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Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CAMBI Deutschland GmbH durchgeführt. Die Thermodruckhydrolyse (TDH) wird in der Praxis in Europa aber auch weltweit bereits vereinzelt großtechnisch angewandt, wurde aber bis dato wissenschaftlich noch nicht untersucht. Im Arbeitsteilpaket (ATP) 1.4.1 Thermodruckhydrolyse ist daher die Bilanzierung der Stoff- und Energieströme von thermisch hydrolysiertem und anschließend ausgefaultem Klärschlamm vorgesehen. Der thermische Aufschluss des Schlammes führt in der anschließenden Faulung zu einer Steigerung der Gasproduktion. Eine optimierte Energieausnutzung aus dem Kohlenstoffpfad ist die Folge. Dem gegenüber steht ein erhöhter Verbrauch an thermischer Energie durch den Einsatz der TDH. Es soll quantifiziert werden wie hoch der Nettogewinn an Energie angesetzt werden kann. Daneben sollen sekundäre Auswirkungen wie eine verbesserte Entwässerbarkeit sowie die Rückbelastung der Kläranlage charakterisiert werden, um die Veränderungen der Stoffströme durch den Einsatz der TDH in ein Softwaremodell integrieren zu können. Ebenso muss erarbeitet werden, wie die desinfizierende Wirkung des Verfahrens im Vergleich von Verfahrenstechniken eine Bewertung erfährt. bNach Beginn des Projekts wird der Versuchscontainer in Abstimmung mit dem Versuchsträger, dem ISWW gebaut und bereitgestellt. Die Herstellung wird ca. 6 Monate benötigen. Im Anschluss wird der Container in Abstimmung mit den Projektpartnern zu den Einsatzorten gebracht und in Betrieb genommen, sowie der technische Betrieb sichergestellt.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Labor Dr. Fülling GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines Aufschluss- und Trennverfahrens, mit dem Klärschlamm besonders kostengünstig und umweltschonend verwertet werden kann. Mit einem Ultraschallverfahren wird durch eine Separation der organischen und faserigen Phase der Klärschlamm nahezu vollständig aufgeschlossen und die einzelnen Bestandteile werden stofflich nutzbar gemacht. Dieses Verfahren ermöglicht es unter anderem die größten Teile der Stickstoff- und Phosphorverbindungen in Phosphat und Ammonium umzuwandeln und in Lösung zu bringen. Die Vorteile des Verfahrens sind dabei die Abtrennung von Gel und Nährstoffen aus der flüssigen Phase, die Begünstigung der Faulung des Klärschlamms durch die Reduktion der festen Phase und die Gewinnung von hochwertigem Magnesiumammoniumphosphat mittels Fällung.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Emden,Leer, Fachbereich Technik, Abteilung Naturwissenschaftliche Technik, Fachgebiet Mikrobiologie-Biotechnologie durchgeführt. Auf dem Weg zu einer Energie-minimierten und Ressourcen-orientierten Abwasserwirtschaft ist die anaerobe Schlammbehandlung ein essentieller Baustein den es zu forcieren gilt. Neben der Stabilisierung und Hygienisierung der Schlämme könnte die Gewinnung von Energie durch Nutzung der erneuerbaren Ressource Methan des Faulgases ein Anreiz für einen optimierten Betrieb bestehender Anlagen bzw. für eine weitere Installierung von Anaerobreaktoren sein. Durch den Einsatz von vergärbaren, Organik-reichen Co-Substraten kann die kommunale Schlammfaulung optimiert und der Gasertrag gesteigert werden. Geeignete Co-Substrate wie z.B. Reisstroh oder Bioabfälle könnten das Nährstoff-Verhältnis für alle an der anaeroben Umsetzung von Schlammbestandteilen beteiligten Bakterien verbessern, die Kinetik der Methanbildung erhöhen