Vorstellung des Abwasserverbandes Marburg Vorstellung der Kläranlage Marburg Cappel Energieeffizienzstudie für eine KA Leistungen des Auftraggebers

Transkript

1

2 Vorstellung des Abwasserverbandes Marburg Vorstellung der Kläranlage Marburg Cappel Energieeffizienzstudie für eine KA Leistungen des Auftraggebers Vorgehensweise und Datenauswertung Beispiele einiger Sofortmaßnahmen Beispiele einiger kurzfristiger Maßnahmen Beispiele einiger abhängiger Maßnahmen Resultate und Kosten-Nutzen Fazit

3 Abwasserverband Marburg Gegründet 1967 Mitglieder : Stadt Marburg, Gemeinde Cölbe, Gemeinde Weimar 12 Kläranlagen, 16 Pumpwerke, 33 Regenüberlaufbecken, 56 km Abwassersammler Seit 2009 Betriebsführung durch die Stadtwerke Marburg

4 Kläranlage Marburg

5 Zulaufhebewerk mit 4 Förderschnecken 2 ST mit 400 l/s und 2 ST mit je 500 l/s

6 2 Rechenstraßen mit jeweils Grobrechen (40mm) und Feinrechen (3mm)

7 Belüfteter Sandfang mit Fettabscheidung

8 2 Vorklärbecken, V ges.= 1480 m³

9 Kläranlage Marburg - Belebung

10 6 Belebungsbecken mit V ges= m³

11 4 Nachklärbecken, Nutzvolumen m³

12 Nachgeschalteter Festfilter Biopur

13 2 Faultürme mit je 3000 m³ Nutzvolumen

14 Kammerfilterpresse mit 150 Platten

15 Gasspeicher, V= 2500 m³

16 Blockheizkraftwerke (alt) (BHKW) 2 x 120 KWel

17 Überprüfung der vorh. BHKW s auf Wirtschaftlichkeit war notwendig. (u.a. Förderung im Rahmen der KWK bei Eigennutzung und Wirkungsgrad) Ursprünglich geplante Förderung für Studien durch Land Hessen wurde im ersten Anlauf gestrichen. Bei einem anderen Projekt in der Vergangenheit haben sich deutliche Energieeinsparungen ergeben. Daher Auftrag für Studie auch ohne Fördermöglichkeit.

18 Kläranlage Marburg-Cappel Strombezug und Stromerzeugung Stromerz. BHKW Stromzähler Strombezug nach Aufzeichnung eon Strombezug (Aufzeichnung eon) und Stromerzeugung Stromerzeugung/Verbrauch [kwh] Jan Feb März Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

19 Energieverbrauch und Energieverbrauchskosten Strombezug Eon: Erzeugter Strom BHKW s: kwh kwh Summe Strombezug + erzeugter Strom: kwh Bruttostromkosten (einschl. Netzgebühr) ca.: Strompreis 2010: 14,8 ct/kwh In 2011 Erhöhung um 1,4 ct/kwh Strompreis für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung: 16,5 ct/kwh

20 Erforderliche Leistungen des Auftraggebers Beschreibung der Anlage Bemessung und Auslastung klären, (Entwürfe, Genehmigungen, Pläne) Betriebsweise beschreiben, - Betriebsanleitung - Daten aus dem Betriebstagebuch bereitstellen: u.a. Schlamm, Faulgasanfall, Faulgasverwertung, Wärmebilanz. Daten aus den EKVO-Berichten: Zu-Ablauf Konzentrationen, Abwassermengen, Betriebsmittel

21 Erforderliche Leistungen des Auftraggebers Maschinendaten Kataster sämtlicher Aggregate erstellen mit Leistungsangaben Stromverbräuche oder Betriebsstunden aller Aggregate ermitteln Möglichst detaillierte Übersicht über Stromherkunft und Verteilung.

22 Kläranlage Marburg-Cappel Eckdaten Belastung

23 Kläranlage Marburg-Cappel Gasbilanz

24 Kläranlage Marburg-Cappel Gasbilanz (2) m3/monat Semesterferien Semesterferien Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Gasanfall gesamt gemessen (m3) Gasverbrauch BHKW 1 (m3) Gasverbrauch berechnet aus Einzelmessungen (m3) Gasverbrauch Heizung (m3) Gasverbrauch BHKW 2 (m3)

25 Energiecheck

26 Energieverbrauch nach Anlagenteilen

27 Vergleich des Ist-Zustandes mit Standards Toleranzwert Zielwert GK 4/5 Orientierungswerte der jeweiligen Größenklasse Kläranlage Marburg-Cappel % der % Angaben der Anlagen kwh/ew*a 27 kwh/ew*a 40 kwh/ew*a 49 kwh/ew*a 71 kwh/ew*a Größenklasse 1 Größenklasse 2 Größenklasse 3 Größenklasse 4 Größenklasse DWA Leistungsvergleich Ba.-Wü Stromverbrauch in kwh/(ew in kwh/(ew*a) *

28 Anlagenspezifische Idealwerte nach geplantem DWA A 216 Einsparpotenzial

29 Maßnahmen Sofortmaßnahmen Kurzfristige Maßnahmen Abhängige Maßnahmen

30 Sofortmaßnahme: Taktung der Rührwerke in der Verteilerrinne Jetziger Energiebedarf: kwh/a Einsparung: kWh/a entspricht: /a Ersparnis Vorh. 5 Rührwerke mit je 1,5 kw Energieeintrag vorh.= 11,6 W/m³ Zielwert = 2 2,5 W/m³

31 Sofortmaßnahme: Ausserbetriebnahme Faulschlammentgasung Jetziger Energiebedarf: ca kWh/a Einsparung: kwh/a entspricht: 7800 /a Ersparnis In 2010 wurde die Vakuumentgasungsanlage versuchsweise außer Betrieb genommen. Eine Veränderung in der Entwässerbarkeit auf der Kammerfilterpressewurde nicht festgestellt, Der mögliche Grund ist auf verfahrenstechnische Veränderungen zurückzuführen: Konditionierung des Klärschlamms auf der Kammerfilterpresse nicht mehr mit Kalk Eisen sondern durch Polymere..

