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Umweltvertraeglichkeitsuntersuchung-Faulturm auf einer Klaeranlage

Nereda-Verfahren auf der Kläranlage Altena + Messprogramm

Der Ruhrverband betreibt für seine Mitglieder über 60 Kläranlagen in Nordrhein-Westfalen und reinigt dort die Abwässer von mehr als zwei Millionen Menschen und zahlreichen Gewerbebetrieben. Die Kläranlage im sauerländischen Altena wurde 1984 mit einer Ausbaugröße von 52.000 Einwohnerwerten (EW) in Betrieb genommen. Die biologische Reinigung erfolgt derzeit nach dem Belebungsverfahren. Im Faulbehälter wird der Schlamm anaerob stabilisiert, dann maschinell entwässert und anschließend einer thermischen Verwertung zugeführt. Der Kläranlagenstandort soll umfassend saniert und an die seit den 1980er Jahren deutlich gesunkene Einwohnerzahl angepasst werden (zukünftige Ausbaugröße 20.000 EW). Ein Ziel der Umbaumaßnahmen ist es, die Anlage künftig ohne eigene Schlammbehandlung als so genannte Satellitenanlage, also von einer benachbarten Kläranlage aus, zu betreiben. Die geringe Flächenverfügbarkeit und die eingeschränkte Zugänglichkeit des Geländes für schweres Baugerät stellten wesentliche Herausforderungen für die Neuplanung dar. Auf Basis der Ergebnisse einer umfangreichen Machbarkeitsstudie wurde vom Ruhrverband die Umsetzung des Nereda®-Verfahren als die vorteilhafteste Lösung für die Erneuerung der biologischen Reinigungsstufe ausgewählt. Das Nereda®-Verfahren ist ein neuartiges biologisches Abwasserreinigungsverfahren, in dem die Bakterien durch eine spezielle Reaktorgestaltung und gezielte Betriebsführung anstelle von Flocken kompakte 'Granulen' ausbilden. In diesen Granulen laufen die verschiedenen biologischen Prozesse der Abwasserbehandlung in den inneren anaeroben Bereichen und den äußeren aeroben Bereichen gleichzeitig ab. Das Verfahren basiert auf einem modifizierten Sequencing Batch Reactor (SBR)-Betrieb, bei dem Beschickungs- und Ablaufphase, Reaktionsphase und Sedimentationsphase zyklisch aufeinander folgen. Überschüssiger Schlamm wird regelmäßig abgezogen und zur Weiterbehandlung auf eine benachbarte Kläranlage verbracht. Im Vergleich zu konventionellen biologischen Reinigungsverfahren nach dem Stand der Technik ergeben sich beim Nereda®-Verfahren deutliche betriebliche und wirtschaftliche Vorteile durch den geringeren Flächenbedarf, eine hohe Robustheit des Verfahrens sowie geringere Betriebskosten und verminderten Wartungsbedarf. Eine moderne Mess-, Steuer- und Regeltechnik mit Online-Überwachung und Fernzugriff ist Bestandteil des Verfahrens. Mit der neuen Anlage und dem neuen Verfahren soll eine weitestgehend biologische Phosphorelemination erfolgen. So kann im Vergleich zum Ist-Zustand eine Einsparung von Fällmitteln für die chemische Phosphatfällung um voraussichtlich etwa 75 Prozent realisiert werden. Insgesamt wird mit der neuen Technologie eine deutliche Verbesserung der Ablaufwerte erwartet. Zusätzlich wird im Vergleich zum Ist-Zustand für die Kläranlage in Altena mit dem Nereda®-Verfahren eine Verringerung des Energiebedarfs um mindestens 30 Prozent erwartet. (Text gekürzt)

Untersuchungen zur Effizienzsteigerung der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm

Konzept für den Aufbau einer Show-Case-Kläranlage in Indien unter Anwendung deutscher Technologien, ShowCaseIN - Konzept für den Aufbau einer Show-Case-Kläranlage in Indien unter Anwendung deutscher Technologien

NKI: FLexible Urbane Energiesysteme für autarke Wasserinfrastrukturen

Hypridkläranlage - Anlagenkonzept zum energieautarken Betrieb von kommunalen Kläranlagen, Teilvorhaben: Praxis-Demonstration - Integration des entwickelten Biomassemoduls in den Abwasser- und Schlammbehandlungsprozess einer Kläranlage für einen energieautarken Anlagenbetrieb

Die Hybridkläranlage macht die energetische Nutzung von Faulschlamm für kleine Gemeinden unter 10.000 EW dank des innovativen Konzepts der Verflüssigung ungenutzter, biogener Reststoffe wirtschaftlich. Der Betrieb eines eigenen Faulturms zur regenerativen Energiegewinnung und der energieautarke Betrieb wird so für Klärwerke der Größenklasse 1, 2 und 3 realisierbar. Es ist geplant, kommunale Kläranlagen im Demonstrationsverfahren durch einen Modularen Feststoff- Hydrolysator sowie einem integrierten chemischen Energiespeicher im low tec Verfahren aufzurüsten. Dazu sollen die in den Gemeinden kostengünstig zur Verfügung stehenden biogenen Rest- und Abfallstoffe wie Grasschnitt, Bioabfall oder Laub mit einem speziellen Verfahren zu Biogas umgewandelt werden und zusammen mit dem Faulgas kann so zusätzliches und wesentlich hochwertigeres Klärgas mit einem CH4- Gehalt von größer als 80% und einem Energieäquivalent von bis zu 250 kW zur Stromproduktion erzeugt werden.

