Schlammfaulung mit Faulgasverwertung auf kleinen Kläranlagen

Transkript

1 Schlammfaulung mit Faulgasverwertung auf kleinen Kläranlagen Dr.-Ing. Klaus Siekmann Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann +Partner mbh Dipl.-Ing. Jürgen Jakob Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann +Partner mbh

2 Entwicklungstendenzen Zielvorgabe Klärschlamm als Energieträger und Düngemittel

3 Entwicklungstendenzen Strompreisentwicklung Preis für Kläranlagen: ca Cent/kWh Quelle: BMWi 2012

4 Entwicklungstendenzen Abwasser/Klärschlamm Quantität und Qualität bekannt Energie kalkulierbar und speicherbar Kontinuierliche Nutzung möglich Ungenutztes Energiepotential Problemstoff Klärschlamm Energierohstoff

5 Entwicklungstendenzen Ziele für Planung und Betrieb einer Kläranlage: Einhaltung der Ablaufgrenzwerte Ordnungsgemäße Entsorgung der Reststoffe Betriebssicherheit Rationeller und ressourcenschonender Energieeinsatz Rückführung des Phosphors (endlicher Rohstoff!) in den Stoffkreislauf

6 Entwicklungstendenzen PS ÜSS Optimierung der gesamten Verfahrenskette, nicht einzelner Verfahrensstufen

7 Entwicklungstendenzen Größtes energetisches Einsparpotential: Umrüstung von gemeinsamer aerober Stabilisierung auf Schlammfaulung PS ÜSS

8 Entwicklungstendenzen Einsatzbereich der anaeroben und aeroben Stabilisierung Bisheriger Einsatzbereich Anschlussgröße (EW) Zukünftiger Einsatzbereich Anschlussgröße (EW)

9 Entwicklungstendenzen früher: Neubau Fragestellung heute: Ist es wirtschaftlich, eine nach dem Verfahren der aeroben Stabilisierung gebauten Kläranlage auf Faulung umzurüsten?

10 Entwicklungstendenzen gemeinsame aerobe Stabilisierung Faulturm Hohes Schlammalter (t TS = 25 Tage) Großes Belebungsbecken (ca. 300 l/ew) Hoher Energieaufwand (Belüftung und Durchmischung Geringes Schlammalter (t TS = Tage) Kleine Belebungsbecken (ca. 150 l/ew) Gaserzeugung/-verstromung

11 Anlagentechnik anaerobe Schlammstabilisierung Hauptanlagenkomponenten: Faulbehälter Faulbehälterdurchmischung Rohschlammaufheizung Heizschlammumwälzung Gasfassung Gasreinigung Gasspeicherung Gasverstromung Notgasfackel hohe Investitionskosten für baulich aufwändig gestaltete Faulbehälter und Peripherieanlagenteile

12 Anlagentechnik Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe Faulbehälter Wie können auch kleine Faulbehälter kostengünstig, aber dennoch betriebssicher umgesetzt werden? Einfache Bauform

13 Entwicklung eines 2-stufigen Kompaktfaulbehälters Entwicklungskriterien: Einfache Technik Hohe Betriebssicherheit durch 2-straßige/2-stufige Ausführung Kostengünstige Bauform (quadratischer Grundriss, geringe Höhe) Einfache Umwälzung über Zentralrührwerk Niedriger Wartungsbedarf

14 2-stufiger Kompaktfaulbehälter Faulbehälter 1 Faulbehälter 2 Maschinenhaus

15 2-stufiger Kompaktfaulbehälter

16 2-stufiger Kompaktfaulbehälter

17 2-stufiger Kompaktfaulbehälter (3D-Modell)

18 2-stufiger Kompaktfaulbehälter Kompaktfaulbehälter auf der KA Linz-Unkel Erste Betriebserfahrungen wurden auf der IFAT 2012 in München vorgestellt.

19 2-stufiger Kompaktfaulbehälter Kläranlage Westerburg

20 Erste Betriebsergebnisse Gasproduktion auf der KA Linz-Unkel vom bis

21 Erste Betriebsergebnisse Vergleich des Stromfremdbezugs der Betriebsjahre 2010 und 2012 Mittelwert 2010: kwh/mo Reduzierung des Fremdbezugs aufgrund Steigerung der Eigenstromerzeugung auf rd kwh/mo im Juni

22 Erste Betriebsergebnisse Gründe für hohe Gasausbeute Intensiver Stoffaustausch zwischen aktiver Biomasse und zugeführtem Rohschlamm Optimierte Ausgasung durch große freie Oberfläche Zweistufigkeit

23 Erste Betriebsergebnisse *) Betriebsergebnisse von Hochleistungs-Zentrifugen Reduzierung der Schlammmenge bei der Faulung: ca. 30 % Reduzierung der Schlammmenge auf der KA Linz-Unkel höher als prognostiziert!

24 Studie Neubewertung von Abwasserreinigungsanlagen mit anaerober Schlammbehandlung vor dem Hintergrund der energetischen Rahmenbedingungen und der abwassertechnischen Situation in Rheinland-Pfalz tectraa Ergebnisse der Studie unter:

25 Kostenfunktionen - Kostenvergleich Wirtschaftlichkeitsgrenze derzeit bei ca EW Einsparungen Kapitalkosten

26 Kostenfunktionen - Kostenvergleich spez. PKBW [ /EW] 2 750,00 PKBW Faulung 2 500,00 PKBW AS bei 0 %/a Steigerungsrate 2 250,00 PKBW AS bei 1 %/a Steigerungsrate PKBW AS bei 2 %/a Steigerungsrate 2 000,00 AS PKBW AS bei 3 %/a Steigerungsrate 1 750,00 2% PKBW AS bei 4 %/a Steigerungsrate 1 500,00 PKBW AS bei 5 %/a Steigerungsrate 1 250, ,00 750,00 Faulung 500,00 250, [EW] Faulung teurer Faulung günstiger

27 Checkliste für die Umstellung der Verfahrensführung Die Checkliste wurde in drei Blöcke untergliedert: Block 1 : Basisabfrage Ausbaugröße; Ermittlung der tatsächlichen Anlagenbelastung; überschlägige Prüfung der Wirtschaftlichkeit Block 2 : Verfahrenstechnik Prüfung des Anlagenbestands hinsichtlich der weiteren Verwendbarkeit bei Umstellung auf Schlammfaulung; Einbindung zusätzlicher Anlagenstufen (z. B. VKB); Ermittlung des erforderlichen Belebungsbeckenvolumens (Kann Beckenvolumen stillgelegt werden?) Block 3 : Abschätzung der voraussichtlichen Investitionskosten Vgl. hierzu:

28 Resümee Unter Berücksichtigung der erläuterten Rahmenbedingungen sowie der Zukunftsentwicklungen wird den Betreibern von Kläranlagen mit einer Anschlussgröße von mehr als EW empfohlen, die Möglichkeiten einer Umstellung der Verfahrensführung auf ihrer Anlage zu untersuchen!

29 Semizentrale Klärschlammbehandlung

30 DWA-Arbeitsgruppe Schlammbehandlungskonzepte für Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe Neubewertung der Schlammfaulung

31 Kaffeepause