EKSH Energie Olympiade 2013 Fachtagung am Energieeffizienz im Klärwerk Bargteheide

Transkript

1 EKSH Energie Olympiade 2013 Fachtagung am Energieeffizienz im Klärwerk Bargteheide

2 Gliederung 1. Ausgangssituation: Vorstellung der Kläranlage Bargteheide 1.1 Kenndaten der KA 1.2 Reinigungsleistung der KA 1.3 Betriebliche Veränderungen: Anschluss der Gemeinde Bargfeld-Stegen 2. Der Weg zur Klärschlammdesintegration 2.1 Projektstudie Energetische Optimierung 2.2 Betriebsversuch 2012: Klärschlammdesintegration mittels Ultraschall 3. Investitionsentscheidung 3.1 Aufwandspositionen Klärschlammdesintegration 3.2 Ertragspositionen Klärschlammdesintegration 3.3 Ausgangssituation: Stromverbrauch je Einwohnerwert 3.4 Ausgangssituation: Energie aus Abwasser (kommunaler Abwasseranteil) 3.5 Ausgangssituation: Energie aus CO-Substrat 3,6 Energiebilanz: Auswertung von Betriebsdaten für das Betriebsjahr Energiebilanz: Stromverbrauch je Einwohnerwert in Energiebilanz: Zusammenfassung der Ergebnisse für das Betriebsjahr 2013 als Entscheidungsgrundlage 4. Auswertung von Betriebsdaten 4.1 Der praktische Betrieb: Ergebnisse der Klärgasproduktion

3 1. Ausgangssituation Vorstellung der Kläranlage Bargteheide 1.1 Kenndaten der KA: Ausbaugröße: EW Abwassermenge: ca m³/d Ausgleichbecken (2300 m³) 2 straßige mechanische Vorreinigung (max. 560 m³/h) 2 straßige Belebung (4600 m³) 2 Nachklärbecken (812m²) 4 Aufstaufiltrationsbecken (48 m²) 1 Siebband zur Schlammeindickung Klärschlammdesintegration (Ultraschall) 2 Zentrifugen zur Schlammentwässerung Statischer Schlammeindicker (200 m³) 2 Faultürme (1800 m³) 2 Gasspeicher (700 m³)

4 1. Ausgangssituation Vorstellung der Kläranlage Bargteheide 1. 2 Reinigungsleistung der KA: CSB BSB5 NH4-N TNb Pges. Ü-Werte [mg/l] (Nges) 0,5 Zulauf [mg/l] ,7 12,6 Ablauf [mg/l] ,13 8,15 0,14 Abbaugrad [%] 97,0 99,5 99,8 91,5 98,9

5 1. Ausgangssituation Vorstellung der Kläranlage Bargteheide 1.3 Betriebliche Veränderungen: Anschluss der Gemeinde Bargfeld-Stegen: - Anschluss an die OE Bargteheide ab dem Erhöhung der angeschlossenen Einwohnerwerte von EW auf EW JSM (m³/a) JAM (m³/a) FW (m³/a) CSB (mg/l) CSB- Fracht (kg/a)

6 1. Ausgangssituation Vorstellung der Kläranlage Bargteheide BHKW: 2 Stk. MAN 6 Zylindermotor mit 123 kw elektr. und 181 kw therm.

7 2. Der Weg zur Klärschlammdesintegration 2.1 Projektstudie Energetische Optimierung: Studie zur energetischen Optimierung der Kläranlage Bargteheide im Jahr 2010 (Ing.-Büro Consulaqua, HH): Zielsetzung 1. Nutzung solarer Energie 2. Klärschlammdesintegration

8 2. Der Weg zur Klärschlammdesintegration 2.2 Betriebsversuch 2012 Versuchszeitraum: Juni 2012 bis September 2012 Praxisversuch zur Desintegration von Klärschlamm durch Ultraschall auf der Kläranlage auf der KA Bargteheide Ergebnis: - Steigerung der Faulgasproduktion um ca. 20 % ~ kwh/a - Senkung des Polymerverbrauchs - Reduzierung des Klärschlammanfalls (besserer Organikabbau) - Verbesserung der Entwässerbarkeit - Verringerung der Viskosität Verbesserung der Fließfähigkeit

9 3. Investitionsentscheidung 3.1 Aufwandspositionen Klärschlammdesintegration Erforderliche Investitionskosten: netto - Klärschlammdesintegration mittels Ultraschall (20kHz), Typ Sonotronic - Durchsatzleistung: 18m³/d ÜSS (modulare Bauweise) - Anschlussleistung: 5,0 kw - Installation/ IBN am a. Kapitaldienst (Abschreibung, Verzinsung) /a b. Verschleißteile /a c. Stromkosten ( kwh/a) /a d. Personalkosten /a e. Zusätzliche Kosten BHKW /a ~ /a

10 3. Investitionsentscheidung 3.2 Ertragspositionen Klärschlammdesintegration a. Zusätzliche Verstromung /a b. Red. Klärschlammentsorgung /a c. Reduzierung FHM /a d. Absenkung der Viskosität /a ~ /a Betrieblicher Vorteil: ca netto/jahr!

