Klärschlammbehandlung in Frankfurt/Main - von der Studie zur … · 2019. 4. 9. · Werner...
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Klärschlammbehandlung in Frankfurt/Main - von der Studie zur Umsetzung -
Dipl.-Ing. Werner Kristeller
Betriebsleiter, Stadtentwässerung Frankfurt am Main
Gliederung: Ausgangssituation Frankfurt am Main Grundsatzstudie Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main Stand der Planung Ausblick
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung -
Abwasserbehandlung für Stadtgebiet und Umland
2 Abwasserreinigungs-
anlagen ca. 2 Mio. EW ca. 100 Mio. m3/Jahr Schlammentwässerungs-
und -verbrennungsanlage SEVA für Rohschlamm
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausgangssituation Frankfurt am Main
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausgangssituation Frankfurt am Main
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausgangssituation Frankfurt am Main
Fließschema Schlammentwässerungs- und -verbrennungsanlage SEVA
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausgangssituation Frankfurt am Main
Kennzahlen der SEVA Inbetriebnahme 1981 Verarbeitete Schlammmenge ca. 1.500.000 m3/a
ca. 40.000 t Feststoff/a Reststoff Asche ca. 10.000 t/a Erzeugte Dampfmenge ca. 80.000 t/a Kraft-Wärme-Kopplung Energieerzeugung ca. 17 Mio. kWh/a Allgemeiner Zustand: Anlage erfüllt alle gesetzlichen Anforderungen, Energie wird genutzt Anlage ist aber ca. 30 (heute 35) Jahre alt und erneuerungsbedürftig
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? Zukunft
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausgangssituation Frankfurt am Main
Klärschlammbehandlung in 5 - 10 Jahren?
Randbedingungen:
Veränderungen der rechtlichen Vorgaben? Stand der Technik für Behandlung nach Auslauf der ARA? Möglichkeiten der Energiegewinnung und steuerliche Förderungen? Ökologische Gesamtbetrachtung unterschiedlicher Varianten? Ökonomische Gesamtbetrachtung unterschiedlicher Varianten?
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Situation in Deutschland 2009 und heute:
Überwiegend Klärschlammfaulung und
anschließend Verbrennung : Tendenz zunehmend anschließend landwirtschaftliche Verwertung : Tendenz
abnehmend Vergleichbare Städte prüften ebenfalls Entsorgungskonzepte Behandlung bei Erfahrungsaustauschen Fazit: Entscheidung für eine gemeinsame ortsunabhängige
Grundsatzstudie
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausgangssituation Frankfurt am Main
Grundsatzstudie „Zukunft der Klärschlammbehandlung“
Beteiligte Städte Augsburg Karlsruhe Stuttgart Mannheim München
Zürich Frankfurt am Main
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Auftrag nach Teilnahmewettbewerb an eine Planungsgemeinschaft:
Dr. Born - Dr. Ermel GmbH, Achim (Recht, Ingenieurtechnik und Ökonomie) Institut für Energie und Umweltforschung GmbH, Heidelberg (Ökologie) Prof. Dr.-Ing. Cornel, iwar, Techn. Universität Darmstadt (Wissenschaftliche Betreuung) Bearbeitung 2009
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Bewertung der Rahmenbedingungen:
Zusammenstellung einschlägiger Gesetze, Verordnungen
(WHG, BImSchG, BImSchV, TA-Luft, KrW-/AbfG, EEG, BBodSchG etc.) zu erwartende Veränderungen, Planungshorizont ca. 10 Jahre steuerrechtliche Aspekte, Fördermöglichkeiten insbesondere bei der Energiegewinnung
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Bewertung verschiedener Verfahrenskombinationen und wesentlicher Kriterien:
Stand der Technik, Vor- und Nachteile der Verfahren Entsorgungssicherheit Möglichkeiten der Energienutzung Flexibilität für zukünftige Entwicklungen Wirtschaftlichkeit (Investitionskosten und Betriebskosten)
Umwelteinwirkungen mit medienübergreifenden Ansatz Erstellung von Stoff- und Energiebilanzen
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Variante 1
Klär- schlamm
Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung
