Entwicklung neuer Verfahren fuer die Phasentrennung, Eindickung und Entwaesserung der Schlaemme sowie die Aufbereitung des Abwassers; die Abtrennung auch der nicht rezyklierbaren Anteile sind im Gewaesserschutz notwendig. Richtig gefaellt koennen sie verbrannt oder deponiert werden. Bearbeitet werden zwecks Gewaesserschutz insbesondere die oeligen Restanteile - nach Abtrennung recyclierbarer Oelfraktionen - die nicht in Wasser und Boeden gelangen duerfen. Die noch zurueckgehaltenen Fraktionen koennen als Oxide oder Sulfide gefaellt und verbrannt oder deponiert werden.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Bei der Abwasserreinigung in Kläranlagen fällt Klärschlamm an, welcher kostenaufwendig entsorgt werden muss. Eines der Hauptverfahren ist die Entwässerung des Schlammes. Unter Zugabe von polymeren Flockungsmitteln entsteht ein Flocken-Wasser-Gemisch. Dieses wird in diesem Fall im Zentrifugalfeld von Dekanterzentrifugen getrennt. Die Einmischung von Flockungsmitteln wird durch die von awama entwickelte Automatische Mehrfachflockung (AMF) unterstützt und stellt den Stand der Technik bei der Optimierung der Klärschlammkonditionierung dar. Da in der Dekanterzentrifuge eine hohe Zentrifugalbeschleunigung wirkt, werden auf die Flocken erhebliche Kräfte ausgeübt. Eine gleichmäßige Flockeneigenschaft ist von entscheidender Bedeutung - u.a. für die Qualität der Entwässerung. Die Flockeneigenschaften werden laufend durch die Automatisierung der AMF überwacht und bei Bedarf wird nachgeregelt. Die zu entwässernden Schlämme unterscheiden sich u.A. durch ihre Herkunft (z.B. durch ein anderes Verfahren zur Abwasser- und Schlammbehandlung) sowie variierende Inhaltsstoffe. Dadurch ändern sich ihre Beschaffenheit und somit ihr Reaktionsverhalten gegenüber Flockungsmitteln. Daher ist eine permanente und automatisierte Anpassung der Flockungsmittelmenge notwendig. In der Praxis ist der Anlagenbetreiber für diese komplexe Aufgabe zuständig. Je nach möglichem Personaleinsatz und vorhandener Anlagentechnik ist dies mehr oder weniger umsetzbar. Die derzeitige Praxis zeigt, dass die Ergebnisse oft eine Überdosierung oder eine Unterdosierung von Flockungsmittel ist. Die Entwässerung wird entweder manuell oder mit ungenauen Sensorwerten bestimmt wird. Diese Überdosierung und Unterdosierungen zu vermeiden, ist eines der wesentlichen Ziele der Automatisierung. Die AMF löst das Problem, die Schlammkonditionierung automatisch im optimalen Bereich zu halten. Auf Basis von Prognosewerten kann die Entwässerung sicher und vollautomatisch betrieben werden. Nach der Flockung liegen konstante bzw gute Entwässerungseigenschaften vor. Je nach Zielsetzung von Kläranlage oder Abnehmer des Klärschlammes können hohe Entwässerungsergebnisse oder Einsparungen von Flockungsmittel im Vordergrund stehen. Zur Sicherstellung der Qualität ist ein intelligenter Flitrat- bzw. Zentratsensor (ZS) erforderlich um auch das Entwässerungsaggregat im Blick zu behalten. Dadurch ergeben sich weitere Eingriffsmöglichkeiten zusätzlich zur Schlammkonditionierung. Als Kooperationspartner für dieses Projekt waren die Kläranlage Wolfenbüttel mit Begleitung von Masterarbeiten an der TU Clausthal, der TU Braunschweig, HS Bremen, und weiteren geplant. Zielsetzung für dieses Projekt: --Entwicklung