Energieoptimierung durch SRC-Technik im Klärwerk Steinhof Präsentation Statusseminar 11/2016
Abwasserverband Braunschweig Celler Straße 22 38176 Wendeburg www.abwasserverband-bs.de
PFI Planungsgemeinschaft
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Karl-Imhoff-Weg 4 30165 Hannover 0 www.pfi.de
Energiegewinnung durch SRC-Technik Klärwerk Steinhof:
350.000 EW Belastung
BHKW-Anlage (4 x 713 kWel.)
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Energiegewinnung durch SRC-Technik Clausius-Rankine-Prozess (CRC) Expansionsmaschine (Turbine, Dampfmotor)
Generator
②
qzu Zugeführte (Abgas-)Wärme
Stromerzeugung
① Verdampfer
③
qab
Kondensator
④ Speisepumpe
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Rückgewinnung
Abgeführte Wärme
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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 Präsentation Statusseminar 11/2016
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Kombinationsverfahren zur Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff bei gleichzeitiger Energieoptimierung Präsentation Statusseminar 11/2016
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Inhalt Veranlassung und Ziele des Projektes Konzeptentwicklung
Funktionsweise und Aufbau der Hauptkomponenten Ergebnisse der bisherigen Planungen Kosten und Wirtschaftlichkeit
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Veranlassung und Ziele des Projektes 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
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Vorarbeiten 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 Präsentation Statusseminar 11/2016
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Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration
Vorentwässerung
TDH
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Konzept Nährstoffrückgewinnung und thermische Desintegration Stickstoff-Strippung Entlastung der Kläranlage Rückgewinnung von Stickstoff Produktion Düngemittel
MAP-Fällung Entlastung der Kläranlage Rückgewinnung von Phosphor Produktion Düngemittel
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Merkmale des Verfahrenskonzeptes 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
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Funktionsweise und Aufbau der Hauptkomponenten
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Thermodruckhydrolyse Temperaturen von 150-170 °C
Wärmeeintrag über Wärmetauscher oder Dampfinjektion ca. 50 Anlagen weltweit in Betrieb Durchsatzleistungen: 1.000 bis 150.000 t TR/a Rohschlamm Schlammenge Braunschweig: ca. 6.000 t TR/a
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Thermodruckhydrolyse - System Haarslev
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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
Stickstoffstrippung 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 Quelle: RVT PE
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Funktionsprinzip der Stickstoffstrippung NaOH
H2SO4 Ammoniak
Ablauf
Gebläse
Absorption
Wärmerückgewinnung
Desorption
Nacherwärmung
Kühlwasser
DAS (ASL) (NH4)2SO4 37 - 40 %
Zulauf
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Ergebnisse der bisherigen Arbeiten
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Projektverlauf 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
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Aktuelle Standortfestlegung für Schlammbehandlungsgebäude
Zeitplan: - Planung und Ausschreibung - Baubeginn - Inbetriebnahme
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2015 2016 2017
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Zusammenfassung und Ausblick 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