Klärtechnische Berechnung Kläranlage Plütscheid 01 310 E + EW · = 4,93 kg/h . Erforderliche...

Klärtechnische Berechnung

Kläranlage

Plütscheid 01

310 E + EW

Anlage 9 Seite 1 von 21

1. Grunddaten

Anschlusswert: 310 Einwohner

Interne Rückbelastung: 23 Einwohnergleichwerte

1.1 Abwasserzufluss

Kommunales Abwasser

Spezifischer Schmutzwasseranfall: wS,d = 125,00 l/(E*d)

QS,aM = EZ * wS,d

86400

Schmutzwasserabfluss im Jahresmittel: 0,45 l/s

1,61 m3/h

Spezifischer Fremdwasseranfall: qf = 75,00 %

Stundenmittel für Fremdwasser: 24,00 h/d

Fremdwasseranfall: QF,aM = 0,34 l/s

= 1,21 m3/h

Trockenwetterabfluss im Jahresmittel: QT,aM = 0,78 l/s

2,83 m3/h

67,81 m3/d

Divisor für die Tagesspitze: xQmax = 8,17 h/d

QT,h,max = QF,aM + 24 * QS,aM

xQmax

Tagesspitze bei Trockenwetter im Jahresmittel: QT,h,max = 1,65 l/s

5,95 m3/h


Entwässerung im Mischsystem

Faktor für Mischwasserzufluss: fS,QM = 7,50

QM = fS,QM * QS,aM + QF,aM l/s

Mischwasserabfluss: QM = 3,70 l/s

13,32 m3/h

1.2 Abwasserverschmutzung

Die stündlichen Mengen sind mit den Stundenmitteln für Schmutzwasser und Fremdwasser berechnet.

Abwasserverschmutzung

g/(E*d) kg/d mg/l

BSB5-Kommunal 60,00 18,60 274,29

TSo-Kommunal 70,00 21,70 320,00

TKN-Kommunal 11,00 3,41 50,29

P-Kommunal 1,80 0,56 8,23

1.3 Interne Rückbelastung

Stundenmittel für interne Rückbelastung: 8,0 h/d

Berechnen der Trübwassermengen

BSB5-Fracht: 18,60 kg/d

ÜS-Produktion (Abschätzung): 1,00 kgTS/kgBSB5

Überschussschlammmenge (Abschätzung): 18,60 kgTS/d

TS im Überschussschlamm: 10 kg/m³

Überschussschlamm (Abschätzung): 1,86 m³/d

TS nach Entwässerung: 40 kg/m³


Trübwassermenge: 1,40 m³/d

Konzentrationen und Frachten

mg/l kg/d

BSB5-Rückbelastung 1.000,00 1,40

CSB-Rückbelastung 2.000,00 2,79

TKN-Rückbelastung 200,00 0,28

NO3-Rückbelastung 0,00 0,00

P-Gesamt-Rückbelastung 50,00 0,07

1.4 Gewähltes Verfahren

Berechnungsverfahren

- Berechnung der Biologie nach DWA A226

- Berechnung der Nachklärung nach DWA A226

Reinigungsverfahren

- Belebungsverfahren

- Simultane aerobe Schlammstabilisierung

- Intermittierende Denitrifikation

- Getrennte Umwälzung und Belüftung

Gewählte Bauform

- Trichterbecken

- Ringförmig um die Nachklärung angeordnete Belebung

2. Biologische Stufe

2.1 Belebungsbecken

Belebungsanlage mit intermittierender Denitrifikation


Die Belüftung wird intermittierend betrieben.

