Klärschlammbehandlung in Frankfurt/Main - von der Studie zur Umsetzung -

Transkript

1 Klärschlammbehandlung in Frankfurt/Main Dipl.-Ing. Werner Kristeller Betriebsleiter, Stadtentwässerung Frankfurt am Main

2 Gliederung: Ausgangssituation Frankfurt am Main Grundsatzstudie Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main Stand der Planung Ausblick

3 Ausgangssituation Frankfurt am Main Abwasserbehandlung für Stadtgebiet und Umland 2 Abwasserreinigungsanlagen ca. 2 Mio. EW ca. 100 Mio. m 3 /Jahr Schlammentwässerungsund -verbrennungsanlage SEVA für Rohschlamm

4 Ausgangssituation Frankfurt am Main

5 Ausgangssituation Frankfurt am Main

6 Ausgangssituation Frankfurt am Main Fließschema Schlammentwässerungs- und -verbrennungsanlage SEVA

7 Ausgangssituation Frankfurt am Main Kennzahlen der SEVA Inbetriebnahme 1981 Verarbeitete Schlammmenge ca m 3 /a ca t Feststoff/a Reststoff Asche ca t/a Erzeugte Dampfmenge ca t/a Kraft-Wärme-Kopplung Energieerzeugung ca. 17 Mio. kwh/a Allgemeiner Zustand: Anlage erfüllt alle gesetzlichen Anforderungen, Energie wird genutzt Anlage ist aber ca. 30 (heute 35) Jahre alt und erneuerungsbedürftig

8 Ausgangssituation Frankfurt am Main Zukunft?

9 Ausgangssituation Frankfurt am Main Klärschlammbehandlung in 5-10 Jahren? Randbedingungen: Veränderungen der rechtlichen Vorgaben? Stand der Technik für Behandlung nach Auslauf der ARA? Möglichkeiten der Energiegewinnung und steuerliche Förderungen? Ökologische Gesamtbetrachtung unterschiedlicher Varianten? Ökonomische Gesamtbetrachtung unterschiedlicher Varianten?

10 Ausgangssituation Frankfurt am Main Situation in Deutschland 2009 und heute: Überwiegend Klärschlammfaulung und anschließend Verbrennung : Tendenz zunehmend anschließend landwirtschaftliche Verwertung : Tendenz abnehmend Vergleichbare Städte prüften ebenfalls Entsorgungskonzepte Behandlung bei Erfahrungsaustauschen Fazit: Entscheidung für eine gemeinsame ortsunabhängige Grundsatzstudie

11 Grundsatzstudie Grundsatzstudie Zukunft der Klärschlammbehandlung Beteiligte Städte Augsburg Karlsruhe Stuttgart Mannheim München Zürich Frankfurt am Main

12 Grundsatzstudie Auftrag nach Teilnahmewettbewerb an eine Planungsgemeinschaft: Dr. Born - Dr. Ermel GmbH, Achim (Recht, Ingenieurtechnik und Ökonomie) Institut für Energie und Umweltforschung GmbH, Heidelberg (Ökologie) Prof. Dr.-Ing. Cornel, iwar, Techn. Universität Darmstadt (Wissenschaftliche Betreuung) Bearbeitung 2009

13 Grundsatzstudie Bewertung der Rahmenbedingungen: Zusammenstellung einschlägiger Gesetze, Verordnungen (WHG, BImSchG, BImSchV, TA-Luft, KrW-/AbfG, EEG, BBodSchG etc.) zu erwartende Veränderungen, Planungshorizont ca. 10 Jahre steuerrechtliche Aspekte, Fördermöglichkeiten insbesondere bei der Energiegewinnung

14 Grundsatzstudie Bewertung verschiedener Verfahrenskombinationen und wesentlicher Kriterien: Stand der Technik, Vor- und Nachteile der Verfahren Entsorgungssicherheit Möglichkeiten der Energienutzung Flexibilität für zukünftige Entwicklungen Wirtschaftlichkeit (Investitionskosten und Betriebskosten) Umwelteinwirkungen mit medienübergreifenden Ansatz Erstellung von Stoff- und Energiebilanzen

