Elimination Mikroverunreinigungen mit Ozon

Transkript

1 Elimination Mikroverunreinigungen mit Ozon SVUT Kontaktforum ARA NEUGUT Max Schachtler, CEO ARA Neugut Nathalie Hubaux, Project manager

2 Agenda ARA Neugut Stufe Elimination Mikroverunreinigungen Die erste Anlage der Schweiz Ozonung Besichtigung der Anlage

3 Organisation Neugut IKA NEUGUT Trägergemeinden Interkommunale Anstalt Öffentlich rechtliche Srtruktur Verwaltungsrat 4 Mitglieder und Geschäftsführer Geschäftsleitung Geschäftsführer Stab Geschäftsleitung Project manager Assistentin Betriebsleitung Betriebsleiter Betriebsleiter Stv. Sonderbauwerke ARA Neugut Industrie und Gewerbe

4 Herkunft Abwasser ARA Neugut Einwohner + Pendler Gewerbe + Industrie Total EW EW EW 50% organische Schmutzstoffe von Industrien Die ARA reinigt täglich Millionen Liter Abwasser

5 Reinigungsstufen der ARA Neugut Ozonung Sandfiltration mit möglicher Nachfällung Belebtschlammverfahren Nitrifikation, Denitrifikation, Bio-P, Biologie doppelstöckig Anerob mesophile Schlammfaulung Entwässerung Mechanische Stufe Grobrechen, Sand-Fettfang, Feinrechen, Vorklärung

6 Schweiz ARA Neugut Von der Idee bis zum Betrieb First Mover der Schweiz Lancierung volltechnische Ozonung in Eigeninitiative Bauprojekt erstellt Baukredit genehmigt Baugesuch eingereicht 2. Oktober 2012 Grundsteinlegung Dauerbetrieb der 1. Ozonung der Schweiz Ab 24. März 2014 störungsfreier Betrieb Ab Mai 2014, konstante EMV > 80% Keine Abwasserabgabe ab BAFU Umsetzungskonzept Strategie Micropoll Vorschlag GSchG Anhörung Vernehmlassung GSchG Beratung GSchG Parlament GSchG und GSchV in Kraft

7 Wieso die erste Anlage der Schweiz? Einfach zu integrierende Anlage kostengünstig Bau Ozonung innerhalb bestehender Gebäude Hydraulisch freier Fluss: NKB - Ozonung - Sandfilter Nachbehandlung Sandfilter war bereits vorhanden Kapazität EW Reserven hydraulisch und Schmutzfracht Keine Erweiterung oder Sanierung anstehend Sehr gute Reinigungsleistung

8 Herkunft der Mikroverunreinigungen ARA Toxizität für aquatische Lebewesen Jonas Margot 8 Konstante Exposition bei sehr geringen Konzentrationen

9 Wie klein sind Mikroverunreinigungen? = ~1.5 / Woche 1600 Tonnen TR Schlamm / Jahr sind entfernt Feststoffe im Vergleich zu gelösten Stoffen 10 x kleinere Menge 160 Tonnen NH4-N / Jahr sind entfernt Gelöste Stoffe im Vergleich der Einheit zu MV x kleiner = ~ 6 / Woche 900 Gramm Citalopram* / Jahr sind entfernt * Antidepressivum

10 Wie klein sind Mikroverunreinigungen? ARA-Analytik misst mg/l: 1 mg/l = 1/3 Zuckerwürfel in L (1 g) MV-Analytik misst ng/l: 1 ng/l = 1/3 Zuckerwürfel in L 1m 1m 3 1m 100m m 3 100m in mg in µg in ng 1 mg µg ng

11 Ozonung Elemente und Prinzip O 2 Versorgung O 3 Produktion Oxidation Reinsauerstoff OFF-GAS O 2 O 3 O 2+ O 3 O 2 O 2 O 2 Tank Verdampfer O 3 Generator Ozonung Reaktor Rest-Ozon Vernichter flüssig gasförmig C C