Abwasserverschmutzung

g/(E*d) kg/d mg/l

BSB5-Kommunal 60,00 18,60 274,29

BSB5-Rückbelastung 1,40 1.000,00

BSB5-Gesamt 20,00 288,91

TSo-Kommunal 70,00 21,70 320,00

TSo-Gesamt 21,70 313,55

TKN-Kommunal 11,00 3,41 50,29

TKN-Rückbelastung 0,28 200,00

TKN-Gesamt 3,69 53,30

P-Kommunal 1,80 0,56 8,23

P-Rückbelastung 0,07 50,00

P-Gesamt 0,63 9,07

Qd,konz: 69,21 m3/d

Dimensionierung der Belebung

Schlammbelastung: BTS = 0,03 kgBSB5/(kg*d)

Trockensubstanzkonzentration: TSBB = 3,36 kgBSB5/(m³*d)

Raumbelastung: BR = 0,12 kgBSB5/(m³*d)

Überschußschlammproduktion aufgrund der Phosphatelimination: üsP = 0,080 kgTS/kgBSB5

ÜSP = 1,60 kgTS/d

Ergebnis der Bemessung

Spezifische Überschussschlammproduktion: üsC+üsP = 1,08 kgTS/kgBSB5


ÜSC+ÜSP = 21,59 kgTSBSB5

Schlammalter:

tTS = Bd,BSB5ÜSB*BTS

tTS = 20,000,66

= 25,00 d

Schlammmenge:

MTSBB = tTS * ÜSd = 539,87 kg

XCSB,ÜS = XCSB,inert,ZB + XCSB,BM + XCSB,inert,BM [mg/l]

XCSB,BM = CCSB,abb,ZB * Y + CCSB,dos * YCSB,dos

1 + b * tTS * FT

[mg/l]

Vergleich Sauerstoffzehrung zu Sauerstoffangebot:

Erforderliches Volumen: Vmin

Vmin = MTSBBTSBB

Vmin = 539,93,36

= 169,60 m3

fBB = 547 l/EW

davon anaerobes Volumen aufgrund biologischer Phosphatelimination: 8,92 m³

Anaerobe Kontaktzeit: 1,00 h

Gewählte Abmessungen des Belebungsbeckens

Außendurchmesser: DBBa = 8,00 m

Innendurchmesser: DBBi = 5,25 m

Wassertiefe: WT = 5,10 m

Volumen: VBB = 202,36 m³


Volumen (pro Einwohnergleichwert): 652,77 l/EW

Aufenthaltszeit

Rücklaufverhältnis bei Trockenwetter: RV(Qt) = 1

Trockenwetterzufluss: Qtd = 69,21 m³/d

tRmin = VBB

Qtd*(1+RV) = 1,462 d

= 35,09 h

Nachweis

Raumbelastung (ohne Anaerobvolumen):

BR = 20,00 kgBSB5/d

193,44 m³ = 0,103 kg/(m³*d)

Raumbelastung (mit Anaerobvolumen):

BR = 20,00 kgBSB5/d

202,36 m³ = 0,099 kg/(m³*d)

Schlammbelastung (ohne Anaerobvolumen):

BTS = 0,103 kgBSB5/(m³*d)

3,36 kg/m³ = 0,031 kg/(kg*d)

Schlammbelastung (mit Anaerobvolumen):

BTS = 0,099 kgBSB5/(m³*d)

3,36 kg/m³ = 0,029 kg/(kg*d)

2.1.3 Sauerstoffbedarf / Intermittierende Denitrifikation

Die Berechnung des Sauerstoffbedarfs erfolgt nach DWA A 226.:


Sauerstofflast nach DWA A 226: OB = 2,50 kgO2/kgBSB5

Erforderliche Sauerstoffzufuhr unter Betriebsbedingungen in belebtem Schlamm:

alpha-OC = alpha-SOTR = OB * Bd,BSB

24

Intermittierende Denitrifikation:

alpha-OC = \alpha-SOTR = OB * Bd,BSB

24 * (1-tD/(tD+tN))

alpha-OC = alpha-SOTR = 2,5 * 19,99524 * (1-0,35)

= 3,20 kg/h

Sauerstoffzufuhr in Reinwasser unter Standardbedingungen:

Sauerstoffzufuhr - belebter Schlamm/Reinwasser: = 0,65 kgO2/kgBSB5

OC = SOTR = alpha-OC

alpha

OC = SOTR = 3,200,65

= 4,93 kg/h

Erforderliche stündliche Luftmenge

Eintragstiefe: He = 4,80 m

Sauerstoffausnutzung (Getrennte Umwälzung und Belüftung):

in Reinwasser unter Standardbedingungen: SSOTR = 18,00 gO2/(Nm³*m)