32 Sofortmaßnahme: Tausch von Probenahmepumpen gegen Messsonden NEU Einsparung: kwh/a entspricht: /a Ersparnis Kosten: ca ALT

33 Sofortmaßnahme: Reduzierung des Ventilators der Abluftanlage Jetziger Energiebedarf: ca kwh/a Einsparung: kwh/a entspricht: /a Ersparnis Reduzierung der Drehzahl des Abluftventilators von 50 Hertz auf 25 Hertz ist eine Einsparung ca. 5 kw/h möglich. Der Volumenstrom ist noch ausreichend um Geruchbelästigungen zu verhindern. Während der Arbeitszeit wird der Lüfter mit großer Leistung betrieben.

34 Kurzfristige Maßnahme: Bau eines neuen BHKW`s Nach Planung wird nun statt der beiden 120 KW BHKW`sein 260 KW BHKW gebaut und das jüngere der beiden vorhandenen BHKW bleibt weiterhin angeschlossen um Gasspitzen abzufahren. Jetzige Energieerzeugung: ca kwh/a Erhöhung der Stromerzeugung mit neuem BHKW: kwh/a Einsparung durch Erhöhung der Eigenproduktion: /a zuzüglich KWK Zulage: /a Kosten für den Neubau:

35 Kurzfristige Maßnahme: Rohwasserpumpen Biopur mit FU`s umrüsten Die Durchströmungsgeschwindigkeit der Filter wird in einem Programm ermittelt und die Wassermenge mit einer Drosselklappe in der Pumpenleitung entsprechend eingestellt. Die so eingedrosselte Pumpe läuft dann nicht mehr im Betriebspunkt der Kennlinie Jetziger Energiebedarf: ca kwh/a Einsparung: ca kwh/a entspricht: ca /a Ersparnis Investitionskosten:

36 Kurzfristige Maßnahme: Austausch der Membranbelüfter NEU Jetziger Energiebedarf: ca kwh/a Einsparung: ca kwh/a entspricht: ca /a Ersparnis Investitionskosten: ALT

37 Kurzfristige Maßnahme: Stossbelüftung in der Belebung 3-6 Jetziger Energiebedarf: ca kwh/a Einsparung: ca kwh/a entspricht: ca /a Ersparnis Da die Belebungsbecken 3 6 flächendeckend mit Belüftern ausgerüstet sind, können die Rührwerke komplett ausgeschaltet und durch eine Stoßbelüftung ersetzt werden. Dazu werden die Blendenregulierschieber im Abstand von min für ca Sekunden voll geöffnet um den Belebtschlamm in Schwebe zu halten. Die Taktzeiten sind entsprechend dem Absetzverhalten des Schlammes variabel gehalten.

38 Abhängige Maßnahme: Optimierung der Nachklärbecken Einsparung: ca kwh/a entspricht: ca /a Ersparnis Investitionen: Mit Strömungssimulation insgesamt ca Verbesserung der Absetzeigenschaften durch Ausbildung Flockenfilter Erhöhung TS-Gehalt in der Belebung Erhöhung Reinigungsleistung Belebung, dadurch Entlastung Biofilter Reduzierung Rücklauf- und Überschussschlammmengen führt zu Energieeinsparung

39 Resultate im Überblick

40 Kennwerte nach Umsetzung der Maßnahmen

41 Abschließende Bewertung der Kläranlage Marburg Die gesamten erforderlichen Maßnahmen amortisieren sich innerhalb von etwa 2 Jahren. Bei den Energiekennwerten für die Faulgasverstromungund den Eigenversorgungsgrad werden die Idealwerte erreicht oder sogar übertroffen. Der Stromverbrauch der biologischen Stufe bleibt noch relativ hoch, nicht zuletzt durch den energieintensiven Betrieb der Biopur-Anlage. Mittelfristig muss versucht werden, durch stärkere Verlagerung des Stickstoffabbaus in die konventionelle Belebung die Biopur-Anlage zu entlasten und somit vermehrt im Bypass zu betreiben.

42 Berechnete Stromeinsparung und tatsächlicher Strombezug KA Marburg-Cappel Versuche mit Bypass-Betrieb, Biopur-Anlage erste Sofort- Maßnahmen 8/11 bis 1/12 Neues BHKW Juli geplant Sofortmaßnahmen: 19 MWh/m Zusätzliche Stromproduktion BHKW: 52 MWh/m Austausch Belüftermembran: 13 MWh/m FU-Regelung Pumpen Biopur: 22 MWh/m Stillegung Trafos : 7 MWh/m 0 Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan Mrz Mai Jul Verbrauch (kwh) Betrag (Euro/Monat)

43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit