Nachrüstung von anaeroben Behandlungsstufen bei Kläranlagen mit ursprünglich simultaner aerober Stabilisierung

Transkript

1 Nachrüstung von anaeroben Behandlungsstufen bei Kläranlagen mit ursprünglich simultaner aerober Stabilisierung Dipl.-Ing. Dietmar Loch TUTTAHS & MEYER

2 Gliederung Ausgangssituation Variantenfestlegung Auswahlkriterien der Detailbetrachtung Wahl der Vorzugsvariante

3 Ausgangssituation Kläranlage Altenberge im Münsterland

4 Ausgangssituation Anschlussgröße und Kläranlagenbelastung in Altenberge E E E E

5 Ausgangssituation wesentlicher Bauwerksbestand KA Altenberge

6 Ausgangssituation wesentlicher Bauwerksbestand KA Altenberge Trommeleindicker 30 m³/h aerobe Stabilisierung m³ Schlammsilo 2 x m³

7 Variantenfestlegung

8 Variantenfestlegung zur Ertüchtigung der Ka Altenberge Variante A: Erweiterung mittels anaerober Stabilisierung Variante B: Erweiterung der aeroben Stabilisierung

9 Variantenfestlegung zur Ertüchtigung der Ka Altenberge Variante A: Erweiterung mittels anaerober Stabilisierung Variante B: Erweiterung der aeroben Stabilisierung

10 Variantenfestlegung anaerober oder aerober Ausbau Vergleich der Grundvarianten zum Ausbau der Kläranlage Investitionskosten Jahreskosten A: Errichtung eines Vorklärbeckens und einer anaeroben Schlammfaulung (brutto) /a B: Erweiterung mittels aerober Schlammstabilisierung /a Differenz zu A /a

11 Jahreskosten anaerober oder aerober Ausbau Vergleich der Grundvarianten zum Ausbau der Kläranlage Investitionskosten Jahreskosten A: Errichtung eines Vorklärbeckens und einer anaeroben Schlammfaulung (brutto) /a B: Erweiterung mittels aerober Schlammstabilisierung /a Differenz zu A /a

12 Grobanalyse der möglichen Kosteneinsparung

13 Auswahlkriterien der Detailbetrachtung

14 Faulbehälter kleinere Bauarten Errichtung Faulbehälter als zylindrisches Stahlbetonbauwerk Kreiszylinder hier mit m³

15 Faulbehälter kleinere Bauarten Stahlbehälter kombiniert mit Gasspeicher Baugrößen 100 bis m³ auf Ortbetongründung Bildquellen: Lipp

16 Faulbehälter kleinere Bauarten zylindrisches Stahlbetonbauwerk mit integrierten Gasspeicher Siloumbau mit 900 m³ Faulraum und 450 m³ Gasspeicher

17 Faulbehälter kleinere Bauarten zylindrisches Stahlbetonbauwerk mit externen Gasspeicher Siloumbau mit 900 m³ Faulraum und 100 m³ Gasspeicher

18 Umbauoptionen der technischen Ausrüstung Gasspeicher Faulbehälter - Umwälzung integriert 5-10 mbar 50 mbar X integriert 5 mbar X X

19 Vergleich der Gasspeicher Nutzvolumen 100 m³ Betriebsdruck 50 mbar Bildquellen: Eisenbau Heilbronn, Sattler

20 Vergleich der Gasspeicher Gasdruck 50 mbar 50 mbar 5 bis 10 mbar Abhängigkeit Gewicht Gebläse 2 x Gebläse konstant schwankend schwankend Wind, Schnee, Gebläse Energiebedarf ohne 1,5 bis 2 kw 2,5 kw Netzersatz geeignet weniger gut geeignet

21 Vergleich der Gasspeicher Bildung GEA möglich möglich Gasraum zugänglich nicht zugänglich Luftraum zugänglich nicht zugänglich, einsehbar Gründung einfach aufwendig DWA M 376 möglich nicht möglich