Erforderliche stündliche Luftmenge:

QL,St = OC * 1000

SSOTR * He


QL,St = 4,93 * 1000

18 * 4,8 = 57,10 m³/h

Druckverlust in den Leitungen: 150,00 mbar

Gegendruck für die Auslegung der Gebläse: 630,00 mbar

2.1.4 Technische Ausrüstung

Belebungsbecken

Belüftung

Verdichter: Drehkolbengebläse

Gebläse: Gebläseauswahl 1

Maschinendaten

Anzahl der Aggregate: 1 Stück

Fördermenge je Aggregat pro Becken: 78,00 m³/h

Fördermenge Gesamt pro Becken: 78,00 m³/h

Fördermenge Gesamt (1 Becken): 78,00 m³/h

Nennleistung: 4,00 kW

Leistungsaufnahme: 3,10 kW

Gegendruck: 700,0 mbar

Belüftung: Membranbelüfter

Maximale Belüfterbeaufschlagung: 12,00 m³/(m*h)

Notwendige Gesamtlänge: 6,50 m

Anzahl Belüftergitter: 2 Stück

Anzahl Belüfterkerzen je Gitter: 4 Stück

Effektive Belüfterlänge, je Kerze: 1,00 m

Effektive Gesamtlänge: 8,00 m


Umwälzaggregate

Notwendiger spezifischer Energieeintrag: 3,00 W/m³

Notwendiger Energieeintrag: 607 W

Maschinendaten




Rührwerksdurchmesser: 370,0 mm

2.1.6 Phosphatelimination

Biologische Phosphatelimination (Auslegung): 50 %

Ermittlung der zu fällenden Phosphatfracht

Zulaufende Fracht: 0,63 kg/d

In die Biomasse eingebauter Phosphor XP,BM: 0,005 kg/kg

Vermehrte biologische P-Elimination XP,bioP: 50,000 kg/kg

Ablaufende P-Fracht (1,0 mg/l): 0,07 kg/d

Zu fällende P-Fracht (Auslegung): 0,25 kg/d

Erforderliche tägliche Fällmittelmenge

Fällmittel: AlCl3

Molverhältnis: = 1,50 molAl/molP

Verhältnis der Molekulargewichte: Al/P = 0,87

Notwendige Aluminiummenge (Auslegung): PO4-P * Al/P * = 0,32 kg/d


Tägliche Dosiermenge (40 % Aluminiumchloridlösung): 3,96 kg/d

Dichte der Lösung: = 1,50 kg/l

Erforderliche Aluminiumsalzmenge (Auslegung): 2,64 l/d

Überschussschlammanfall aufgrund der Phosphatelimination

Spezifischer Überschussschlammanfall (gesamt): ÜSp = 0,080 kgTS/kgCSB

Spezifischer Überschussschlammanfall (biologische P-Elimination, 3 gTS/gbioP): 50,000 kgTS/kgCSB

Täglicher Überschussschlammanfall: 1,60 kg/d

Anteil der TS am Belebtschlamm: TSp = 0,25 kg/m³

2.2 Vertikal durchströmtes Nachklärbecken

2.2.1 Baulicher Teil

Die Berechnung erfolgt nach Arbeitsblatt A226.

Abwasserzufluss

m³/d m³/h l/s

Schmutzwasser Qh 38,75 4,74 1,32

Fremdwasser Qf 29,06 1,21 0,34

Trockenwetter Qt 69,21 5,95 1,65

Regenwetter Qm 13,32 3,70

Trübwasser 1,40 0,17 0,05

Maximale Schlammvolumenbeschickung: qSVmax = 650,0 l/(m²*h)