und Erprobung verschiedener Regelungsstrategien für den Zentrifugenbetrieb --Einfließen der Erfahrungen in ein Automatisierungskonzept --Konzeptionierung eines Prognosetools zur Unterstützung des Bedienungspersonals, welches ggf. Vorschläge übergeordnet vergeben kann Erwartungen an das Projekt: 1. je Regelungskonzept eine Reduzierung der polymeren Flockungsmittel um bis zu 25 - 35 % 2. Minimierung der Umweltemission überschüssiger polymerer Flockungsmittel über den Abwasserpfad 3. Minimierung der CO2-Emissionen aufgrund eines 0,5 bis 1 %-Punkte höheren Trockenrückstandes (TR) im entwässerten Schlamm 4. Verringerung der Belastung der Abwasserbehandlung durch eine hohe Entwässerungsqualität (sauberes Filtrat bzw. Zentrat) Eine genaue Bilanzierung der Stoff- und Energieströme sowie eine Quantifizierung der Umweltentlastung für die o.g. Punkte soll im Rahmen des Projektes experimentell untersucht und in Form von CO2-Äquivalenten ermittelt werden. Zur Erreichung dieser Ziele wird beabsichtigt, auf Basis des eigenen Prognosesensors einen 'Zentratsensor' zu entwickeln. Dieser Prototyp soll in der Kläranlage Wolfenbüttel in Kombination mit der bestehenden AMF getestet werden. (Text gekürzt)
Bei der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) von Klärschlamm wird unter Druck und Temperatur innerhalb weniger Stunden eine regenerative Kohle hergestellt. Damit wird gegenüber anderen Klärschlammentsorgungsverfahren eine erhebliche Steigerung der Energieeffizienz und Reduktion der Treibhausgasemissionen erreicht. Die internationale Markteinführung der Technologie ist erfolgt - TerraNova Energy hat 2016 in Jining/China die weltweit erste großtechnische HTC-Anlage in Betrieb genommen, die der Herstellung von HTC-Kohle als Ersatzbrennstoff dient. Beim Verfahren fallen neben der HTC-Kohle große Mengen Prozesswasser an, die dem stark wasserhaltigen Klärschlamm während des Prozesses entzogen werden. Es enthält hohe Konzentrationen an Kohlenstoff und Nährstoffen wie Phosphor und stellt daher einerseits ein großes Nutzungspotential aber ohne weitere Behandlungsschritte andererseits auch eine Rückbelastung des Klärprozesses bei der Integration auf einer Kläranlage dar. Auf Grundlage erfolgsversprechender Voruntersuchungen sollen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit Nutzungspfade für das Prozesswasser entwickelt und im Technikumsmaßstab nachgewiesen werden: - Rückgewinnung von mindestens 50% des im Klärschlamm enthaltenen Phosphors aus dem Prozesswasser und Konditionierung zu einem handelbaren Produkt - Fermentation des an P abgereicherten Prozesswassers zur Erzeugung von Biogas und Untersuchungen zur energetischen Kopplung der Verfahren.
Die bei konventioneller Abwasserbehandlung anfallende Menge von 600t/a an Hydroxidschlamm soll um mindestens 80 Prozent reduziert werden. Das soll durch Einsatz rotierender Membranfilter anstelle der bisher eingesetzten Kammerfilterpresse zur Schlammabtrennung erreicht werden. Dadurch entfaellt die Konditionierung mit grossen Mengen an Eisensalzen und Kalkmilch und damit der Hauptteil des anfallenden Schlammes. In einer zweiten Stufe wird der aus der Filtration mit ca. 15 Prozent Feststoffgehalt entstehende Schlamm einer Trocknung mit entfeuchteter Umluft und Waermerueckgewinnung unterzogen.