12 Ozonung in der Abwasserreinigung O 2 Versorgung O 3 Produktion Oxidation Reinsauerstoff O 2 O 2 OFF-GAS O 2 O 3 O 2+ O 3 O 2 Tank Verdampfer O 3 Generator Ozonung Reaktor Rest-Ozon Vernichter Vorklärung Biologie Nachklärung Sandfilter

13 Ozonung Bilddokumentation O 2 Versorgung O 3 Generator

14 Bilddokumentation Ozonung Ozon Reaktor mit Eintragssystem Rest-Ozon Vernichter

15 Realisierung der Ozonung Top-Baumeister ist ein MUSS Bau des Reaktors ist anspruchsvoll: Ozonbeständiger Beton XAA Eisenbinder reinbiegen Armierung in den Ecken beachten Schalungsbahn Zemdrain in Schalung eingelegen

16 Ozonung Realisierung Bauen im Winter

17 Ozonung Realisierung Enge Platzverhältnisse

18 Ozonung Realisierung Bauprovisorien Die Leistung der ARA ist immer gewährleistet

19 Ozonung Energiekonsum und Kosten Strombedarf Ozonung 0.03 kwh/m 3 Gesamte Kläranlage 0.46 kwh/m 3 Abwasseranfall 8 Mio m 3 pro Jahr Kosten Amortisation, Unterhalt Investition 3.27 Mio CHF, 15 a; Zinssatz 2 % CHF/m 3 Betriebskosten 0.02 CHF/m 3 150'000 CHF pro Jahr Aufteilung der Betriebskosten Elektrizität Reinsauerstoff Analytik 15% 40% 35% Personal 10%

20 Ozonung Grundlagen Abwassermenge und Zusammensetzung Abwassermengen Q Tagesanfall Q jahresmenge m 3 /d 7-9 Mio m 3 /Jahr Q Mittel IST Q min TW Q max dim. 2 x QTW 18.5h 200 l/s 80 l/s 660 l/s Wassertemperatur C Zufluss Ozonung Mittelwerte 2014 GUS 3 mg/l DOC 5 mg/l CSB 16 mg/l NO 2 -N 0.03 mg/l BSB 5 5 mg/l Bromid 60 µg/l P tot 0.3 mg/l ph 7.4 NH 4 -N 0.08 mg/l Abwassertemperatur 18 C

21 Ozonung Konzept und Redundanzen Reinsauerstoff: (Eigenproduktion) Tank-Miete Zufahrt 2 Verdampfer O 3 -Generatoren: Redundanzen sind zu empfehlen Achtung, Lärm Ozon-Reaktor (2 oder mehrere empfehlenswert): Pfropfen-Strömungssystem Sprinkler Luftdicht Entleerungsleitungen Probenahmeleitungen Gute Zugänglichkeit in Reaktor Flexibel (2 Einblaskammern, je 2 Stränge) O 3 Nachbehandlung: z. B. Sandfilter O 2 O 2

22 Ozonung Dimensionierung O 2 -Tank 30 m 3 2 Verdampfer 2 O 3 -Generatoren 2 x 5.5 kg O 3 /h Ozonreaktor 530 m 3 6 m Wassertiefe 6 Kammern O 3 -Keramikdiffusoren in Kammer 1 und 3 Pro Kammer 2 Eintragsrampen mit je 20 und 33 Keramikdiffusoren Hydraulische Aufenthaltszeit Kammer 1: Q mittel - Q max Minuten Kammer 3: Q mittel - Q max 29 9 Minuten O 3 O 2 O 2

23 Planung Stufe Ozonung Messkonzept Abwassermenge z.b. im Zulauf Qualitätskontrolle UV (SAK 254 ) Betriebskontrolle Qualitätskontrolle UV (SAK 254 ) OFF-Gas (O 3) O 2 Nachklärung Nachbehandlung (Sandfiltration) Zufluss 24 Std. Sammelprobe NKB 24 Std. Sammelprobe Sicherheitsmessung O 3 in Wasserphase Auslauf 24 Std. Sammelprobe > 80 % EMV von 48 Std. Sammelproben

