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Celler Straße 22
38176 Wendeburg
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Abwasserverband Braunschweig
Karl-Imhoff-Weg 4
30165 Hannover
www.pfi.de
PFI Planungsgemeinschaft
Energieoptimierung durch SRC-Technik im Klärwerk
Steinhof
Präsentation Statusseminar 11/2016
Präsentation Statusseminar 11/2016 1
Klärwerk Steinhof: 350.000 EW Belastung
BHKW-Anlage
(4 x 713 kWel.)
Energiegewinnung durch SRC-Technik
Präsentation Statusseminar 11/2016 2
②
Expansionsmaschine (Turbine, Dampfmotor)
③Kondensator
④Speisepumpe
①
Verdampfer
qzu
Zugeführte
(Abgas-)Wärme
GeneratorStromer-
zeugung
qab
AbgeführteWärme
Rückgewinnung
Clausius-Rankine-Prozess (CRC)
Energiegewinnung durch SRC-Technik
Präsentation Statusseminar 11/2016 6
Projektstand
• nach Inbetriebnahme gab es technische Probleme
• zerstörte Kolben durch Überhitzung
• fehlerhafte Einbindung Wärmetauscher
• starke Vibrationen und Undichtigkeiten
• im Ergebnis sollte der Motor getauscht werden, um diese
Probleme zu beseitigen
• vermutlich durch Wegbrechen von Folgeaufträgen Insolvenz der
Lieferfirma
• Insolvenzverwalter sieht keine Möglichkeit den Auftrag positiv zu
Ende zu bringen
• Abwicklung der Firma, kein Rechtsnachfolger und keine andere
Firma, die hier einsteigen könnte
• Rückzahlung des Kredits an die KfW-Bank
• Klage vor dem Landgericht gegen Partnerfirma zwecks
Herstellung des geschuldeten Werkes oder Rückzahlung des
Kaufpreises
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Kombinationsverfahren zur Rückgewinnung von
Phosphor und Stickstoff bei gleichzeitiger
Energieoptimierung
Präsentation Statusseminar 11/2016
Präsentation Statusseminar 11/2016 9
Veranlassung und Ziele des Projektes
Konzeptentwicklung
Funktionsweise und Aufbau der Hauptkomponenten
Ergebnisse der bisherigen Planungen
Kosten und Wirtschaftlichkeit
Inhalt
Präsentation Statusseminar 11/2016 10
Überlastung des Klärwerks Steinhof
Bemessung 275.000 EW, Belastung 350.000 EW
Ablaufgrenzwerte für Phosphor und Stickstoff
können nicht sicher eingehalten werden
1. Ziel: Erhöhung der Eliminationsleistung
2. Ziel: Sicherstellung der Kreisläufe für Stickstoff und Phosphor, unabhängig
von der Klärschlamm- bzw. Abwasserverregnung
Veranlassung und Ziele des Projektes
Präsentation Statusseminar 11/2016 11
2005: Untersuchung TU Braunschweig
- Verschiedene Lösungsansätze aufgezeigt
- Vorzugslösung: Behandlung des Prozesswassers der Faulung
2011 Aktualisierung der Studie durch PFI
- Bestätigung der Vorzugslösung
- Phosphor-Entfernung und -Rückgewinnung durch MAP - Fällung
- Stickstoff-Entfernung und -Rückgewinnung durch Strippung
2011: Optimierung der Studie „Faulung durch thermische Desintegration“
- erhöhter Abbau (mehr Gas, weniger Schlamm)
- Verbesserung der Entwässerbarkeit
- Einsatz ist wirtschaftlich
Resultat: Die Kombination aus Nährstoffrückgewinnung und thermische
Desintegration stellt technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar
Vorarbeiten
Präsentation Statusseminar 11/2016 12
Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration
TDH
Vorentwässerung
Präsentation Statusseminar 11/2016 13
TDH
Vorentwässerung
Thermische Desintegration
Erhöhter Gasanfall
Geringere Schlammmenge
Verbesserte Entwässerbarkeit
MAP-Fällung
Entlastung der Kläranlage
Rückgewinnung von Phosphor
Produktion Düngemittel
Stickstoff-Strippung
Entlastung der Kläranlage
Rückgewinnung von Stickstoff
Produktion Düngemittel
Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration
Präsentation Statusseminar 11/2016 14
Innovatives Gesamtkonzept unter Verwendung erprobter Einzelverfahren
Ausreichende Entlastung der Kläranlage, steuerbar hinsichtlich der
Stickstoffelimination
Erhöhung der Gasproduktion und Verringerung der zu entsorgenden
Klärschlammmenge
Als Gesamtkonzept förderwürdig, positiver Förderbescheid
(1,8 Mio. Euro)
Stickstoff (1.800 Mg DAS/a) und Phosphor (300 Mg/a MAP) können vollständig
auf den Verbandsflächen genutzt werden
Weiterer Förderung zur Optimierung der Recyclingprodukte für den
landwirtschaftlichen Einsatz bewilligt
Merkmale des Verfahrenskonzeptes
Präsentation Statusseminar 11/2016 16
Temperaturen von 150-170 °C
Wärmeeintrag über Wärmetauscher oderDampfinjektion
ca. 50 Anlagen weltweit in Betrieb
Durchsatzleistungen: 1.000 bis 150.000 t TR/a Rohschlamm
Schlammenge Braunschweig: ca. 6.000 t TR/a
Thermodruckhydrolyse
Präsentation Statusseminar 11/2016 18
Prinzip der MAP-Fällung
MAP oder Struvit = Magnesium-Ammonium-Phosphat
Fällt auf Kläranlagen auch unkontrolliert aus
(in Rohrleitungen, Pumpen, Entwässerungsmaschinen u.a.)