Die Gerhard Lang GmbH & Co. KG seit über 100 Jahren im Schrott- und Metall- recycling tätig. Der Schwerpunkt liegt bei der Verarbeitung von Metallabfällen zu hochwertigen Vorprodukten für die Schmelz- bzw. Gießerei-Industrie. Aus verschiedenen Produktionsverfahren der Metallbearbeitung und Oberflächentechnik resultieren Metallschlämme und -stäube mit teilweise hohen Gehalten an hochwertigen Metallen, wie Molybdän, Cobalt, Wolfram, Nickel, Chrom und Titan. Mangels effektiver Recyclingmöglichkeiten werden diese Rückstände vorwiegend als besonders überwachungsbedürftige Abfälle auf Deponien entsorgt bzw. der Verbrennung zugeführt. Im Rahmen des Demonstrationsvorhabens wird eine Produktionsanlage errichtet, mit der diese Metallschlämme und -stäube materialspezifisch erfasst und so konditioniert werden, dass sie als Rohstoffe oder Legierungszuschlag direkt in Schmelzbetrieben eingesetzt werden können. Damit werden nun Kreisläufe geschlossen, Ressourcen geschont und Entsorgungskapazitäten gespart. Insgesamt sollen 3.240 Tonnen hochwertige Metalle aus den Produktionsabfällen zurück gewonnen und zu Briketts verarbeitet werden. Folgende Umweltschutzwirkungen sollen erreicht werden: Die Deponierung metallhaltiger Abfälle wird vermieden. Ressourcenschonung, da die hergestellten Briketts erneut als Legierungsmittel in der Stahlindustrie eingesetzt werden können. Der Energiebedarf ist um ein Vielfaches niedriger als bei der Herstellung von Ferrochrom und Rohnickel. Der Lösemitteleinsatz wird im Kreislauf geführt. Lediglich 2-3 Prozent der eingesetzten Menge müssen wegen Verunreinigungen ausgeschleust werden. Die verunreinigten Lösemittel werden an den Hersteller zurückgegeben oder wiederaufbereitet. Gasförmige Lösungsmittelemissionen treten nicht auf, da enthaltene Dämpfe vor dem Öffnen der Anlage über eine Kältefalle kondensiert werden. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Gerhard Lang GmbH & Co. KG Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: 2005 - 2010 Status: Abgeschlossen
Die Verbandsgemeinde Weilerbach betreibt die Gruppenkläranlage Weilerbach mit einer ursprünglichen Ausbaugröße von 16.500 Einwohnerwerten und einer mittleren Belastung von ca. 24.000 Einwohnerwerten. Die Gruppenkläranlage Weilerbach wurde als aerob stabilisierende Belebtschlammanlage mit einem spezifischen Energieverbrauch von ca. 20 kWh el /(EW*a) betrieben. Ziel des Vorhabens war, einen energieautarken Betrieb der Gruppenkläranlage Weilerbach zu erreichen ohne Zuführung von Strom oder Brennstoffen von außen. Modellhaft sollte so gezeigt werden, dass unter weitest gehender Ausnutzung der Energieeinsparpotenziale und der Optimierung der Faulgasausbeute mittelgroße Kläranlagen energieautark betrieben werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde das Behandlungsverfahren nach einer Konzeption der HYDRO-Ingenieure Energie & Wasser GmbH Kaiserslautern auf eine anaerobe Stabilisierung mit Hochlastfaulung und Nachvergärung umgestellt. Die Nutzung des anfallenden Methangases sollte über Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen. Neben dem Bau der eigentlichen Faulreaktoren wurden weitere verfahrenstechnische und bauliche Maßnahmen realisiert. Die mechanische Reinigungsstufe wurde um eine Sand- und Fettfang-Straße sowie eine Vorklärung erweitert. Die Gasspeicherung und -aufbereitung erfolgt über einen Doppelmembrangasspeicher und Aktivkohlefilter. Das erzeugte Klärgas wird vollständig in einem BHKW verwertet und in elektrischen Strom und Wärme umgewandelt. Der Gesamtstrombedarf sollte weitergehend durch Optimierung der Prozesssteuerung und dem Einsatz von hocheffizienten Motoren minimiert werden. Die Verfahrensumstellung führte durch den reduzierten Gesamtstromverbrauch der Gruppenkläranlage Weilerbach und andererseits durch die energetische Nutzung des anfallenden Klärgases zu einer jährlichen CO 2 -Einsparung von 181,4 Tonnen, bzw. gegenüber dem Referenzjahr 2014 zu einer Reduzierung der CO 2 -Emmision um ca. 73 Prozent. Die zu entsorgende entwässerte