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Ressourcenschonung in der kommunalen Abwasserreinigung unter dem Aspekt der Nährstoffrückgewinnung von Phosphor und Stickstoff und der Energieoptimierung

Ziel des Vorhabens ist es, ein gesamtheitliches Konzept zur Nährstoffrückgewinnung und Energieoptimierung auf der Kläranlage Felsalbe umzusetzen. Diese ist ausgelegt für 36.500 Einwohnerwerte (EW) und verfügt über eine zentrale Schlammbehandlungsanlage. Die technische Innovation des neuen Pilotprojektes besteht in der Kombination von Thermodruckhydrolyse im Teilstromverfahren und zwischengeschalteter Hochlastfaulung mit anschließender Fällung von Magnesiumammoniumphosphat. Es sollen jährlich 9.000 Kubikmeter Sekundärschlamm mit dem Ziel behandelt werden, 250 Tonnen Magnesiumammoniumphosphat aus dem Faulschlamm zurückzugewinnen. Magnesiumammoniumphosphat kann wegen seiner guten Pflanzenver- fügbarkeit direkt als Düngemittel eingesetzt werden. Zusätzlich ist geplant, aus einem Teil der im Schlamm enthaltenen Stickstofffracht Flüssigdünger in Form von Ammoniumsulfat (ca. 30 Tonnen pro Jahr) zu gewinnen, um so die anlageninterne Rückbe- lastung mit Ammonium zu verringern. Mit dem Vorhaben können mehr als 60 Prozent Phosphor zurückgewonnen werden. Die Gasausbeute soll sich um 15 Prozent und die Eigenenergieerzeugung von 10 auf 16 Kilowattstunden pro EW steigern. Der Energieverbrauch kann von 18 auf 16 Kilowattstunden pro EW gesenkt werden. Die damit verbundene Verringerung des CO 2 -Ausstoßes beträgt rund 75 Tonnen pro Jahr. Die Reduktion des Klärschlamms beträgt bis zu 15 Prozent, die Einsparung an Fällmittel bis zu 60 Prozent und von Polymer bis zu 50 Prozent. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Stadt Pirmasens Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: seit 2016 Status: Laufend

Fallbeispiele

Optimierung der biologischen Reinigungsstufe Einbau von Membran-Belüfterplatten sowie Systemänderung zu intermittierender Denitrifikation mit Pfropfenströmung ; Kläranlage Kaiserslautern (Ausbaugröße 210.000 E) Anpassung des Schlammalters und der Sauerstoffkonzentration ; Kläranlage Speyer(Ausbaugröße 95.000 E) Einbau von Membran-Belüfterplatten ; Kläranlage Hoppstädten-Weiersbach (Ausbaugröße 23.000 E) Einbau von Membran-Belüfterplatten ; Kläranlage Almerich,  Idar-Oberstein (Ausbaugröße 33.000 E) Einbau von Membran-Belüfterplatten, Systemänderung in intermittierende Denitrifikation sowie Regelung mit Fuzzy-Regler ; Kläranlage Traben-Trarbach (Weinbaukampagneeinfluss, Ausbaugröße 22.000 E) Prozessoptimierung durch bedarfsorientiertes und lastabhängiges Regelkonzept ; Kläranlage Pirmasens-Felsalbe (Ausbaugröße 37.900 E) Erhöhung der Eigenstromerzeugung auf Anlagen mit Faulung Steigerung der Klärgaserzeugung durch Co-Fermentation ; Kläranlage Bitburg-Ost (Ausbaugröße 25.000 E) Neubau eines BHKW < 50 KW elektrisch ; Kläranlage Daun (Ausbaugröße 22.500 E) Klärschlamm-Behandlung mit Thermodruckhydrolyse ; Projekt KA Blümeltal (Stadt Pirmasens) Steigerung der Klärgaserzeugung durch Desintegration ; Kläranlage Oppenheim (Ausbaugröße 25.200 E) Klärschlammbehandlung in 2-straßigem Kompaktfaulbehälter mit quadratischem Grundriss ; KA Linz-Unkel Umstellung von Stabilisierungsanlage auf Schlammfaulung Umstellung von Stabilisierungsanlage auf Schlammfaulung ; Kläranlage Linz-Unkel (Ausbaugröße 30.000 E) Interkommunales Klärschlammbehandlungszentrum Interkommunales Klärschlammbehandlungszentrum ; Kläranlage Selters (Ausbaugröße 11.500 E, Schlammbehandlung 34.700 E) Semizentrales Schlammbehandlungscenter - Studie ; VG Sprendlingen-Gensingen (tectraa) Abwasserwärmenutzung Gebäudeheizung mit Abwärme aus Schaltwarte und Gebläsehalle - KA Siesbachtal - Idar-Oberstein Wärmerückgewinnung aus der Druckluft - KA Hellertal (Abwasserverband Hellertal) Abwasserwärmenutzung im Nachklärbecken - KA Nassau Kläranlage – innovative Verfahren der Abwasserbehandlung Belebungsanlage nach dem BIOCOS-Verfahren - KA Breunigweiler (VG Winnweiler) Ertüchtigung Abwasserteichanlage zu CWSBR-Anlage - KA Fockenbachtal (VG Rengsdorf) Ertüchtigung Abwasserteichanlage zu SBLR-Anlage - KA Langenbach (VG Bad Marienberg) Erweiterung Tropfköperanlage um belebten Bodenfilter - KA Bechhofen (VG Zweibrücken-Land) Pflanzenkläranlage - KA St. Alban (VG Rockenhausen) SBR-Anlage mit Kampagne-Einfluss - KA Heßheim (AZV Mittleres Eckbachtal) Beratung bei Bläh- und Schwimmschlamm - Projekt ZERBERUS (tectraa) Integrierte Betrachtung von Kanalnetz und Kläranlage - Projekt EPIKUR (tectraa) Kombibehälter als Vorlage für SBR-Anlage und RÜB - KA Görgeshausen (VG Montabaur) Kläranlagen – Kleinkläranlagen Kleinkläranlagen mit Membrantechnik - VG Brohltal Klärschlammentwässerung/-trocknung/-verbrennung Klärschlammvererdungsanlage - KA Simmern (VG Simmern Hunsrück) Organisation und Verwaltung des Betriebs Anschluss KA Aach an Hauptklärwerk Trier - Projekt Trier-Land und Stadtwerke Trier Fernüberwachung durch Kameras - KA Hochspeyer (VG Hochspeyer) Gemeinschaftskläranlage mit Luxemburg - KA Mompach (VG Trier-Land) Kooperation zwischen den VG Alsenz-Obermoschel - Rockenhausen und Winnweiler Studie zur künftigen gemeinsamen Klärschlammverwertung in der Südpfalz Kanal – Weitergehende Mischwasserbehandlung Retentionsbodenfilter - Bolanden (VG Kirchheimbolanden) Retentionsbodenfilter - Gau-Bischofsheim Retentionsbodenfilter zur Keimreduzierung - Hallschlag (VG Obere Kyll) Kanal – Abwasserwärmenutzung Energiegewinnung aus dem Abwasserkanal - Projekt Yachthafen Speyer Kanal – Fremdwasser- bzw. Außengebietswasserreduzierung Systematische Fremdwassermessung und -kartierung - VG Montabaur Entwässerungskonzeption Neubau zentrale Kläranlage als Ersatz für 6 dezentrale Anlagenstandorte - GKA Westerburg Trennung von Schwarz- und Grauwasser - Projekt Komplett (tectraa)