und die Schlammentwässerungseigenschaften positiv beeinflussen. Die genannten Co-Substrate zur Erhöhung der Faulgasproduktion sind Abfallstoffe und treten nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Die Auswahl geeigneter Co-Substrate, deren Zusammensetzung sowie der fachgerechte Anlagenbetrieb im Sinne von moderater Erhöhung der OLR, Beachtung von Belastungsschwankungen und pH-Wert-Veränderungen könnte z.B. durch Anwendung von Simulationsmodellen wie z.B. ADM1 begleitet werden. Nicht nur die Schlammbehandlung sondern auch die Stickstoffeliminierung erfordert eine Anpassung auf dem Weg zur Ressourcen-minimierten Abwasserreinigung. Neben der Optimierung von bestehenden Anlagen könnte der Zwang zur Energieminimierung auf Kläranlagen und damit einhergehend die Implementierung alternativer Verfahren der N-Elimination eine wichtige Rolle beim Re-Design bzw. beim Neubau von Kläranlagen spielen. Im Vergleich zur konventionellen Stickstoff-Eliminierung zeichnen sich sog. 'short-cut Verfahren' durch eine Verkürzung der klassischen Nitrifikation und der Denitrifikation d.h. durch einen geringeren Verbrauch an O2 und an der notwendigen Kohlenstoffquelle aus was diesen Prozess für die Stickstoffentfrachtung, gerade wenn Schlammwässer aus einer Faulung für eine Stickstoffrückbelastung verantwortlich sind, so interessant macht. Die erforderliche Prozessstabilität und Unempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Störfaktoren, wie zum Beispiel Fracht-, Feststoff- oder Temperaturschwankungen muß dabei im Vordergrund stehen. Ziel ist die Nitritation und Denitritation möglichst effektiv und ohne dauerhafte Schädigung zu etablieren auch wenn einer der genannten Störfaktoren oder andere Inhibitionen auftreten sollen. Andere, alternative Stickstoffeliminationsverfahren (mikrobiologisch, verfahrenstechnisch) sollen bei Bedarf auch betrachtet werden.

Neubau einer Schlammfaulung auf dem Betriebsgelände der Kläranlage Wunstorf-Luthe in 31515 Wunstorf

Die Stadt Wunstorf, Südstr. 1, 31515 Wunstorf, hat bei der Region Hannover gemäß § 5 Abs. 1 UVPG die Feststellung der UVP-Pflicht sowie gem. § 60 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) die Erteilung einer wasserrechtlichen Genehmigung für den Neubau der Schlammfaulung auf dem Betriebsgelände der Kläranlage Wunstorf-Luthe, Karl-Gutkes-Weg 97, 31515 Wunstorf, beantragt. Die Stadt Wunstorf betreibt dort in Luthe auf dem Flurstück 52/9 u.w., Flur 1, Gemarkung Luthe, eine Kläranlage mit 65.000 angeschlossenen Einwohnern. Die Anlage soll auf eine anaerobe Schlammstabilisierung umgerüstet werden. Das Vorhaben umfasst u.a. den Neubau eines Vorklärbeckens, eines Faulbehälters und eines Blockheizkraftwerkes mit zwei 85 kW el Modulen sowie eines Maschinengebäudes. Ziele der Maßnahme sind u.a. die CO2-Reduzierung, die Verringerung der Klärschlammmengen und eine Reduktion des externen Strombezugs durch die Produktion und Verstromung von Faulgas. Für das Vorhaben ist u.a. eine allgemeine Vorprüfung gem. §§ 9 und 7 UVPG durchgeführt worden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aquattro GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines Aufschluss- und Trennverfahrens, mit dem Klärschlamm besonders kostengünstig und umweltschonend verwertet werden kann. Mit einem Ultraschallverfahren wird durch eine Separation der organischen und faserigen Phase der Klärschlamm nahezu vollständig aufgeschlossen und die einzelnen Bestandteile werden stofflich nutzbar gemacht. Dieses Verfahren ermöglicht es unter anderem die größten Teile der Stickstoff- und Phosphorverbindungen in Phosphat und Ammonium umzuwandeln und in Lösung zu bringen. Die Vorteile des Verfahrens sind dabei die Abtrennung von Gel und Nährstoffen aus der flüssigen Phase, die Begünstigung der Faulung des Klärschlamms durch die Reduktion der festen Phase und die Gewinnung von hochwertigem Magnesiumammoniumphosphat mittels Fällung.