Schlammmenge konnte um mehr als 44 Prozent reduziert werden. Vergleichbares gilt für die zu entsorgende Menge an organischer Trockensubtanz, die sich um 35,8 Prozent verringerte. Durch die geringere Schlammmenge hat sich auch der Verbrauch des für die Schlammkonditionierung verwendeten Kalks um 36,8 Prozent verringert. Die GKA Weilerbach steht modellhaft für ca. 50 Prozent von Kläranlagen der Größenklasse 4, die immer noch eine aerobe Stabilisierung praktizieren, im Hinblick auf die anstehende „energetische Wende“ jedoch gehalten sein werden, das Reinigungsverfahren auf eine anaerobe Stabilisierung umzustellen. Sobald die Energieeinsparpotentiale ausgeschöpft sind, wird es darauf ankommen, wie viel Energie maximal erzeugt werden kann. Hier kann anhand der Gruppenkläranlage Weilerbach gezeigt werden, was technisch und mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand möglich ist. Dieses Vorhaben wurde im Förderschwerpunkt „Energieeffiziente Abwasseranlagen“ des Umweltinnovationsprogramms gefördert. Mit dem Förderschwerpunkt wurden innovative Projekte unterstützt, die energetische Ressourcen sowohl bei der Behandlung von Abwasser und Klärschlamm, als auch bei der Eigenenergieerzeugung erschließen. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Verbandsgemeinde Weilerbach Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: 2011 - 2015 Status: Abgeschlossen Förderschwerpunkt: Energieeffiziente Abwasseranlagen
The project aims on precise investigation of the residual organic load, remaining in the paper mills effluents despite of downstream biological treatment steps. Furthermore a new method for determining of the residual organic load is scheduled to be elaborated that allows a practical relevant determination and typical characterisation of treatment plant performance. This method is based on standardized test procedures for determining the biological degradation of organic singles substances. Background / Problem area: The paper making process is associated with intensive water use, since water represents one of its essential production materials. Amount and quality of this resource are basic factors determining potential production capacities and product qualities. However, the ecologically favourable reduction in fresh water consumption achieved in previous years caused a rise in process- and waste water concentrations. The residual organic load is of increasing importance to the further optimisation of water systems, which also includes the integration of biological treatment methods. Until now there has been no specific method which ensures the precise determination of residual loads (residual COD) in papermaking process water and effluents. Objective / Research results: The aim of the project was to develop a method to determine the refractory organic load remaining in papermaking effluents after their biological treatment. This should allow a practice-oriented determination of effluent residual loads and representatively describe the plant operation. The Zahn-Wellens test (static test, organic single component test method) and SCAS test (semi-continuous test) were selected as methodical platforms to determine the aerobic biodegradability. The Zahn-Wellens test is easy to perform and has a shorter duration, while the SCAS test permits the adaptation of active biomass by the daily exchange of tested effluents and corresponds therefore more to the continuous processes in industrial practice. The investigations were accomplished with real media from effluent treatment plants (inflow, activated sludge) and the determined residual loads were compared with corresponding reference values of the plants. The two test methods yielded comparable results, which is why the easier static test principle was used as the basis for method development. Based on the investigation of effluents from 7 treatment plants using different operating principles, varying relevant test parameters, the following optimised test conditions were specified: initial COD concentration: 1000-2000 mg/l; dilution: smaller than 1.5; activated sludge concentration: 1-2 gTS/l; pH: 6.5-7.5; temperature: 20-25 degrees. The test has to be carried out as a repeat determination. In addition a blank value and a reference value are planned for control purposes. The computation of organic residual load, however, will be carried out without blank corrections.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Gesamtprojekt hat die Optimierung und Automatisierung der Klärschlammkonditionierung zum Ziel. In der 1. Projektphase wurde ein online-Klärschlammsenor entwickelt. In der 2. Projektphase sollte die Funktionsweise des Sensors durch weitere Versuche bestätigt und das Gerät aufgrund von Ergebnissen aus Feldversuchen optimiert werden. Parallel dazu sollte ein regelbarer Flockungsreaktor entwickelt werden. In der 3. Projektphase sollten in Feldversuchen Flockungsreaktor und Sensor durch ein Prozessleitsystem verbunden die gesamte Konditionierung gesteuert werden. Das System soll folgende Vorteile erbringen: - verringertes Volumen der zu entsorgenden Klärschlammmenge; - geringerer Einsatz von kostenintensiven und ökotoxikologisch bedenklichen Flockungshilfsmitteln; - verringerter Energiebedarf bei der Verdampfung der Feuchte bei der thermischen Verwertung. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die geplanten Arbeitspakete verteilten sich wie folgt auf die Kooperationspartner: Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Projektphase sollte die AUCOTEAM GmbH den online-Klärschlammsensor optimieren und weiterentwickeln. Ziel war der Nachweis der projektierten Funktionalität unter Praxisbedingungen. Die Optimierung sollte im Bereich der Konstruktion und Gestaltung, der Elektronik sowie der eingesetzten Software durchgeführt werden. Die Optimierungspotenziale sollten in Feldversuchen auf kommunalen Kläranlagen offengelegt werden. Die CUTEC Institut GmbH sollte parallel hierzu durch weitere Versuche mit unterschiedlichen Klärschlämmen die Entwässerung optimieren und die Ergebnisse des Meßsystems mit anderen, üblichen Verfahren und Parametern vergleichen. Zeitgleich sollte ein regelbarer Flockungsreaktor mit bis zu drei Freiheitsgraden entwickelt werden. Der Reaktor wurde bei variablen Volumen- und Stoffströmen einen optimalen Eintrag des Flockungshilfsmittels in die Klärschlämme gewährleisten. In einem letzten Schritt sollten die beiden Systeme 'Klärschlammsensor' und 'Flockungsreaktor' gekoppelt und in Feldversuchen getestet werden. Hierzu war eine Regelstrategie für beide Systeme zu implementieren. Fazit: Das Ergebnis des Projektes ist die Entwicklung eines onlinefähigen Analysegerätes zur Beurteilung von Flockungsprozessen anhand der Flockengrößenverteilung sowie eines zweistufigen variabel regelbaren Flockungsreaktors im Pilotmaßstab für eine Optimierung und Automatisierung der Klärschlammkonditionierung und Entwässerung in einer Kammerfilterpresse. Da die Analyse der Schlammflocken nach der Konditionierung/Flockung erfolgt, wird jede vorhergehende Änderung des Schlamms mit dem Flockungssensor erfasst. Die Analyse des Schlamms nach der Flockung scheint demnach ein sinnvolles Verfahren zu sein, da es die Summe aller Einflussgrößen widerspiegelt. Durch den Einsatz des Kegelrührers mit seiner spezifischen Strömungsausbildung im Kegelspalt ist es möglich, in einem kompakten Apparat hintereinander
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 107 |
| Europa | 4 |
| Kommune | 3 |
| Land | 5 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 38 |
| Zivilgesellschaft | 9 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 108 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 3 |
| Offen | 106 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 98 |
| Englisch | 13 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 3 |
| Keine | 93 |
| Webseite | 14 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 75 |
| Lebewesen und Lebensräume | 87 |
| Luft | 26 |
| Mensch und Umwelt | 109 |
| Wasser | 94 |
| Weitere | 109 |