22 Wirtschaftlichkeitsvergleich der Gasspeichervarianten Die Kosten für die Gasbehälter beinhaltigen die notwendigen Arbeiten am Faulbehälter. Diese unterscheiden sich variantenabhängig Investitionskosten (brutto) Jahreskosten V 1: Niederdruck-Trockengasbehälter, liegend in Zylindrischer Bauform 50 mbar Betriebsdruck V 2: Doppelmembran-Gasbehälter, kugelförmig 50 mbar Betriebsdruck durch Stützluftgebläse /a /a Differenz zu V /a wahlweise als gefalzter Stahlbehälter mit Kunststoffballon /a 5 mbar Betriebsdruck Differenz zu V /a V 3: Doppelmembran-Gasbehälter auf dem Faulbehälter /a mbar Betriebsdruck durch Stützluftgebläse Differenz zu V /a

23 Wirtschaftlichkeitsvergleich der Gasspeichervarianten Entscheidungskriterien: Betriebssicherheit Druckschwankungen Netzersatzfähigkeit Ex-Schutz wiederkehrende Prüfung

24 Vergleich der Faulbehälterumwälzung System Pumpe Tauchmotor Gebläse 360 m³/h trocken 40 U/min 3 x Segmente aufgestellt 470 U/min abwechselnd Energiebedarf 5 bis 12 kw 6 bis 10 kw 8 kw Zugänglichkeit sehr gut schlecht bedingt Einbauten nein ja ja gasdichte Abdeckung nein ja nein

25 Strömungssimulation der Umwälzung Empfohlene Geschwindigkeiten Erforderlicher Leistungsbedarf > 1 cm/s (CFD) 5 W/m³ bei m³ (DWA) Bauwerksgeometrie

26 Strömungssimulation der Umwälzung Umwälzung mit außenliegenden Pumpen Bereiche mit v > 1 cm/s Umwälzung mit außenliegenden Pumpen nicht empfohlen

27 Strömungssimulation der Umwälzung Umwälzung mit Rührwerken Bereiche mit v > 1 cm/s Umwälzung mit Rührwerken ist empfehlenswert

28 Strömungssimulation der Umwälzung Umwälzung mit Gaseinpressung Bereiche mit v > 1 cm/s Umwälzung mit Gaseinpressung ist empfehlenswert

29 Wirtschaftlichkeitsvergleich der Umwälzvarianten Die Kosten für die Umwälzung beinhaltigen die notwendigen Arbeiten am Faulbehälter. Investitionskosten Jahres- kosten 1 Diese unterscheiden sich variantenabhängig (brutto) V 1: Faulbehälterumwälzung mittels Gaseinpressung, /a Dauerbetrieb eines Gebläses mit P = 7,5 kw Differenz zu V /a V 2: Faulbehälterumwälzung mittels langsamlaufender Rührwerke, Dauerbetrieb ein Aggregate P = 5,5 kw /a V 3: Faulbehälterumwälzung mittels schnelllaufender /a Rührwerke, Dauerbetrieb von zwei Aggregaten mit P = 10 kw Differenz zu V /a

30 Wirtschaftlichkeitsvergleich der Umwälzvarianten

31 Tiefe ca. 1,55 m Tiefe ca. 2,75 m Raumbedarf BHKW / Microturbine Breite ca. 2,55 m Breite ca. 1,35 m Microturbine BHKW Herstellerangaben 240 cm x 195 cm

32 Wahl der Vorzugsvariante

33 Wirtschaftlichkeitsvergleich Umbau / Neubau / Kompakt Vergleich der Ausführungsvarianten für den Faulbehälter Investitionskosten Jahreskosten Faulbehälter (brutto) V 1: VKB, Umbau Silo, Gasbehälter, BHKW /a V 2: V 3: Differenz zu V /a VKB, Neubau Faulbehälter, Gasbehälter, BHKW /a Differenz zu V /a VKB, Kompakt-Bio-Reaktor, integrierter Gasbehälter, BHKW /a

34 Jahreskosten anaerober oder aerober Ausbau

35 Faulbehälter kleinere Bauarten Stahlbehälter kombiniert mit Gasspeicher Baugröße 700 m³ Faulung mit 200 m³ Gasspeicher Bildquellen: Lipp

36 Erweiterung der Kläranlage Stolberg Steinfurt durch die TUTTAHS & MEYER Ingenieurgesellschaft mbh

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!