Nachrüstung von anaeroben Behandlungsstufen bei Kläranlagen mit ursprünglich simultaner aerober Stabilisierung Dipl.-Ing. Dietmar Loch TUTTAHS & MEYER
Gliederung Ausgangssituation Variantenfestlegung Auswahlkriterien der Detailbetrachtung Wahl der Vorzugsvariante
Ausgangssituation Kläranlage Altenberge im Münsterland
Ausgangssituation Anschlussgröße und Kläranlagenbelastung in Altenberge 14.800 E 11.800 E 10.500 E 7.800 E
Ausgangssituation wesentlicher Bauwerksbestand KA Altenberge
Ausgangssituation wesentlicher Bauwerksbestand KA Altenberge Trommeleindicker 30 m³/h aerobe Stabilisierung 1.100 m³ Schlammsilo 2 x 1.100 m³
Variantenfestlegung
Variantenfestlegung zur Ertüchtigung der Ka Altenberge Variante A: Erweiterung mittels anaerober Stabilisierung Variante B: Erweiterung der aeroben Stabilisierung
Variantenfestlegung zur Ertüchtigung der Ka Altenberge Variante A: Erweiterung mittels anaerober Stabilisierung Variante B: Erweiterung der aeroben Stabilisierung
Variantenfestlegung anaerober oder aerober Ausbau Vergleich der Grundvarianten zum Ausbau der Kläranlage Investitionskosten Jahreskosten A: Errichtung eines Vorklärbeckens und einer anaeroben Schlammfaulung (brutto) 1.400.000 66.000 /a B: Erweiterung mittels aerober Schlammstabilisierung 990.000 106.000 /a Differenz zu A 410.000 40.000 /a
Jahreskosten anaerober oder aerober Ausbau Vergleich der Grundvarianten zum Ausbau der Kläranlage Investitionskosten Jahreskosten A: Errichtung eines Vorklärbeckens und einer anaeroben Schlammfaulung (brutto) 1.400.000 66.000 /a B: Erweiterung mittels aerober Schlammstabilisierung 990.000 106.000 /a Differenz zu A 410.000 40.000 /a
Grobanalyse der möglichen Kosteneinsparung www.tuttahs-meyer.de
Auswahlkriterien der Detailbetrachtung
Faulbehälter kleinere Bauarten Errichtung Faulbehälter als zylindrisches Stahlbetonbauwerk Kreiszylinder hier mit 1.100 m³
Faulbehälter kleinere Bauarten Stahlbehälter kombiniert mit Gasspeicher Baugrößen 100 bis 2.000 m³ auf Ortbetongründung Bildquellen: Lipp
Faulbehälter kleinere Bauarten zylindrisches Stahlbetonbauwerk mit integrierten Gasspeicher Siloumbau mit 900 m³ Faulraum und 450 m³ Gasspeicher
Faulbehälter kleinere Bauarten zylindrisches Stahlbetonbauwerk mit externen Gasspeicher Siloumbau mit 900 m³ Faulraum und 100 m³ Gasspeicher
Umbauoptionen der technischen Ausrüstung Gasspeicher Faulbehälter - Umwälzung integriert 5-10 mbar 50 mbar X integriert 5 mbar X X
Vergleich der Gasspeicher Nutzvolumen 100 m³ Betriebsdruck 50 mbar Bildquellen: Eisenbau Heilbronn, Sattler
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
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
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 456.000 34.800 /a 444.000 38.100 /a Differenz zu V1-12.000 3.300 /a wahlweise als gefalzter Stahlbehälter mit Kunststoffballon 500.000 42.900 /a 5 mbar Betriebsdruck Differenz zu V1 44.000 8.100 /a V 3: Doppelmembran-Gasbehälter auf dem Faulbehälter 5 380.000 36.200 /a mbar Betriebsdruck durch Stützluftgebläse Differenz zu V1-76.000 1.400 /a
Wirtschaftlichkeitsvergleich der Gasspeichervarianten Entscheidungskriterien: Betriebssicherheit Druckschwankungen Netzersatzfähigkeit Ex-Schutz wiederkehrende Prüfung
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
Strömungssimulation der Umwälzung Empfohlene Geschwindigkeiten Erforderlicher Leistungsbedarf > 1 cm/s (CFD) 5 W/m³ bei 1.000 m³ (DWA) Bauwerksgeometrie
Strömungssimulation der Umwälzung Umwälzung mit außenliegenden Pumpen Bereiche mit v > 1 cm/s Umwälzung mit außenliegenden Pumpen nicht empfohlen
Strömungssimulation der Umwälzung Umwälzung mit Rührwerken Bereiche mit v > 1 cm/s Umwälzung mit Rührwerken ist empfehlenswert
Strömungssimulation der Umwälzung Umwälzung mit Gaseinpressung Bereiche mit v > 1 cm/s Umwälzung mit Gaseinpressung ist empfehlenswert
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, 262.000 36.600 /a Dauerbetrieb eines Gebläses mit P = 7,5 kw Differenz zu V 2 143.000 15.300 /a V 2: Faulbehälterumwälzung mittels langsamlaufender Rührwerke, Dauerbetrieb ein Aggregate P = 5,5 kw 119.000 21.300 /a V 3: Faulbehälterumwälzung mittels schnelllaufender 107.000 41.300 /a Rührwerke, Dauerbetrieb von zwei Aggregaten mit P = 10 kw Differenz zu V 2-12.000 20.000 /a
Wirtschaftlichkeitsvergleich der Umwälzvarianten
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
Wahl der Vorzugsvariante
Wirtschaftlichkeitsvergleich Umbau / Neubau / Kompakt Vergleich der Ausführungsvarianten für den Faulbehälter Investitionskosten Jahreskosten Faulbehälter (brutto) V 1: VKB, Umbau Silo, Gasbehälter, BHKW 1.450.000 77.900 /a V 2: V 3: Differenz zu V 3 50.000 11.500 /a VKB, Neubau Faulbehälter, Gasbehälter, BHKW 1.660.000 77.400 /a Differenz zu V 3 260.000 11.000 /a VKB, Kompakt-Bio-Reaktor, integrierter Gasbehälter, BHKW 1.400.000 66.400 /a
Jahreskosten anaerober oder aerober Ausbau
Faulbehälter kleinere Bauarten Stahlbehälter kombiniert mit Gasspeicher Baugröße 700 m³ Faulung mit 200 m³ Gasspeicher Bildquellen: Lipp
Erweiterung der Kläranlage Stolberg Steinfurt durch die TUTTAHS & MEYER Ingenieurgesellschaft mbh
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! www.tuttahs-meyer.de