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Energieanalysen für Kläranlagen – Kläranlage Emmerich, sieben Kläranlagen im Gebiet der Verbandsgemeinde Daun, Kläranlage Werne und Hünxe

 

Auftraggeber: Technische Werke Emmerich am Rhein GmbH, Verbandsgemeindeverwaltung Daun, Emschergenossenschaft (EG)

Seit vielen Jahren erstellt das FiW Energieanalysen für kommunale Kläranlagen. Dabei standen zunächst eher die großen Einrichtungen im Fokus. Für die Verbandsgemeinde Daun wurden erstmals auch kleine Anlage von wenigen hundert bis einigen tausend Einwohnerwerten Anschlussgröße untersucht. Die Kläranlage Hünxe findet sich bzgl. der Anschlussgröße auch eher unter den kleineren Anlage, weist jedoch verfahrenstechnische Besonderheiten wie eine Membranbelebungsreaktor-Biologie für ca. 50 % des Abwassers auf. Bei der Kläranlage Emmerich stand die Optimierung des Wärmeregimes im besonderen Fokus. Dies spielte ebenfalls eine besondere Rolle bei der Untersuchung der Kläranlage Werne, die als ein Bestandteil des Energiekonzeptes 2016 der Stadt Werne angedacht ist.

Die Untersuchung zur Energieoptimierung der Kläranlage Emmerich hatte zum Ergebnis, dass die Minimierung der thermischen Verluste und die Verlängerung der Faulzeit elementar sind, um genügend Abwärme für die Klärschlammtrocknung aus eigenen Quellen zu generieren. Für die Verlängerung der Faulzeit wurde die Umrüstung eines Schlammspeichers vorgeschlagen. Die Kläranlage Emmerich ist durch ein sehr hohes C / N-Verhältnis gekennzeichnet. Somit besteht ein großer Kohlenstoffüberschuss, der energetisch effizienter als mit dem Belebungsverfahren abgebaut werden könnte. Dazu würde sich prinzipiell eine Anaerobstufe eigenen, die jedoch sehr viel Schwefelwasserstoff aufgrund der hohen Sulfatkonzentrationen im Abwasser produzieren würde. In der Energieanalyse wurde daher auf die Umrüstung eines Belebungsbeckens zu einem Hochlasttropfkörper vorgeschlagen, der ca. 70 % des chemischen Sauerstoffbedarfs energetisch effizient eliminieren könnte. Gleichzeitig würde sich der Schlammanfall mindern und die zu entsorgenden Schlammmenge. Der praktischen Umsetzung dieser Tropfkörperlösung stehen jedoch Anforderungen bzgl. Auftriebssicherheit des Beckens entgegen.

Die kleinen Kläranlagen im Gebiet der Verbandsgemeinde Daun zeigten z. T. recht ähnliche „Symptome“. So fanden sich die die Optimierungspotentiale vor allem in der Optimierung hydraulischer Prozesse in den Zulauf- und Rücklaufschlammpumpwerken sowie der Installation von Photovoltaik-Systemen zur anteiligen Eigenversorgung.

Die Kläranlage Daun als größte Anlage unter den sieben Kläranlagen im Gemeindegebiet ist mit weniger als 20.000 E ausgelastet, verfügt jedoch über eine Faulung und ein BHKW. Dort wurde herausgearbeitet, dass die wärmetechnische Optimierung insbesondere der Schlammbehandlung auch eine Optimierung des elektrischen Energiebedarfes durch Erhöhung der zur Stromerzeugung nutzbaren Gasmenge bewirkt.

Die Kläranlage Hünxe als 50 %-Membran-Kläranlage weist einen sehr hohen spezifischen Energieverbrauch auf. Das Optimierungspotential im Bereich der Membranstufe wurde durch zahlreiche Betriebsoptimierungen bereits weitgehend ausgenutzt. Dennoch konnten weitere Ansätze gefunden werden z. B. Optimierung der Rührwerke in der Deni-Zone und Reduzierung der Energie für den Permeatabzug durch Tieflegung des Permeatschachtes.

Die Kläranlage Werne wies bereits einen recht niedrigen spezifischen Energiebedarf auf. Dennoch wurden auch hier noch zahlreiche Optimierungsansätze gefunden. Diese reichten von der Umstellung auf LED für die Außenbeleuchtung über Optimierung der Abwasserförderung zwischen Beckenkaskaden durch eine Heberleitung bis hin zur Erneuerung des BHKW, um die Eigenerzeugung deutlich zu steigern. Im Verbund mit dem benachbarten städtischen Bauhof können sehr große Photovoltaik-Kapazitäten aufgebaut werden. Gleichzeitig könnte der Bauhof nach thermischer Optimierung der Schlammbehandlung der Kläranlage Werne überschüssige Wärme zur Raumheizung verwenden oder in das geplante Nahwärmenetz einspeisen. Nach Umsetzung der vorgeschlagenen Maßnahmen wäre die Kläranlage Werne zumindest bilanziell weitgehend energieautark.

 

 

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