8 bis 12 mg DOC/l 3,8 5,8 kg O 3 /h Anlieferung von technischem Sauerstoff (derzeitiger Planungsstand) kg O 2 /h Lagerung des Reinsauerstoffs erfolgt in Silos Tankvolumen wird auf 20 Mg O 2 beschränkt und unterliegt damit nicht der Störfallverordnung 13

15 Kostenschätzung Investitionskosten Bautechnik Pumpwerk inkl. Zulaufbauwerk Ozonreaktor inkl. Auslaufbauwerk und Vereinigungsschacht ,- Investitionskosten Nebenkosten Gesamtsumme netto Maschinentechnik Pumpwerk inkl. Zulaufbauwerk Ozonerzeugung Rohrleitungstechnik Ozonreaktor inkl. Auslaufbauwerk und Vereinigungsschacht ,- EMSR-Technik Pumpwerk inkl. Zulaufbauwerk Ozonreaktor inkl. Auslaufbauwerk und Vereinigungsschacht , , , ,- 14

16 Offene Fragen Optimales Verfahren zum Eintrag des Ozons Beckenoptimierung Ozon-Eintragstechnik Weitere energetische Optimierungsmaßnahmen Regelungs- und Steuerungstechnik Betriebskosten Investitionskosten Transformationsprodukte ggf. erforderliche Vorbehandlung ggf. erforderliche biologische Nachbehandlung 15

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit technische universität dort mund 16