Schlammvolumenindex: ISV = 125,0 ml/g

Rücklaufverhältnis: RV = 0,50


Eindickzeit: tE = 2,00 h

Räumfaktor: fR = 1,00

Vergleichsschlammvolumen: VSV = TSBB * ISV = 420,0 ml/l

TSBB = RV * TSRS

1 + RV

Trockensubstanzkonzentration: TSBB = 3,36 kg/m³

TS-Konzentration an der Beckensohle: TSBS = 10,08 kg/m³

TS-Konzentration im Rücklaufschlamm: TSRS = 10,08 kg/m³

Berechnung der Oberfläche

Maximale Flächenbeschickung: qAmax

qA = qSV

TSBB * ISV

qA = 650

3,36*125

qAmax = 1,55 m/h

Erforderliche Oberfläche:

ANB = Qbem

qA

ANB = 13,321,55

Erforderliche Oberfläche: ANB = 8,72 m²

Durchmesser des Zulaufdükers: dDüker = 0,61 m

Zusätzliche Oberfläche des Zulaufdükers: ADüker = 0,29 m²

Erforderliche Gesamtoberfläche: ANB,theo = 9,01 m²

Erforderlicher Durchmesser: DNB,theo = 3,39 m

Gesamthöhe: hges = 5,34 m


Zylinderhöhe: hz = 1,00 m

Trichterhöhe: ht = 4,34 m

Gewählte Abmessungen

Gewählter Durchmesser: DNB = 5,25 m

Gewählte Gesamtoberfläche: ANBges = 21,65 m²

Gewählte Oberfläche Nachklärbecken: ANB = 21,36 m²

Berechnung der Wassertiefe

Höhe des trichterförmigen Teils: ht = 4,20 m

Unterer Trichterdurchmesser: 0,40 m

Höhe des zylindrischen Teils: hz = 0,88 m

Trichterwinkel: = 60 °

Gesamthöhe: h = 5,08 m

Volumen (ohne Einlaufdüker): VNB = 51,40 m³

Nachweis der Aufenthaltszeit: VNB/Qm = 3,81 h

2.2.2 Technische Ausrüstung

Nachklärbeckenzulauf

Tauchrohre

Anzahl der Tauchrohre: 4 Stück

Länge eines Tauchrohres: 1,9 m

Gesamtlänge der Tauchrohre: 7,5 m

Abstand der Löcher: 57,5 cm

Durchmesser der Löcher: 25,0 mm

Anzahl der Löcher: 13 Stück

Gesamtoberfläche der Löcher: 63,8 cm²


Durchmesser der Tauchrohre: 100,0 mm

Gesamtquerschnitt der Tauchrohre: 314,2 cm²

Fließgeschwindigkeit in den Tauchrohren: 0,1 m/s

Ablaufrohr

Fließgeschwindigkeit: 1,0 m/s

Durchmesser des Ablaufrohres: 69 mm

2.3 Rücklaufschlammpumpwerk

Abwasserzufluss

m³/d m³/h l/s

Schmutzwasser Qh 38,75 4,74 1,32

Fremdwasser Qf 29,06 1,21 0,34

Trockenwetter Qt 69,21 5,95 1,65

Regenwetter Qm 13,32 3,70

Trübwasser 1,40 0,17 0,05

Bemessungswerte

Maximales Rücklaufverhältnis bei Regenwetter: 1,00

Maximaler Rücklaufschlammförderstrom bei Regenwetter: 13,32 m³/h

Maximales Rücklaufverhältnis bei Trockenwetter: 1,12

Maximaler Rücklaufschlammstrom bei Trockenwetter: 6,66 m³/h

Dimensionierung Förderaggregate

Maximales Rücklaufverhältnis: 1,50

Maximaler Rücklaufschlammstrom: 19,98 m³/h

Förderaggregat: Kreiselpumpe


Maschinendaten


Fördermenge je Aggregat: 14,54 m³/h



Förderhöhe: 1,5 m

2.4 Überschussschlamm

Täglicher Überschussschlammanfall: 2,70 m³/d

Feststoffkonzentration: 8,00 kg/m³


Kläranlage

Plütscheid 01

310 E + EW


Betriebskostenberechnung

1. Energiekosten

Pumpwerke

Energiebedarf für die Abwasserförderung:

