HKA 2 Hauptkläranlage Ertüchtigung. Institut für

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1 und Gesamtprojekt HKA 2 Hauptkläranlage Ertüchtigung PLANUNG und BAU der HAUPTKLÄRANLAGE WIEN Harald Kainz DK-VK Donaukanal - Verbindungskanäle LSKE/LSK - Entlastungskanal WSKE/WSK - Entlastungskanal RHSKE/RHSK - Entlastungskanal RHSK1 LWSK RWSK LSK1 LDS LHSK1 RDS RHSKE LHSK2 RHSK2 LSK2 DD IPW HKA TU Graz Folie 1 Überblick HKA Wien 1. AEV für kommunales Abwasser Aktuelle Belastung: 3,2 Mio. EW BSB 5 -Elimination 86 % Schlammverbrennung tts/a Parameter BSB 5 Emissionsgrenzwerte Mindest- Wirkungsgrad 95 % 15 mg/l CSB TOC NH 4 -N Total-N Total-P 85 % 85 % - 70 % - 75 mg/l 25 mg/l 5 mg/l *) - 1,0 mg/l ***) *) Temperaturen über 8 C **) Mittelwert über Jahresperiode mit Temperaturen über 12 C ***) Jahresmittelwert der Tagesmischproben Folie 3 Folie 4 Grundlagenerhebung Anforderungen an die Planung Parameter Fracht Konzentration bzw. Zufluss Q td m 3 /d 9,4 m 3 /s Q md m 3 /d 18 m 3 /s BSB t/d 353 mg/l Total-N 38 t/d 56 mg/l Total-P 5,7 t/d 8,4 mg/l Auslegung der Hauptkläranlage Wien auf 4,0 Mio. EW Integration des Bestandes Hydraulische Optimierung Kanalnetz Kläranlage Hohe Qualität (Konstruktion, Material) Sicherheit und Wartungsfreundlichkeit Hohe Redundanz der Anlagen und Maschinen Wirtschaftlicher Betrieb Geringe Investitions- und Reinvestitionskosten Folie 5 Folie 6 TU München, November

2 und Projektabwicklung Planung 1996 Gemeinderatsbeschluß Gesamtprojekt Variantenentscheidung 1997 Vorentwurf, Wasserrechtseinreichung 1998 Entwurf, Versuchsanlage 1999 Wasserrechtliche Bewilligung, Vergabeverfahren Baumeisterarbeiten 2000 Baubeginn Vergaben, Errichtung Erweiterungsstufe 2005 Inbetriebnahme Folie 7 Generalplaner Umwelttechnik Wien Planung Bauaufsicht Projektmanagement Spartenplaner Regierungsbaumeister Schlegel (Bau) VA TECH (M- und E-Technik) ZT Pauser&Klenovec (Statik) Architekt Dürschmid Verbundplan, etc. Wissenschaftliche Begleitung TU Wien (Prof. Kroiß und Prof. Matsché) Prof. Günthert Folie 8 Verfahrensauswahl Bestand seit 1980 Variantenuntersuchung 1996 Einstufiges Belebtschlammverfahren KANALNETZ Nitrifikation und Denitrifikation im Festbett 2-stufiges Belebtschlammverfahren mit Bypass und Rückführung von Ablauf und Überschussschlamm M VORKLÄRUNG BELEBUNG 1 NACHKLÄRUNG RÜCKLAUFSCHLAMM SCHLAMM- EINDICKUNG SCHLAMM- BEHANDLUNG Hybridverfahren nach Matsché Folie 9 Folie 10 Bypass Verfahren Hybrid Verfahren Kanalsystem Vorklärbecken Belebung 1 Bypass Zwischenklärung Kanalsystem Vorklärbecken Belebung 1 Zwischenklärung Eindicker Rückführ -wasser Entwässerung und Verbrennung Donau Belebung 2 Rücklaufschlamm Eindicker Entwässerung und Verbrennung Rückführwasser Donau Überschussschlamm Schlamm- Kreisläufe Belebung 2 Rücklaufschlamm Folie 11 Folie 12 TU München, November

3 und Dimensionierung BB Verfahrensoptimierung Belebungsbecken m³ 15 einzeln beschickte Belebungsbecken (je 5 Becken zu Block zusammengebaut) Lastfälle zur Ermittlung der Stickstoffelimination Median Trockenwetter 13 C 15 C Median Trockenwetter 16 C 18 C Median Trockenwetter über 18 C Mischwasserbelastung Revisionsfälle (halbe 1. Stufe bei Temperaturen über 15 C, je 1 Belebungs- und 1 der 2. Stufe) Biologische Phosphorelimination bei höheren Temperaturen Folie 13 Gewässergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft, Technische Universität Wien (Prof. Kroiß, Prof. Matsché Dr. Svardal mit Team) Planung und Betrieb der Versuchsanlage Erstellung eines Simulationsmodells Kalibrierung des Modells Simulation der Betriebszustände Regelkonzept des Belebungsbeckens Bemessung der Turboverdichter Folie 14 Belebungsbecken Belebungsbecken Zulauf Kaskade 1 Abmessungen 79 m x 33 m Tiefe 5,5 m Volumen je Becken m³ Beckenanzahl 15 Gesamtvolumen m³ Kaskade 3 Kaskade 2 Folie 15 Entgasungs zone Ablauf 3 Kaskaden (DN-Zone und 2 Umlaufbecken in Serie mit variabler Nitrifikationszone) und zusätzlich eine Entgasungszone Beschickung der Umlaufbecken im Innenbereich, um hydraulische Kurzschlüsse zu verhindern Verringerung der hydraulischen Verluste durch mehrfache Umlenkungen Abstimmung Rührwerke und Belüftung Höchste Eintrags- und Ertragswerte der Belüftung (Flächige Anordnung auch in den Umlenkbereichen) Regelung der Belüftungsfelder über Sauerstoffkonzentration nach Feld mit konstanter Beschickung, Kontrollwert NH 4 -N-Messung im Ablauf BB Fällung in 1. Stufe und Zulauf zur 2. Stufe (PO4-P-Messung im Ablauf der 1. u. 2. Stufe) Folie 16 Baugrundverbesserung Rüttelstopfverfahren Untergrund Belebungsbecken Rüttelstopfverfahren Folie 17 Folie 18 TU München, November