Hypridkläranlage - Anlagenkonzept zum energieautarken Betrieb von kommunalen Kläranlagen, Teilvorhaben: Systementwicklung

Die Hybridkläranlage macht die energetische Nutzung von Faulschlamm für kleine Gemeinden unter 10.000 EW dank des innovativen Konzepts der Verflüssigung ungenutzter, biogener Reststoffe wirtschaftlich. Der Betrieb eines eigenen Faulturms zur regenerativen Energiegewinnung und der energieautarke Betrieb wird so für Klärwerke der Größenklasse 1, 2 und 3 realisierbar. Es ist geplant, kommunale Kläranlagen im Demonstrationsverfahren durch einen 'Modularen Feststoff-Hydrolysator' sowie einem integrierten chemischen Energiespeicher im low tec Verfahren aufzurüsten. Dazu sollen die in den Gemeinden kostengünstig zur Verfügung stehenden biogene Rest- und Abfallstoffe wie Grasschnitt, Bioabfall oder Laub mit einem speziellen Verfahren zu Biogas umgewandelt und zusammen mit dem Faulgas kann so zusätzliches und wesentlich hochwertigeres Klärgas mit einem CH4-Gehalt von größer als 80% und einem Energieäquivalent von bis zu 250 kW zur Stromproduktion erzeugt werden.

Hypridkläranlage - Anlagenkonzept zum energieautarken Betrieb von kommunalen Kläranlagen, Teilvorhaben: Praxisnahe Demonstration

SEKIS: Steigerung der Energieausbeute kommunaler Kläranlagen durch intensivierte mehrstufige Schlammfaulung-Untersuchung am GKW Köln-Stammheim

Aufgrund der auch zukünftig steigenden Energiekosten ist ein energieoptimierter Betrieb von Kläranlagen für die Kommunen von hoher Bedeutung. Zur Energiegewinnung trägt maßgeblich die anaerobe Schlammbehandlung bei. Der Trend zur Errichtung von Ausfaulanlagen zur Energieerzeugung auch auf kleineren Kläranlagen nimmt daher stetig zu. Hinsichtlich der verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Energiebereitstellung für Kläranlagen mit zwei oder mehreren Faulbehälter liegen bisher nur unzureichende Erfahrungswerte vor. Die Mehrheit der Großklärwerke in Deutschland betreibt einstufige Faulungsanlagen. Dabei besitzt eine mehrstufige Faulung reaktionskinetische Vorteile und trägt zur verbesserten Entwässerungseigenschaft des Faulschlamms bei. Im Rahmen des Projektes sollen unterschiedliche Varianten einer mehrstufigen Faulung analysiert und energetisch wie auch wirtschaftlich betrachtet werden. In Voruntersuchungen sollen reaktionskinetische ADM-Simulationen der Faulprozesse durchgeführt werden. Hierbei sollen sowohl ein mehrstufiger Reihenbetrieb, ein paralleler Reihenbetrieb als auch ein Parallelbetrieb von mehreren Faulbehältern in die Simulation eingehen. Neben der Reaktionskinetik sollen auch strömungstechnische CFD-Simulationen der Reaktortechnik durchgeführt werden. Diese sollen Aufschluss über die optimale Verschaltung der einzelnen Faulbehälter liefern. Auf Grundlage der Simulationsergebnisse sollen drei Vorzugsvarianten für die Verschaltung im großtechnischen Maßstab ausgewählt und mittels Langzeitstudien im realen Betrieb des GKW Köln-Stammheim die Veränderung des CSB-Abbaugrades, die spezifische Klärgasproduktion und der Entwässerungsgrad analysiert werden. Die großtechnischen Studien werden am Großklärwerk Köln-Stammheim der Stadtentwässerungsbetriebe Köln durchgeführt. Das Klärwerk gehört der Größenklasse 5 an. Die Schlammfaulung dieser Anlage mit fünf Faulbehältern mit einem Volumen von je 11.000 m3 wurde verfahrens- und rohrleitungstechnisch dahingehend umgebaut, dass sowohl ein Parallel- als auch ein mehrstufiger Reihenbetrieb der Faulbehälter möglich sind. Neben den Verschaltungsexperimenten sollen zusätzlich die Einflüsse der Desintegration mittels Pondus-Verfahren und der Zugabe von zerkleinertem Rechengut ermittelt und bewertet werden. Neben routinemäßigen chemischen Analysen erfolgt eine detaillierte Betrachtung der Mikrobiologie in den fünf Faulbehältern während der Langzeitstudien, um die Auswirkungen der unterschiedlichen Prozessführungen auf die mikrobielle Biozönose und somit auf die Effizienz der Faulgasbildung zu erfassen. Die Ergebnisse des Anlagenbetriebes des GKW Köln-Stammheim sollen auf andere Abwasserreinigungsanlagen in Nordrhein-Westfalen übertragen werden. Hierzu werden Potentialanalysen zur Optimierung vorhandener kommunaler Kläranlagen in NRW durchgeführt. Ferner sollen im beantragten Projekt die Voraussetzungen für eine technische Umsetzbarkeit beschrieben und kostenmäßig bewertet werden.

Mitbehandlung von organischen Stoffen aus Schlachthoefen in kommunalen Faulbehaeltern

Das Hauptziel des Vorhabens liegt darin, in halbtechnischen Versuchen den Einfluss von organischen Zugabestoffen von Schlachthoefen auf die Leistungsfaehigkeit und Betriebssicherheit von kommunalen Faulbehaeltern zu untersuchen, wobei auch die Aspekte Vorbehandlung und Rueckbelastung betrachtet werden. Es erfolgen Aussagen zu den Bereichen Vorbehandlung, Zugabestoffe, Zugabeverhaeltnisse, Belastbarkeit, Abbauverhalten, Gasentwicklung, Betriebssicherheit, Rueckbelastung und Entsorgungssicherheit.

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