E = Q * H * eSPEZ kWh/a

Q Mittlere Fördermenge m³/h

H Förderhöhe inkl. Verluste m

eSPEZ Spezifischer Stromverbrauch Wh/(m3*m)

Angenommene Regenhäufigkeit für den Mischwasserzufluss: 0,20

mittlere

eSPEZ Förderhöhe Fördermenge Stromverbrauch

Rücklaufschlamm

Kreiselpumpe 5,5 Wh/(m3*m) 1,50 m2,49 m³/h 180 kWh/a

Überschussschlamm

Kreiselpumpe 5,5 Wh/(m3*m) 5,00 m0,18 m³/h 43 kWh/a

Sonstige Aggregate

tägliche

Anzahl Leistung Laufzeit Stromverbrauch

Mechanische Reinigungsstufe

Siebschnecke 1 1,50 kW 1,00 h/d 548 kWh/a

Sandförderschnecke 1 1,50 kW 1,00 h/d 548 kWh/a

Sandklassierer 1 1,50 kW 1,00 h/d 548 kWh/a

Biologische Stufe

Gebläse 1 1 4,00 kW 14,22 h/d 4.287 kWh/a


Rührwerke 1 1,50 kW 24,00 h/d 13.140 kWh/a

Jährlicher Gesamtstromverbrauch: 19.294,00 kWh/a

Spezifische Stromkosten: 0,200 Euro/kWh

Jährliche Stromkosten: 3.858,74 Euro/a

2. Schlammentsorgung

Rechengutanfall

Spezifischer Rechengutanfall: 12,00 l/(E*a)

Jährlicher Rechengutanfall: 3,72 m³/a

Spezifische Entsorgungskosten: 150,00 Euro/m³

Jährliche Entsorgungskosten: 558,00 Euro/a

Sandanfall

Spezifischer Sandanfall: 12,00 l/(E*a)

Jährlicher Sandanfall: 3,72 m³/a


Jährliche Entsorgungskosten: 558,00 Euro/a

Schlammentsorgung

Trockensubstanzgehalt eingedickt: 320,00 kg/m³

Jährlicher Überschussschlammanfall: 15.764,35 kg/a

49,26 m³/a


Jährliche Entsorgungskosten: 1.231,59 Euro/a

Gesamte jährliche Schlammentsorgungskosten: 2.347,59 Euro/a


3. Phosphatfällung

Jährlicher Fällmittelverbrauch: 0,59 m³/a

Spezifische Fällmittelkosten (40% AlCl3): 100,00 Euro/m³

Jährliche Fällmittelkosten: 59,00 Euro/a

4. Personalkosten

Jahreskosten je Arbeitskraft: 50.000,00 Euro/Person

Anzahl der Arbeitskräfte: 1,0 Person

Tägliche Arbeitszeit je Person: 1,00 h/d

Jährliche Personalkosten: 6.250,00 Euro/a

5. Zusammenstellung

Energiekosten: 3.858,74 Euro/a

Schlammentsorgung: 2.347,59 Euro/a

Phosphatfällung: 59,00 Euro/a

Personalkosten: 6.250,00 Euro/a

Gesamtkosten der genannten Posten: 12.515,33 Euro/a

Spezifische Betriebskosten: 40,37 Euro/E/a


Kläranlage

Plütscheid 01

310 E + EW


Schlammbehandlung - Schlammsilo

Schlammsilo

Anzahl der Schlammsilos: 2 Stück

1. Baulicher Teil

Schlammlagerzeit: 360,00 d

Überschussschlammanfall: 43,19 kg/d

0,8 % Eindickung: 5,40 m³/d

4,0 % Eindickung (gewählt): 1,08 m³/d

4,0 % Eindickung (pro Silo): 0,54 m³/d

Nachweis

Gewählte Abmessungen:

Schlammspiegelhöhe: 5,05 m

Freier Durchmesser: 7,00 m

Nutzvolumen (pro Silo): 194,35 m³

Nutzvolumen (gesamt): 388,70 m³

Schlammlagerzeit:

194,35 m³0,54 m³/d

= 360,00 d


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