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ENTEGA Abwasserreinigung GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Steigerung der Energieeffizienz ist im Bereich der Abwasserbehandlung als größter kommunaler Energieverbraucher von besonderem Interesse und steht somit im Kontext aktueller Fragen zur Energiewende in Deutschland. Dies führt zur zentralen Frage: Lässt sich aus Abwasser bzw. Klärschlamm Energie so erzeugen und verteilen, dass sie flexibel je nach Bedarf zur Verfügung steht? Das Verbundprojekt 'Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft: Energiespeicher in der Interaktion mit technischer Infrastruktur im Spannungsfeld von Energieerzeugung und -verbrauch (ESiTI)' geht dieser und weiteren Fragestellungen nach, um ein Planungswerkzeug für die Anwendung in der Praxis zu erstellen. Energieverbrauch und -erzeugung auf kommunalen Kläranlagen unterliegen in der Regel separat optimierten Prozessen und sind örtlich und zeitlich voneinander getrennt. In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen unterliegt der Energieverbrauch tageszeitlichen und saisonalen Schwankungen. Bei energetischen Optimierungen kommunaler Kläranlagen werden diese zeitlichen Schwankungen derzeit nicht berücksichtigt. Ziel des Verbundprojektes ist es, vorhandene Energiepotentiale unter Berücksichtigung innovativer Verfahren nutzbar zu machen. Durch die Vernetzung von Energieverbrauch und -erzeugung wird die Kläranlage als Energiesystemdienstleister untersucht, wobei durch Interaktion mit peripheren Einrichtungen weitere Potenziale zur Effizienzsteigerung erschlossen werden. Im Mittelpunkt der Betrachtung steht die Klärschlammbehandlung als Energiespeicher und -erzeuger. Diese wird derzeit unter nahezu konstanten Bedingungen bei entsprechend konstant erzeugtem Faulgasvolumenstrom betrieben. Durch Flexibilisierung der Faulung soll der zeitlichen Varianz im Energieverbrauch Rechnung getragen werden. Im Rahmen des Projekts erfolgt zunächst die exemplarische Untersuchung am Beispiel der Wissenschaftsstadt Darmstadt. Den technischen Untersuchungen folgend erfolgen eine abschließende, ganzheitliche Betrachtung des Systems Abwasser- und Klärschlammbehandlung unter Einbeziehung umliegender Infrastruktur anhand ökonomischer, ökologischer und gesellschaftlicher Kriterien und die Erstellung eines Planungswerkzeugs für die Praxis für den flexibilisierten Betrieb einer Abwasserbehandlungsanlage der Zukunft. Die Projektbearbeitung erfolgt in einem interdisziplinären Projektteam aus Wissenschaft, Praxis sowie Kommune/Betreiber. Die HSE Abwasserreinigung GmbH & Co. KG steht im Rahmen des Verbundprojekts insbesondere im Arbeitspaket 1 als exemplarische Kläranlage im Fokus der Untersuchungen. Im Rahmen der Arbeitspakete wird die HSE Abwasserreinigung GmbH & Co. KG notwendige Betriebsdaten zusammenstellen und für die Auswertung aufbereiten. Ebenso wird die HSE Abwasserreinigung GmbH & Co. KG aktiv die verfahrenstechnischen Untersuchungen unterstützen. Zur detaillierten Erfassung der Stoff- und Energieströme wird die HSE Abwasserreinigung GmbH & Co. KG Sonderanalysenmessprogramme durchführen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines Aufschluss- und Trennverfahrens, mit dem Klärschlamm besonders kostengünstig und umweltschonend entsorgt werden kann. Mit einem Ultraschallverfahren wird durch eine Separation der organischen und faserigen Phase der Klärschlamm nahezu vollständig aufgeschlossen und die einzelnen Bestandteile stofflich nutzbar gemacht. Dieses Verfahren ermöglicht es unter anderem die größten Teile der Stickstoff- und Phosphorverbindungen in Phosphat und Ammonium umzuwandeln und in Lösung zu bringen. Die Vorteile des Verfahrens sind dabei die Abtrennung von Gel und Nährstoffen aus der flüssigen Phase, die Begünstigung der Faulung des Klärschlamms durch die Reduktion der festen Phase und die Gewinnung von hochwertigem Magnesiumammoniumphosphat mittels Fällung.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnviroChemie GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ESiTI ist die Erarbeitung eines Planungswerkzeugs zur Flexibilisierung der Energieströme einer Kläranlage in der Interaktion mit Infrastruktureinrichtungen. Ein wichtiger Baustein ist hierbei die Klärschlammbehandlung als Energieverbraucher, -speicher und -erzeuger. Im Rahmen des Verbundprojektes gilt es das System der Klärschlammbehandlung weiterzuentwickeln mit dem Ziel einer intelligenten/flexiblen Energiekonzeption unter Berücksichtigung industrieller Co-Substrate (Strom, Wärme, Kälte, chemisch gebundene Energie (Klärschlamm, Gas), Arbeit) Von hoher Relevanz ist dabei sowohl die energetische als auch die stoffliche Bilanzierung. Die Firma EnviroChemie ist innerhalb des Verbundprojektes in das Arbeitspaket 2 (Technik - Klärschlammbehandlung) integriert, das die Optimierung von Faulungsanlagen im Hinblick auf flexible Energienutzung und neue Bemessungsansätze, als auch die Anwendung von Hochlastverfahren umfasst. Durch EnviroChemie erfolgt dabei die Dimensionierung und Konstruktion der Hochlastfaulung mit Unterstützung des IGB. Das Institut IWAR übernimmt den Betrieb der halbtechnischen Versuche der konventionellen Faulung sowie - in Kooperation mit EnviroChemie - der Hochlastfaulung. EnviroChemie wirkt während des Betriebes der halbtechnischen Versuche weiter unterstützend mit, indem sie Wartung, Reparatur und Instandhaltung übernimmt.

Referenzentwurf und EXPO 2010 - Teilprojekt 2a

Das Projekt "Referenzentwurf und EXPO 2010 - Teilprojekt 2a" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik durchgeführt. Bei der Konzeption und Umsetzung von semizentralen Ver- und Entsorgungszentren (VEZ) ist das Ziel, die Ressourceneffizienz zu erhöhen. Dies erfolgt durch die getrennte Erfassung und Ableitung von Grau- und Schwarzwasser in privaten Haushalten und die getrennte fit for purpose Aufbereitung im VEZ. Darüber hinaus wird der vor Ort anfallende Klärschlamm und Bioabfall in einer gemeinsamen Faulung stabilisiert und Biogas zur Energieerzeugung produziert. Diese kombinierte Abfall- und Abwasserbehandlung ermöglicht einen bilanziell energieautarken Betrieb des gesamten VEZ. Als Reinigungsverfahren für die Abwasserteilströme eignen sich bekannte Verfahren wie beispielsweise MBR sowie Biofilmverfahren wie sie auch zur Behandlung kommunalen Abwassers eingesetzt werden. Die Einhaltung chinesischer Standards bei der Wasserwiederverwendung von gereinigtem Grauwasser u.a. als Toilettenspülwasser wurde bereits im Rahmen des BMBF geförderten Forschungsprojekts Semizentrale Ver- und Entsorgung