11 3. Investitionsentscheidung 3.3 Ausgangssituation: Stromverbrauch je Einwohnerwert Betrieb der KA ohne KS-Desintegration: Stromverbrauch 2012 (KA gesamt) kwh/a Eigenerzeugung 2012 (BHKW) kwh/a 81,25 % Eigenversorgung kwh/a : EW = 25,3 kwh/ew x a Nach einer Studie der DWA im Jahr 2011 mit Kläranlagen der Größenklasse bis EW (GK 4) betrug der Durchschnittswert 34,1 kwh/ew x a, somit lag die Kläranlage Bargteheide 25 % unterhalb des Durchschnitts.

12 3. Investitionsentscheidung 3.4 Ausgangssituation: Energie aus Abwasser (kommunaler Abwasseranteil) Gasertrag pro Einwohnerwert EW: 20 L /EW x d = 7,3 m³/ew x a EW x 7,3 m³/ew x a = m³/a Daraus erzeugter Strom: m³/a x 1,6 kwh/m³ = kwh/a ~ kwh/a

13 3. Investitionsentscheidung 3.5 Ausgangssituation: Energie aus CO-Substrat a) Anlieferung CO-Substrat in 2010: Daten aus Messprogramm im laufenden Anlagenbetrieb. 80 m³/woche mit einem CSB= 80 kg/m³ = kg CSB /Woche ~ kg CSB/a kg CSB/a x 0,5 m³/kg CSB = m³/a Klärgas m³/a x 2,3 kwh/m³ = kwh/a

14 3. Investitionsentscheidung 3.5 Ausgangssituation: Energie aus CO-Substrat b) Optimierung in den Anlieferbetrieben ab 2012: Folge daraus: CSB Konzentration sinkt von mg/l auf mg/l Verluste in der Gasproduktion: ~ m³/a dadurch Verluste in der Stromproduktion: ~ kwh/a

15 3. Investitionsentscheidung 3.6 Energiebilanz: Auswertung von Betriebsdaten für das Betriebsjahr 2013 Gasertrag pro Einwohnerwert: EW x 7,3 m³/ew x a = m³/a m³/a x 1,6 kwh/m³ = kwh/a Gasertrag aus Co-Substrat kg CSB/a x 0,5 m ³/kg CSB = m³/a m³/a x 2,3 kwh/m³ = kwh/a Summe: kwh/a kwh/a = kwh/a + 19,5 % ( durch Ultraschall) für 4 Monate = kwh/a

16 3. Investitionsentscheidung 3.6 Energiebilanz: Auswertung von Betriebsdaten für das Betriebsjahr 2013 Energie-Erträge (bei reduziertem CO-Substrat Anteil): Aus Faulgas Photovoltaik, 76kWp Summe alternativer Energie: kwh/a kwh/a ~ kwh/a

17 3. Investitionsentscheidung 3.7 Energiebilanz: Stromverbrauch je Einwohnerwert in 2013 Stromverbrauch 2013 inkl. Gemeinde Bargfeld-Stegen Eigenerzeugung % Eigenversorgung kwh/a kwh/a kwh/a : EW = 26,0 kwh/ew x a Nach einer Studie der DWA im Jahr 2011 mit Kläranlagen der Größenklasse bis EW (GK 4) betrug der Durchschnittswert 34,1 kwh/ew x a, somit liegt die Kläranlage Bargteheide 25 % unterhalb des Durchschnitts.

18 3. Investitionsentscheidung 3.8 Energiebilanz: Zusammenfassung der Ergebnisse für das Betriebsjahr 2013 als Entscheidungsgrundlage Prognose Betriebsjahr 2013 Vergleichsbetrachtung: Betrieb ohne Gem. Bargfeld Stegen Verlustrate Co- Substrat 3,5 % Verbrauch 2013 Klärgas 2013 Photovoltaik Summe rel. Anteil kwh kwh kwh kwh 83,8 % kwh kwh kwh kwh kwh 85,4 % kwh kwh kwh 98,9 %

19 4. Auswertung von Betriebsdaten 4.1 Der praktische Betrieb: Ergebnisse der Klärgasproduktion Betriebsjahr Summe erwartete Gasproduktio n Summe gemessene Gasproduktio n Summe Energiegewinn Summe Photovoltaik Summe Energieproduktion Summe Energieverbrauch rel. Anteil m³ m³ kwh kwh kwh 87 % m³ m³ kwh kwh kwh kwh 81 % m³ m³ kwh kwh kwh kwh 87 % 2014 (Prognose) m³ kwh kwh kwh kwh 93 %

20 EKSH Energie Olympiade 2013 Fachtagung am Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Schleswag Abwasser GmbH Bismarckstraße Neumünster Internet