Asche zur Verwertung
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Variante 2
Klär- schlamm
Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung
Asche zur Verwertung
Trocknung
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Variante 4
Klär- schlamm
Faulung Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung
Asche zur Verwertung
Trocknung
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Variante 5
Klär- schlamm
Faulung Entwässerung Mitverbrennung Braunkohle/MVA
Transport
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Bewertung der Varianten bezüglich Technik: Die bei den einzelnen Varianten notwendige technische Ausrüstung wurde bewertet nach: Komplexität der Anlage Anlagengröße / Flächenbedarf Möglichkeit für eine Phosphorrückgewinnung
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Bewertung der Varianten bezüglich Betrieb: Der Betrieb der einzelnen Varianten wurde bewertet hinsichtlich: Personalaufwand / Überwachung / Wartungsaufwand Betriebssicherheit Betriebsmittelverbrauch Energieverbrauch Rückkopplung auf bestehende Abwasserbehandlung Entsorgungsmengen Entsorgungssicherheit
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Bewertung der Varianten bezüglich Ökonomie: Die Varianten wurden bewertet hinsichtlich: Investitionskosten Betriebskosten Preisabhängigkeit (Sensitivitätsanalyse)
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Bewertung der Varianten bezüglich Ökologie: Die ökologischen Wirkungen der einzelnen Varianten auf die Umwelt wurden mit der Methode der Ökobilanz bewertet. Die Ökobilanz erfasst und bewertet alle direkt und mittelbar verbundenen Wirkungen auf die Umwelt. Negative Wirkungen entstehen durch Verbräuche und Emissionen, Positive Wirkungen entstehen durch Einsparungen und Substitutionen primärer Ressourcen (z.B. Einsatz von Steinkohle als Brennstoff)
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Bewertungsmatrix Abschließende Zusammenfassung mit Bewertungsmatrix. Als Ergebnis erhält man eine Rangfolge der Varianten. Das Gesamtergebnis setzt sich zusammen aus den detaillierten Bewertungen und Wichtungen der Hauptkriterien: Gesetzliche Rahmenbedingungen Technik Betrieb Ökonomie Ökologie
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Ergebnisse der Studie: Günstigste Variante: Nr.4 Klärschlammfaulung Klärschlammentwässerung und – trocknung Monoverbrennung hohe Betriebs- und Entsorgungssicherheit beste energetische Nutzung durch internen Verbund ökologisch besser als Varianten mit Mitverbrennung günstigste Gesamtkosten je Tonne Klärschlamm hohe Flexibilität für zukünftige Entwicklungen geringe Kostensensitivität
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Variante 4
Klär- schlamm
Faulung Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung
Asche zur Verwertung
Trocknung
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Grundsatzstudie
Übertragung der Ergebnisse auf ARA Frankfurt Beauftragung einer Machbarkeitsstudie Anfang 2010 Aufgabenstellung: Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten räumliche Integration in bestehende ARA Sindlingen Wechselwirkungen auf Abwasserreinigungsprozess Flächenverfügbarkeit Realisierungsschritte und Zeitbedarf Kosten
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main
Ergebnisse: Günstigste Lösung bleibt die Vorzugsvariante der Grundsatzstudie
Klärschlammfaulung, Klärschlammentwässerung und –trocknung, Monoverbrennung
Die Energieausnutzung wird gegenüber heute weiter erhöht durch eine Kombination aus Faulgasnutzung, Blockheizkraftwerk und Dampfturbine mit Abwärme aus Verbrennung
Integration in Abwasserreinigung der ARA Sindlingen ist machbar Flächen stehen zur Verfügung Bestehende Genehmigung der SEVA kann mit benutzt werden
(gegebenenfalls) Die Verbrennungskapazität kann gegenüber Bestand deutlich
verringert werden.