Teilvorhaben 4

Das Projekt "Teilvorhaben 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fibers365 GmbH durchgeführt. In diesem Teilprojekt soll die Eignung der Stängelmasse von 9 verschiedenen Feldfrüchten (Luzerne, Sorghum bicolor, Kichererbse, Mais-Stengel, Hanf, Leinen, Sonnenblume, Roggen, Raps) für die Zellstoffproduktion (Papier, Kartonagen, Faserguß) und Lignin-Gewinnung untersucht werden. Hierbei werden Biomassen von ihrem Anbau, der Ernteverfahren über die Thermodruckhydrolyse/Steam Explosion und daraus hergestellter Produkte untersucht. Darüber hinaus Prüfung der Recyclingfähigkeit der Endprodukte, Massen-, Energie- und CO2-Bilanzen bei den Herstellungsprozessen sowie die Wiederverwendbarkeit der Faser. Die Thermodruckhydrolyse mit dem Steam-Explosion-Verfahren (TDH-SE) ist nicht nur eine bekannte Technologie zur Erzeugung von Zellstoff bzw. Zellulosefasern, sondern bietet über die Integration der TDH-SE in die Infrastruktur einer Biogasanlage Möglichkeiten bioökonomisch hochinteressanter Synergien. Nur hier werden aus allen Reststoffen organische Verbindungen gelöst, so auch aus den sog. Schäben der Faserproduktion, so dass sie als Gärsubstrat verwertet und wieder dem Nährstoffkreislauf zugeführt werden können. Auf diese Weise könnte auch extrahierte Feststoff-Gülle aus der ASL-Produktion zu einem Mehrnährstoffdünger umgewandelt werden mit der Option den darin enthaltenen hohen Ligninanteil als weiteren Rohstoff für die Kunststoffherstellung erfolgreich zu vermarkten. Mit Fokussierung auf die Erzeugung von alternativem Zellstoff für die Verpackungsindustrie treten optische Kriterien gegenüber Festigkeitsmerkmalen und Nachhaltigkeitskriterien in den Hintergrund. Für die Herstellung von Papier-, Kartonagen und Fasergussmustern aus anderen einjährigen Fruchtarten wurde bereits im Technikumsmaßstab die TDH-SE erfolgreich praktiziert, wobei sich zeigt, dass gerade Süßgräser (z.B. Miscanthus und Rohrglasgras) das Potenzial haben, aus Holz produzierten Zellstoff der bekannten Qualität des CTMP-Verfahrens zu substituieren.

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Das Projekt "Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Abwasserverband Braunschweig durchgeführt. Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HST Systemtechnik GmbH & Co. KG durchgeführt. Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aqseptence Group GmbH durchgeführt. Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Haarslev Industries GmbH durchgeführt. Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) GmbH durchgeführt. Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Oswald Schulze Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik durchgeführt. Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.

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