15 Grundsatzstudie Variante 1 Entwässerung Monoklärschlamm -verbrennung Klärschlamm Asche zur Verwertung

16 Grundsatzstudie Variante 2 Entwässerung Trocknung Monoklärschlamm -verbrennung Klärschlamm Asche zur Verwertung

17 Grundsatzstudie Variante 4 Faulung Entwässerung Trocknung Monoklärschlamm -verbrennung Klärschlamm Asche zur Verwertung

18 Grundsatzstudie Variante 5 Faulung Entwässerung Transport Mitverbrennung Braunkohle/MVA Klärschlamm

19 Grundsatzstudie Bewertung der Varianten bezüglich Technik: Die bei den einzelnen Varianten notwendige technische Ausrüstung wurde bewertet nach: Komplexität der Anlage Anlagengröße / Flächenbedarf Möglichkeit für eine Phosphorrückgewinnung

20 Grundsatzstudie Bewertung der Varianten bezüglich Betrieb: Der Betrieb der einzelnen Varianten wurde bewertet hinsichtlich: Personalaufwand / Überwachung / Wartungsaufwand Betriebssicherheit Betriebsmittelverbrauch Energieverbrauch Rückkopplung auf bestehende Abwasserbehandlung Entsorgungsmengen Entsorgungssicherheit

21 Grundsatzstudie Bewertung der Varianten bezüglich Ökonomie: Die Varianten wurden bewertet hinsichtlich: Investitionskosten Betriebskosten Preisabhängigkeit (Sensitivitätsanalyse)

22 Grundsatzstudie Bewertung der Varianten bezüglich Ökologie: Die ökologischen Wirkungen der einzelnen Varianten auf die Umwelt wurden mit der Methode der Ökobilanz bewertet. Die Ökobilanz erfasst und bewertet alle direkt und mittelbar verbundenen Wirkungen auf die Umwelt. Negative Wirkungen entstehen durch Verbräuche und Emissionen, Positive Wirkungen entstehen durch Einsparungen und Substitutionen primärer Ressourcen (z.b. Einsatz von Steinkohle als Brennstoff)

23 Grundsatzstudie Bewertungsmatrix Abschließende Zusammenfassung mit Bewertungsmatrix. Als Ergebnis erhält man eine Rangfolge der Varianten. Das Gesamtergebnis setzt sich zusammen aus den detaillierten Bewertungen und Wichtungen der Hauptkriterien: Gesetzliche Rahmenbedingungen Technik Betrieb Ökonomie Ökologie

24 Grundsatzstudie Ergebnisse der Studie: Günstigste Variante: Nr.4 Klärschlammfaulung Klärschlammentwässerung und trocknung Monoverbrennung hohe Betriebs- und Entsorgungssicherheit beste energetische Nutzung durch internen Verbund ökologisch besser als Varianten mit Mitverbrennung günstigste Gesamtkosten je Tonne Klärschlamm hohe Flexibilität für zukünftige Entwicklungen geringe Kostensensitivität

25 Grundsatzstudie Variante 4 Faulung Entwässerung Trocknung Monoklärschlamm -verbrennung Klärschlamm Asche zur Verwertung

26 Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main Übertragung der Ergebnisse auf ARA Frankfurt Beauftragung einer Machbarkeitsstudie Anfang 2010 Aufgabenstellung: Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten räumliche Integration in bestehende ARA Sindlingen Wechselwirkungen auf Abwasserreinigungsprozess Flächenverfügbarkeit Realisierungsschritte und Zeitbedarf Kosten

27 Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main Ergebnisse: Günstigste Lösung bleibt die Vorzugsvariante der Grundsatzstudie Klärschlammfaulung, Klärschlammentwässerung und trocknung, Monoverbrennung Die Energieausnutzung wird gegenüber heute weiter erhöht durch eine Kombination aus Faulgasnutzung, Blockheizkraftwerk und Dampfturbine mit Abwärme aus Verbrennung Integration in Abwasserreinigung der ARA Sindlingen ist machbar Flächen stehen zur Verfügung Bestehende Genehmigung der SEVA kann mit benutzt werden (gegebenenfalls) Die Verbrennungskapazität kann gegenüber Bestand deutlich verringert werden.