Durch gezielte Ausfällung Vermeidung von Betriebsproblemen und
Rückgewinnung des Phosphors
Präsentation Statusseminar 11/2016 21
Beispiele für MAP-Fällungs-Anlagen
Airprex Kläranlage Uelzen Nuresys Apeldoorn
Präsentation Statusseminar 11/2016 22
Abscheidung und Rückgewinnung des Stickstoffs
aus dem Klarlauf der Vorentwässerung
Funktionsweise:
- Anhebung des pH-Wertes durch Natronlauge
- Durchgeleitete Luft nimmt Stickstoff als
Ammoniak auf
- Durch Zugabe von Schwefelsäure fällt
Diammoniumsulfat aus
Produkt ist in der Landwirtschaft einsetzbar
(Besichtigung Raiffeisen Ahaus)
Erprobte Technik, auch auf Kläranlagen
Stickstoffstrippung
Quelle: RVT PE
Präsentation Statusseminar 11/2016 23
Zulauf
NaOH
Deso
rpti
on
Ablauf
Wärmerück-
gewinnung
Nacher-
wärmung
Ab
so
rpti
on
H2SO4
Kühlwasser
DAS (ASL)
(NH4)2SO4
37 - 40 %
Funktionsprinzip der Stickstoffstrippung
Gebläse
Ammoniak
Präsentation Statusseminar 11/2016 25
Umfangreiche Labor- und Pilotversuche im Rahmen der Vorplanung
Ergebnisse bestätigen die Planungsannahmen weitgehend
3 Reisen mit jeweils mehreren Anlagenbesichtigungen
Funktionale Ausschreibung von Thermodruckhydrolyse, MAP-Fällung und
Strippung, Vergabe erfolgte August/September 2016
Parallel Ausschreibung von Überschussschlammeindickung und
Vorentwässerung, Vergabe erfolgte August/September 2016
Derzeit Planung des Schlammbehandlungsgebäudes sowie der übergeordneten
Maschinen- und Elektrotechnik
Ab April 2017 Bau Schlammbehandlungsgebäude, ab August 2017 Installation
der Anlagen
Inbetriebnahme zweites Quartal 2018
Projektverlauf
Präsentation Statusseminar 11/2016 26
Aktuelle Standortfestlegung für Schlammbehandlungsgebäude
Zeitplan:
- Planung und Ausschreibung 2015
- Baubeginn 2016
- Inbetriebnahme 2017
Präsentation Statusseminar 11/2016 27
Gesamtkonzept wurde bestätigt und weiter optimiert
MAP-Fällung und Stickstoffstrippung werden die Kläranlage ausreichend
entlasten und Nährstoffkreisläufe sichern
Nährstoffe werden in erhöhtem Umfang zurückgewonnen, sind lagerfähig und
gut landwirtschaftlich verwertbar
Thermodruckhydrolyse wird für erhöhte Gasproduktion und einen verringerten
Klärschlammanfall sorgen
Kombination Nährstoffrückgewinnung und Thermodruck-Hydrolyse stellt
technisch und wirtschaftlich beste Lösung dar
Optimales Konzept für ein zukunftsfähiges Nährstoff- und
Schlammmanagement
Zusammenfassung und Ausblick