24 Eliminationsleistung Ozon-Dosierung = 2.6 g O 3 /m g O 3 /g DOC 80 % = Zieleliminationsleistung im Mittel Gr. 1 Gr. 2 Alle % 72% 82% % 72% 83% % 82% 90% Gruppe 1: «sehr gute Elimination» Gruppe 2: «gute Elimination»

25 Ozondosierung Ozonung, einfache und sichere Steuerung Steuerung (Q) liefert konstant gute Resultate Wenige Messgeräte erforderlich Kontrollierte Ozondosierung Messgeräte zur Überwachung/Kontrolle UV IN, UV OUT UV-Sonden (SAK 254nm ) UV = Optischer Parameter zur Stoffcharakterisierung des Abwasser Die UV-Sonde misst die UV-Absorption des Abwassers. Der Messwert wird als Spektraler Absorptions-Koeffizient (SAK) bezeichnet und ist ein Summenparameter zur Messung der organischen Inhaltsstoffe bzw. Belastung. Masseinheit ist 1/m. Gemessen wird bei einer Wellenlänge von 254 nm.

26 Grundlagen für Steuerungen DOC Mo 13. Oktober 2014 UVin 254 mg DOC/l NKB DOC So 19. Oktober 1/m NKB S1_254nm DOC-Online Zulaufkonzentrationsverlauf Korrelation JA/NEIN? DOC zu UV IN Durchfluss und Konzentrationsverlauf Grosses Biologievolumen glättet die Konzentrationen Q Zufluss Mo 13. Oktober 2014 UVin 254 l/s zu VKB zu Ozonung So 19. Oktober 1/m NKB S1_254nm

27 Q- und UV 1 -Frachtdosierung O3 Produktion Mo 13. Oktober 2014 O3-Produktion kgo3/h nach Q So 19. Oktober kgo3/h nach UV Verhalten der Q-Steuerung prüfen Dosierung xy go 3 /m 3 für 80 % EMV bestimmen Resultat z.b.: Q- und UV IN -Frachtdosierung korrelieren

28 UV delta -Regelung JA / NEIN? UV delta -Regelung unterliegt der Zeitverzögerung von UV IN und UV OUT neigt zum Schwingen Ozonzufuhr kurzzeitig gestoppt UV IN -Frachtdosierung führt zu besserer Konstanz von UV delta UV delta kann als Hinweis zur EMV-Leistung dienen Ergebnis Mo 13. Oktober 2014 Dosierung % delta UV So 19. Oktober go3/uv1 UV1 total UV delta -Regelung UV IN -Steuerung

29 Zusammenfassung Ozonung ein Erfolgsmodell Keine Kinderkrankheit seit Inbetriebnahme März 2014 Ist benutzerfreundlich und sicher Ozonung ist ein Selbstläufer EMV > 80 % sicher erfüllt Personal nur für Qualitätssicherung nötig Ozonung benötigt wenige Komponenten Reinsauerstofftank Generator Reaktor Nachbehandlung (Sandfilter) Anlieferung Reinsauerstofftank mit Verdampfer im Vordergrund

30 Zusammenfassung Wissenstransfer ARA Neugut gibt Wissen weiter ARA Neugut hält Vorträge Testen Neues Testen neuer Messgeräte Entwickeln kontinuierliche Überwachung der Eliminationsleistung Publikationen Publiziert Fachartikel

31 Ausblick Verfahren kombinieren Ozonung und GAK oder PAK etc. Ammoniumansatz von Dr. Michael Thomann Welches Q soll behandelt werden? Q max oder das nach dem Ammonium-Ansatz ermittelte Q (nach Dr. Michael Thomann, HOLINGER AG, CH) Erfahrungen mit Messgeräten DOC, UV, Redox etc. Erfahrungsaustausch Fachgruppen, Kläranlagen, Forschung

32 Danke für ihre Aufmerksamkeit Max Schachtler CEO