28 Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main Ergebnisse: Hohe Entsorgungssicherheit bei gleichzeitig bestmöglicher Energieausnutzung durch Verfahrensverbund Hohe Flexibilität für zukünftige Entwicklungen, z.b. Rückgewinnung von Phosphor aus der Asche Wirtschaftlichste Lösung Schrittweise Realisierung ist möglich und auch sinnvoll Zeitbedarf bis zur letzten Maßnahme mind. 10 Jahre Investitions- und Folgekosten gedeckt im Gebührenhaushalt

29 Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main Weiterer Ablauf: 1. Phase: Planung und Neubau der Klärschlammfaulung mit BHKW zur Energiegewinnung und einer Prozesswasserbehandlungsanlage mit Deammonifikation 2. Phase: zeitversetzt Beginn der Planung für die Klärschlammverbrennung mit Klärschlammtrocknung Politische Grundsatzentscheidung zu dem Gesamtkonzept im Sommer 2012 durch Betriebskommission

30 Stand der Planung Weiterer Ablauf: VOF Verfahren für Vergabe der Planungsleistungen für die Klärschlammfaulung mit Vorbereitung ab Anfang 2012 Präqualifikation und Angebote bis Frühjahr 2013, auf Basis HOAI 2009 Regierungsentwurf zur Novelle der HOAI mit Inkrafttreten im Sommer 2013 Grundlegende Überarbeitung Generalplanervertrag zur Anpassung an HOAI 2013 Beauftragung Planung Frühjahr 2014 an Planungsgemeinschaft Dr. Born - Dr. Ermel GmbH, Achim, Obermeyer Planen + Beraten GmbH

31 Stand der Planung Stand der Planung : Vorplanung abgeschlossen, Entwurfsplanung in Bearbeitung Anlagenteile der Klärschlammfaulung: Faulbehälter Maschinelle Schlammentwässerung Prozesswasserbehandlung (Reduzierung Stickstoff) Gasspeicher mit Gasfackeln Gasaufbereitung Gasverwertung (Strom und Wärme) Abluftbehandlung Technikgebäude

32 Stand der Planung Vorplanung mit untersuchten Varianten: Thermodruckhydrolyse - Erhöhung der Gasausbeute und Entwässerbarkeit, Hygienisierung Schlammzerkleinerer oder Schlammsiebung - Reduzierung von Störstoffen und Verzopfungen Rohschlamm-, Überschussschlamm- oder Kreislaufeindickung des Schlamms - Reduzierung der Faulbehältergröße Maschinelle Schlammeindickung mit Zentrifugen, Bandfilter oder Schneckenpressen Maschinelle Schlammentwässerung mit Zentrifugen, Bandfilter, Schneckenpressen, Kammer- oder Schlauchfilterpressen Schlammsilos mit -verladung in Stahl- oder Stahlbeton-Bauweise

33 Stand der Planung Fortsetzung untersuchte Varianten: Prozesswasserbehandlung mittels SBR oder Durchlaufverfahren oder technischem Verfahren (Ammoniak-Strippung) Faulgasverwertung mit BHKW-Anlage, Heizkessel mit/ohne Biomethangasaufbereitung Faulgasspeicherung in Null-, Nieder- oder Hochdruckgasspeichern Anordnung von Trafo-, Mittel- und Niederspannungsanlagen zentral oder dezentral

34 Stand der Planung Weiterer Ablauf und Kostenschätzung: Entwurfs- und Genehmigungsphase: 2015 bis 2017 Ausführungsplanung, Ausschreibung und Vergabe: 2017 bis 2019 Baurealisierung mit Inbetriebnahme: 2019 bis 2022 Vorläufige Kostenberechnung für Preisstand 2019: 130 Mio. EUR

35 Stand der Planung Grundriss Entwurf:

36 Stand der Planung Ansicht Entwurf:

37 Ausblick Ausblick: Planung Klärschlammfaulung ist auf gutem Weg Für Klärschlammverbrennung ist VOF - Verfahren für Planungsleistungen begonnen, Präqualifikation ist abgeschlossen Auftragsvergabe Sommer 2016 Planung, Ausschreibung und Bau mit Inbetriebnahme 2022

38 Ausblick Ausblick: Planung Klärschlammfaulung ist auf gutem Weg Für Klärschlammverbrennung ist VOF - Verfahren für Planungsleistungen begonnen, Präqualifikation ist abgeschlossen Auftragsvergabe Sommer 2016 Planung, Ausschreibung und Bau mit Inbetriebnahme 2022?

39 Ausblick Danke für Ihr Interesse