Klärschlammbehandlung in Frankfurt/Main - von der Studie zur … · 2019. 4. 9. · Werner...

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

Fließschema Schlammentwässerungs- und -verbrennungsanlage SEVA


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


? Zukunft


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?


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


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


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


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


Variante 1

Klär- schlamm

Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung

Asche zur Verwertung


Variante 2

Klär- schlamm

Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung


Trocknung


Variante 4

Klär- schlamm

Faulung Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung


Trocknung


Variante 5

Klär- schlamm

Faulung Entwässerung Mitverbrennung Braunkohle/MVA

Transport


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


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


Bewertung der Varianten bezüglich Ökonomie: Die Varianten wurden bewertet hinsichtlich: Investitionskosten Betriebskosten Preisabhängigkeit (Sensitivitätsanalyse)


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)


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


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


Variante 4

Klär- schlamm

Faulung Entwässerung Monoklärschlamm-verbrennung


Trocknung


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.


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


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


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


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


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


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


Grundriss Entwurf:


Ansicht Entwurf:


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 ?


Danke für Ihr Interesse


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