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Machbarkeitsstudie für Frankfurt am Main
Ergebnisse: Hohe Entsorgungssicherheit bei gleichzeitig bestmöglicher
Energieausnutzung durch Verfahrensverbund Hohe Flexibilität für zukünftige Entwicklungen,
z.B. Rückgewinnung von Phosphor aus der Asche Wirtschaftlichste Lösung Schrittweise Realisierung ist möglich und auch sinnvoll Zeitbedarf bis zur letzten Maßnahme mind. 10 Jahre Investitions- und Folgekosten gedeckt im Gebührenhaushalt
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Weiterer Ablauf: 1. Phase: Planung und Neubau der Klärschlammfaulung mit
BHKW zur Energiegewinnung und einer Prozesswasserbehandlungsanlage mit Deammonifikation
2. Phase: zeitversetzt Beginn der Planung für die
Klärschlammverbrennung mit Klärschlammtrocknung Politische Grundsatzentscheidung zu dem Gesamtkonzept im
Sommer 2012 durch Betriebskommission
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Weiterer Ablauf: VOF – Verfahren für Vergabe der Planungsleistungen für die
Klärschlammfaulung mit Vorbereitung ab Anfang 2012 Präqualifikation und Angebote bis Frühjahr 2013, auf Basis HOAI
2009 Regierungsentwurf zur Novelle der HOAI mit Inkrafttreten im
Sommer 2013 Grundlegende Überarbeitung Generalplanervertrag zur Anpassung
an HOAI 2013 Beauftragung Planung Frühjahr 2014 an Planungsgemeinschaft
Dr. Born - Dr. Ermel GmbH, Achim, Obermeyer Planen + Beraten GmbH
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Stand der Planung : Vorplanung abgeschlossen, Entwurfsplanung in Bearbeitung Anlagenteile der Klärschlammfaulung: Faulbehälter Maschinelle Schlammentwässerung Prozesswasserbehandlung (Reduzierung Stickstoff) Gasspeicher mit Gasfackeln Gasaufbereitung Gasverwertung (Strom und Wärme) Abluftbehandlung Technikgebäude
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Vorplanung mit untersuchten Varianten: Thermodruckhydrolyse - Erhöhung der Gasausbeute und
Entwässerbarkeit, Hygienisierung Schlammzerkleinerer oder Schlammsiebung - Reduzierung von
Störstoffen und Verzopfungen Rohschlamm-, Überschussschlamm- oder Kreislaufeindickung
des Schlamms - Reduzierung der Faulbehältergröße Maschinelle Schlammeindickung mit Zentrifugen, Bandfilter oder
Schneckenpressen Maschinelle Schlammentwässerung mit Zentrifugen, Bandfilter,
Schneckenpressen, Kammer- oder Schlauchfilterpressen Schlammsilos mit -verladung in Stahl- oder Stahlbeton-Bauweise
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Fortsetzung untersuchte Varianten: Prozesswasserbehandlung mittels SBR oder Durchlaufverfahren
oder technischem Verfahren (Ammoniak-Strippung) Faulgasverwertung mit BHKW-Anlage, Heizkessel mit/ohne
Biomethangasaufbereitung Faulgasspeicherung in Null-, Nieder- oder Hochdruckgasspeichern Anordnung von Trafo-, Mittel- und Niederspannungsanlagen
zentral oder dezentral
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Weiterer Ablauf und Kostenschätzung: Entwurfs- und Genehmigungsphase: 2015 bis 2017 Ausführungsplanung, Ausschreibung und Vergabe: 2017 bis 2019 Baurealisierung mit Inbetriebnahme: 2019 bis 2022 Vorläufige Kostenberechnung für Preisstand 2019: 130 Mio. EUR
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Grundriss Entwurf:
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Ansicht Entwurf:
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Stand der Planung
Ausblick: Planung Klärschlammfaulung ist auf gutem Weg Für Klärschlammverbrennung ist VOF - Verfahren für
Planungsleistungen begonnen, Präqualifikation ist abgeschlossen Auftragsvergabe Sommer 2016 Planung, Ausschreibung und Bau mit Inbetriebnahme 2022
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausblick
Ausblick: Planung Klärschlammfaulung ist auf gutem Weg Für Klärschlammverbrennung ist VOF - Verfahren für
Planungsleistungen begonnen, Präqualifikation ist abgeschlossen Auftragsvergabe Sommer 2016 Planung, Ausschreibung und Bau mit Inbetriebnahme 2022 ?
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausblick
Danke für Ihr Interesse
Klärschlammbehandlung in Frankfurt am Main - von der Studie zur Umsetzung - Ausblick