für urbane Räume Chinas - Teilprojekt 2 (FKZ: 02WD0607) mit unterschiedlichen Verfahren (BAF, MBR und SBR) durch halbtechnische Versuche gezeigt. Das Vorhaben gliedert sich in drei Teilbereiche: Abschnitt A: VEZ, Abschnitt B: EXPO sowie Abschnitt C: Entfärbung von Schwarzwasser. Im Rahmen des Abschnitt A wurde beispielhaft ein semizentrales Ver- und Entsorgungszentrum für den Standort Qingdao entwickelt - in unterschiedlichen technischen und baulichen Varianten. Der Abschnitt B umfasste die Öffentlichkeitsarbeit zum Forschungsfeld Semizentral: Angefangen mit dem Auftritt auf der EXPO 2010 in Shanghai über multimediale Auftritte auf der IFAT München, der Wasser Berlin und der Singapore Water Week. Der Schwerpunkt der Untersuchungen im Abschnitt C liegt auf der weitergehenden Reinigung des Schwarzwassers, welches nach der biologischen Behandlung noch eine Färbung aufweisen kann, die einer direkten innerstädtischen Wiederverwendung entgegenstehen könnte. Die Akzeptanzproblematik wird infolge der Mitbehandlung von Prozesswasser aus anaerober/aerober Behandlung von Klärschlamm und Bioabfall sowie einer daraus resultierenden, intensiven dunklen Färbung des Abwassers weiter verstärkt. Infolgedessen werden verfahrenstechnische Möglichkeiten zur Entfärbung des gereinigten Schwarzwasser aufgezeigt, die zugleich auch robuste, zuverlässige und wartungsarme Technik mit niedrigen Betriebskosten vereinen.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Im REPLAWA-Verbund werden die zentralen Fragen zum Thema Plastik in der Umwelt in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und -behandlung untersucht. Das ISWW entwickelt dabei u.a. eine Analysemethodik für die Mikroplastikdetektion in Klärschlämmen. Darauf aufbauend werden großtechnischen Kläranlagen hinsichtlich ihrer Mikroplastikfrachten v.a. in Bezug auf die Schlammbehandlung bilanziert, sowie der Eintrag in die Landwirtschaft durch die Abwasserverregnung und Schlammverwertung evaluiert. Filtrationstechnologien zur Reduktion der Plastikeinträge werden neben der Schlammfaulung gezielt in dotierten halbtechn. Versuchsanlagen untersucht. Aus den Ergebnissen werden Strategien zur Sensibilisierung von Verbrauchern und Betreibern sowie zur Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. Die sozialwissenschaftliche Forschung des ISW-IB im Projektverbund ermittelt, inwiefern die internationale Debatte um die Regulierung von Plastik geeignet sind, die technisch möglichen Lösungen zu realisieren. Dabei interessiert insbesondere die internationale Normgenese im Bereich Mikroplastik und Abwasser. Es wird untersucht, inwiefern politische Lösungen mit den technischen Problemen und Herangehensweisen korrespondieren, sowie das mögliche Verhältnis von konsumentenorientierten Lösungen zu technischen 'End-of-pipe-Lösungen', die im REPLAWA-Verbund untersucht werden. ISWW: AP1: Methodenentwicklung Schlammaufschluss für Mikroplastikanalyse und Dotierung halbtechn. Versuche AP2: Untersuchung Einträge in Landwirtschaft und Grundwasser im Verregnungsgebiet Braunschweig AP3: Bilanzierung Mikroplastikfrachten auf Kläranlage Braunschweig, Unterstützung der TU Berlin bei Beprobung weiterer Kläranlagen AP4: Durchführung halbtechn. Versuche zur weitergehenden Mikroplastikabscheidung sowie Schlammfaulung AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops ISW-IB: AP5: Sozialwissenschaftliche Analyse AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops.

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