full scale demonstration of energy positive sewage...

FULL SCALE DEMONSTRATION OF ENERGYPOSITIVE SEWAGE TREATMENT PLANT

CONCEPTS TOWARDS MARKET PENETRATION

FundedbytheHorizon2020

FrameworkProgrammeoftheEuropeanUnion

GrantagreementNo.641661

YOUR FLUSH, OUR ENERGY

Rabea-Luisa Schubert

Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH

26.10.2017, Regional Workshop in Döblen

Konzepte für energie-positive Kläranlagen

POWERSTEP is funded under the European Union Horizon 2020 Framework Programme. Grant Agreement No. 641661

Inhalt

3

Kohlenstoffextraktion auf der KA Westewitz

Ziele

Ergebnisse

Methoden

Vorstellung des Projektes Powerstep

Ansatzpunkte für neue Konzepte

Stickstoffentfernung mit Duckweed (Entengrütze)


4

Kohlenstoffextraktion

Stickstoffentfernun

g

Biogasnutzung

Teilstrombehandlung

Ansatzpunkte für neue Konzepte

Case Study 1: Kohlenstoffextraktion

auf der KA Westwitz


Case Study 1: Klaränalage Westewitz

6


• Kleine KA <5000 EGW

• Zulauf <500 m³/d

• In 2 SBRs behandelt

• SBRs parallel betrieben

• Schlamm wird auf der Anlage statisch eingedickt

CS 1: Kläranlage Westewitz

7KAWestewitz (Quelle:Google)


• Optimierung der Trommelsiebkonstruktion ü

• Bewertung der primärenAbwasserbehandlung mittelsSiebung ü

• Vergleich mit alternativenVerfahren zurKohlenstoffextraktion

Wissenschaftliche Ziele

9

Methoden


Methoden: Probenahmestellen

11

1 ZulaufFiltration2 AblaufFiltration3 SBR1und24 Primärschlamm5 AblaufKA:SBR1und2

1

2

3

3

5

4


Überwachung der Biologie :

Laboranalysen:

• Standardparameter (CSB, TN, TP, NH4, NO3,NO2) photometrisch mittels Hach Lange Küvettentests bestimmt

• TS Messung: Proben bei 105°C im Ofen bis zur Gewichtskonstanz getrocknet

• AFS: Filtration der Probe über 0.45-1µm und im Ofen bis zur Gewichtskonstanz getrocknet

• SV Bestimmung im Messzylinder mit einer 1:3 Verdünnung

Methoden: Messverfahren

12


Online Messungen im Zu- und Ablauf:

• Trübung: Solitax Sc von Hach Lange

• Gelöster Sauerstoff: LDO von Hach Lange

• Nitrat: Nitratax Sc from Hach Lange

• Durchflussmessungen (Zulauf KA and SBRs): Proline Promag W 400 von Endress und Hauser

Methoden: Messverfahren

13


Bewertung des Trommelfilters:Laboranalysen:

• Standardparameter (CSB, TN, TP, NH4, NO3,NO2) photometrisch mittels Hach Lange Küvettentests bestimmt

• TS Messung: Proben bei 105°C im Ofen bis zur Gewichtskonstanz getrocknet

• AFS: Filtration der Probe über 0.45-1µm und im Ofen bis zur Gewichtskonstanz getrocknet

• SV Bestimmung im Messzylinder mit einer 1:3 Verdünnung

Online data in the in- and effluent:

• Trübung: Solitax Sc von Hach Lange

• Durchflussmessungen (Zulauf, Ablauf und Rückspülvolumen): ProlinePromag W 400 von Endress und Hauser

Methoden

14

Ergebnisse


Ergebnisse: Überblick Betrieb

16

IBNmiteinemSBR

ErhöhungderCSBRed.

StartderPolymerdos.prophylakt.chem.Reinigung

1.Versuchemit

Fällmittel

IBN2.SBR

2.Versuchemit

Fällmittel


Fracht Reduktionin%bezogenaufGesamt-anlage SBR1 SBR 2

Nov2016 Kein stabiler BetriebDez 2016 5 0 6Jan 2017 7 0 13Feb 2017 11 0 17März 2017 9 0 16April2017 23 0 37May2017 30 29 31Juni 2017 35 33 37Juli 2017 36 40 33Aug2017 56 55 58Sep2017 60 60 59

Ergebnisse: Monatliche CSB Reduktion

17


CSBN=19

BSB5N=19

NH4-NN=19

NO3-NN=6

NO2-NN=6

NGesN=19

PGesN=19

inmg/L

Mittelwert 673.6 395.4 49.9 1.6 0.2 84.8 10.3

Minimum 446 230 24 0.13 0.02 40.8 3.43

Maximum 985 680 72.4 2.54 0.39 123.1 17

Ergebnisse: Zulaufqualität

18


Ergebnisse: CSB Reduktion

19


Ergebnisse: PGes Reduktion

Stickstoffentfernung mit Duckweed


Forschung in POWERSTEP

22

1.Laborversuche

2.PilotanlageimLabormaßstab

3.PilotanlageimVollmaßstab


• IdentifikationØ Passender SpeziesØ Optimaler WachstumsbedingungenØ Ammonium- / Stickstoffaufnahmepotentials

Laborexperimente

23


Versuchsanlage im Labormaßstab

24

• Anwendung der LaborergebnisseØ Test des kontinuierlichen BetriebesØ MachbarkeitsnachweisØ Trouble shooting



25

Beschickungszyklus Zeit:50min/h;Durchfluss:10mL/min

Reaktorvolumen 12L

Retentionszeit 24h

Oberfläche 0.6m²

Erntezyklus 2min/6h

Lichtintensität 20µmol·m-²·s-1

Wassertemperatur 25°C

Animpfdichte 750g·FM·m-²


Ergebnisse:


26

Testlauf Start Ende Dauer NH4-NZulauf

NH4-NAblauf

NH4-NAbbau

NH4-NEntfernung

NH4-NAbbauleistung

[d] [mg/l] [mg/l] [mg/(l*d)] [g/(m²*d)] [%]

1. Durchlauf 04/01/2017 16/01/2017 12 42.53 8.35 33.31 0.55 78.85

2. Durchlauf 16/01/2017 20/01/2017 4 46.96 21.38 22.43 0.36 50.75

3. Durchlauf 25/01/2017 10/02/2017 16 38.77 10.01 28.99 0.58 77.51

4. Durchlauf 10/02/2017 22/02/2017 12 45.47 29.53 17.35 0.37 38.47

5. Durchlauf 02/03/2017 17/03/2017 15 36.47 1.71 31.28 0.63 94.42

6. Durchlauf 20/03/2017 31/03/2017 11 38.96 8.82 31.32 0.63 80.23

7. Durchlauf 04/04/2017 21/04/2017 17 45.43 6.00 39.54 0.79 89.04

Mittelwert 42.08 12.26 29.17 0.56 72.75


Pilotanlge im Vollmaßstab

27

• Scale-up of der Pilotanlage im LabormaßstabØ AnimpfungØ AutomatisierungØ Machbarkeitsnachweis


Pilotanlge im Vollmaßstab: Animpfen

28

Nach14Tagen


Pilotanalge im Vollmaßstab: Automatisierung

29


Pilotanlage im Vollmaßstab: Abbauleistung

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• Optimierung des automatischen BetriebesØ Zyklusdauer

Ø Beschickungszyklus

Ø Verweilzeit

• Anzahl der befüllten Wannen erhöhen

• Winterbetrieb

• Beleuchtung

Ausblick

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