4 und BB Vorspannung mit/ohne Verbund Bodenplatte Belebungsbecken Spannstahl: 39 t/becken Schlaffe Bewehrung: 416 t/becken Folie 19 Folie 20 BB-Wand Vorspannung mit Verbund Rahmenschalung im BB Folie 21 Folie 22 Bauarbeiten Februar 2001 Einlaufbauwerk getauchte Ablaufrohre Rücklaufschlammleitung Trichter Durchmesser 64 m Beckenoberfläche m 2 Tiefe 4,2 m Beckenvolumen m 3 Volumen alle 15 NKB m 3 Folie 23 Folie 24 TU München, November

5 und CFD Simulation NKB Gute Energieumwandlung im Mittelbauwerk (Minimum an kinetischer und potentieller Energie in Becken einleiten) Innen liegende Ablaufrinne zur Strömungsumlenkung am Außenrand Radial angeordnete getauchte Ablaufrohre zur Minimierung des Windeinflusses Hohe Sohlneigung (1:10) für guten Schlammtransport Regelung der Rücklaufschlammförderung Effektive Schwimmschlammräumung und System zur Reinigung der getauchten Rohre Polymerbetonfahrbahn mit Heizung Folie 25 Folie 26 TOR Schnitt durch ein Baugrundverbesserung NKB Rütteldruckverdichtung Folie 27 Folie 28 Rütteldruckverdichtung Trichterbauwerk Folie 29 Folie 30 TU München, November

6 und Spanngliedlage Bodenplatte Vorspannung ohne Verbund Spannstahl: 41 t Schlaffe Bewehrung: 333 t Folie 31 Folie 32 Bodenplatte Mittelbauwerk 2100 m³ Festbeton ohne Fuge in 12 bis 14 Stunden hergestellt Folie 33 Folie 34 Block West Folie 35 Folie 36 TU München, November

7 und Mittelbauwerk Räumerbrücke Ablaufrohre Folie 37 Folie 38 Hydraulische Maßnahmen Propellertauchmotorpumpen Wahl der Höhenlage der 2. Stufe (Grundwasser, Pumpenergie, Rückführung) Gemeinsames Zwischen- und Rücklaufschlammpumpwerk (Dadurch Einschlammsystem) Statischer Mischer Verteilbauwerk auf 15 Linien (MID mit Regelklappe) Jeder Block hat eigenes Ablauf- und Rücklaufschlammgerinne Rückführleitungen ohne Pumpstation mit Mess- und Regelorganen (Einleitung bei 1. oder 3. Kreisel, Bio-P) Folie 39 Folie 40 Statischer Mischer Verteilbauwerk Folie 41 Folie 42 TU München, November

8 und Verteilleitungen Turboverdichter Folie 43 Folie 44 Hauptluftverteilleitungen Luftverteilleitungen Folie 45 Folie 46 Tellerbelüfter Rührwerke - Kaskadenüberleitung Folie 47 Folie 48 TU München, November

9 und Belebungsbecken - Blasentest Erweiterte Anlage Schneckenhebewerk Eindicker Schotterfang Rechen Vorklärung Sandfang Belebung 1 Zwischenklärung Ablaufhebewerk Verdichterstation Lager und Werkstatt Belebung 2 Zwischenhebewerk und Rücklaufschlammpumpwerk Folie 49 Schlammbehandlung HKA Wien 2005 Bemessungsschlammanfall bis zu 280 tts/d Statische Eindickung des Mischschlammes Entwässerung mit 22 Zentrifugen (Vorwärmung auf etwa 54 C) Verbrennung in 4 Öfen WSO 1 und 2 je ca. 90 tts/d WSO 3 und 4 (neu!) je ca. 120 tts/d (Redundanz wegen Wartung erforderlich) WSO 4 kann Schlamm und Müll verbrennen Reststoffentsorgung (Asche zementgebunden Deponiebausteine, Filterkuchen der Rauchgaswäsche in Untertagedeponie (Quecksilbersenke), Aktivkohle wird der Verbrennung zugeführt) Folie 51 Folie 52 HKA Wien 2006 Folie 53 TU München, November