MESH Integrierte Abwasserreinigung mittels Gewebefiltration zur direkten Belebtschlamm-Abtrennung

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1 MESH Integrierte Abwasserreinigung mittels Gewebefiltration zur direkten Belebtschlamm-Abtrennung Werner Fuchs Dept. IFA-Tulln Inst. f. Umweltbiotechnologie Anforderungen an die Kläranlage der Zukunft Optimale Abwasserreinigung Minimierung des Energieverbrauch Minimale Emission von Kohlendioxid Nutzung Abwasser und Klärschlamm als Energieressource Stoffliche Nutzung von Abwasser und Klärschlamm Folie 2 1

2 Primärenergiebedarf - Verteilung auf einzelne Verbrauchsbereiche Folie 3 Energieverbrauch verschiedener Abwasserreinigungsverfahren Folie 4 2

3 Konventionelle Belebungsanlage - Membran-Bioreaktor Zulauf Mechanische Reinigung Biologische Behandlung Nachklärbecken Ablauf Zulauf Mechanische Reinigung Biologische Behandlung + integrierte Filtrationseinheit Ablauf Folie 5 Membranbelebungsverfahren (MBR) zur weitestgehenden Abwasserreinigung Membranbelebungsverfahren Belebung Nachklärung Sandfiltration Desinfektion Vergleich MBR konventionelles Belebungsverfahren Folie 6 3

4 MBR Kläranlage Swanage, Cornwall (UK) Folie 7 MBR Kläranlage Swanage, Cornwall (UK) Kläranlage Swanage Betreiber: Wessex-Water EW m³/d Membranfläche: m² (Kubota-Membran) Inbetriebnahme: 2000 Folie 8 4

5 Membran Module Zenon - Hohlfasermodul Kubota- Platten und Rahmen Modul Folie 9 Prinzip des MESH Filtration Mesh Filter Mesh Filter Schlamm Sludge Flocke floccs Permeate Filtrat kleine Small Particles Partikel Filterdeckschicht Sec ondary Sludge Layer Folie 10 5

6 Interesse an dynamischer Filtration Folie 11 Entwicklung des MESH-Prozesses Folie 12 6

7 Folie 13 Screenshots of the Anlagenübersicht, Rückspülung, Ganglinie,. 15/05/2012 Folie 14 7

8 Modulentwicklung MESH Prozess Folie 15 Abbauleistung des MESH-Verfahrens Parameter Einheit Belebtschlamm verfahren MBR MESH CSB mg/l < 60 < 30 < 30 BSB mg/l 22 < 10 < 10 NH 4 -N mg/l < 2 < 2 0,15 TN mg/l < 20 < TP mg/l < SS mg/l Folie 16 8

9 kwh/m³ Permeat Results - Energy consumption Energieverbrauch MESH-Verfahrens 1 0,75 0,5 0,25 Module aeration Aeration for biology Permeate pump Recirculation pump Feed pump 0 MBR MESH Activated sludge Folie 17 Life Cycle Assesment (LCA) als Bewertungsinstrument für Kläranlagen Bisherige Betrachtungen Reine Energiebilanz für direkten Verbrauch an Strom und Wärme zum Betrieb einer Kläranlage Neue Ansätze Erweiterte Betrachtung des indirekten Energieverbrauchs über vor- und nachgelagerte Prozesse Produktion und Bereitstellung von Chemikalien (Fällmittel, Flockungshilfsmittel, etc..) Transport/Verwertung von Klärschlamm Nutzung der erzeugten Produkte (Düngewirkung des Klärschlamms) Folie 18 9

10 Systemgrenzen einer LCA für eine Kläranlage Folie 19 Quelle: Remy C. et al. Die Methodik der Ökobilanz zur ganzheitlichen Erfassung des Energieverbrauchs in der Abwasserreinigung, KA Korrespondenz Abwasser, Abfall 2011 (58) Nr. 6 Treibhauspotenzial pro Einwohnerwert und Jahr für eine Modellkläranlage ( EW) Folie 20 10

11 LCA als Bewertungsinstrument - eigene Ansätze Erweiterung des Ansatzes in Richtung LCA über den gesamten Nutzungszyklus inklusive: Versteckte Emissionen für Bau und Errichtung Bewertung von Landnutzung /Flächenverlust Bewertung der Abbauleistung / Einfluss auf spätere Nutzungsqualität Folie 21 Ertüchtigung der alten Kläranlage Tulln mit dem MESH-Verfahren Folie 22 11

12 Total Gasvolume [ml] Stoffliche Nutzung - Nährstoffrückgewinnung Extraktion von NH 4 -N aus dem Faulschlamm 2 Verfahrensansätze Thermische Strippung Projekt Anastrip Membranextraktion Projekt Membrankontaktor Faulturm Verringerung Verringerung der der N-Belastung N-Belastung Gewinnung Gewinnung von von Düngemittel Düngemittel Verbesserung Verbesserung des des Ausfaulgrades Ausfaulgrades Verbesserte Verbesserte Entwässerbarkeit Entwässerbarkeit NH 4 -N Rückgewinnung Folie 23 Membrane Contactor Biogas Produktion Gas Volume Date Reference Reactor Membrane Contactor Folie 24 12

13 Kläranlage der Zukunft Wärme Strom organischer Dünger Nährstoffe Abwasser Folie 25 Nutzwasser / Trinkwasser Danke für die Aufmerksamkeit! Folie 26 13