Stand EMV TG und Umgebung Abwasserfachtagung 2018

Kuster + Hager Ingenieurbüro AG 09. November 2018 1

Stand EMV TG und Umgebung Abwasserfachtagung 2018

Präsentation vom 09. November 2018 Fritz Wüthrich Kuster + Hager, Ingenieurbüro AG, St. Gallen


Präsentationsablauf

• ARA im Kanton Thurgau • ARA Münchwilen (AV Oberes Murgtal) • ARA Moos (AV Aachtal) • ARA Frauenfeld (AV Region Frauenfeld) • ARA Herisau • ARA Altenrhein (AV Altenrhein) • ARA Oberglatt (AV Flawil-Degersheim-Gossau)

Einleitung ARA im Kt. TG ARA Münchwilen ARA Moos ARA Frauenfeld ARA Herisau ARA Altenrhein ARA Oberglatt


Karte der ARA im Kanton Thurgau



Karte der ARA im Kanton Thurgau



ARA Münchwilen Bestehende Anlage

Bau zwischen 1972 und 1975 Betreiber: Abwasserverband Oberes Murgtal Angeschlossene Gemeinden:

• Bettwiesen • Braunau • Bronschhofen • Eschlikon (Teil) • Fischingen • Münchwilen • Sirnach



Bisherige Sanierungen • 1994 – 1996: Erweiterung Schlammbehandlung • 1999 – 2002: Erweiterung biologische Reinigungsstufe • ab 2008: Optimierung und Sanierung der Aussenwerke • 2015: Ersatz BHKW durch Mikrogasturbine



Verfügbare Flächen



Belastung der ARA Münchwilen

• Ausbaugrösse: 25’000 Einwohnerwerten • Die Anlage wird aktuell an der Belastungsgrenze betrieben. • Ein Ausbau der Anlage mit einer Kapazitätssteigerung ist somit

unumgänglich.



Dimensionierungsgrundlagen

• Ausbauziel im Jahr 2040: Frachten • Zunahme der Frachten von +33% gegenüber den 85%-

Werten der Jahre 2014-2016 • Biologische Ausbaugrösse Ausbauziel 2040 sind 38’000 EW

bezüglich CSB

Parameter Einheit 85%-Wert

2014 – 2016

Ausbauziel 2040 ohne

Entwicklungsgebiete

Entwicklungs- gebiete

Ausbauziel 2040 mit Wil West /

Gloten

CSB Ablauf VKB kg/d 2‘499 3‘323 90 3‘413 EW 27‘767 36‘922 1‘000 37‘922

CSB Rohabwasser kg/d 3‘332 4‘431 120 4‘551

(BSB5) kg/d 1‘249 1‘662 45 1'707

TS kg/d 972 1‘292 35 1'327 TKN kg/d 390 519 10 529

Ptot kg/d 47 62 2 64



Einleitbedingungen

Parameter Reinigungs-effekt

Konzentration/Wert

Überschreitung 2017

CSB 85% 45 mg O2/L 13 d DOC 85% 10 mg/L BSB5 90% 15 mg O2/L NH4-N + NH3-N 2 mg N/L 36 d NO2-N 0.3 mg N/L 64 d Biologisches Schlammalter min. 10d Pges 80% 0.8 mg P/L 23 d GUS (0.45μm filtriert) 15 mg/L 3 d AOX 0.08 mg/L Durchsichtigkeit (Nach Snellen) 30 cm Organische Spurenstoffe (neu) 80%

NEU: Anforderungen bzgl. Mikroverunreinigungen



Vorauswahl Kapazitätssteigerung

Verfahren Beurteilung Referenzanlagen Empfehlung Belebtschlammverfahren bewährtes, vielfach erprobtes

Verfahren ARA Münchwilen, ARA Frauenfeld, ARA Weinfelden und viele mehr

ja

Membranfiltration hohe Investitions- und Betriebskosten. ARA Stäfa, ARA Wädenswil, ARA Schwägalp

nein

Wirbelbettverfahren kompaktes Verfahren, diverse Erfahrungen

ARA Bazenheid, ARA Jonschwil, ARA Chur, ARA Bad Ragaz

ja

Getauchtes textiles Festbett kompaktes Verfahren, diverse Erfahrungen

ARA Walenstadt, ARA Kelleramt (Unterlunkhofen)

ja

Biofiltration für kleineren Anlagen nicht geeignet, da (zu) hohe Investitionskosten

ARA Oberglatt, ARA Altenrhein, ARA Meilen, ARA Wasserschloss, ARA Worblental

nein

SBR-Verfahren einfaches und bewährtes Verfahren ARA Obermarch, ARA Uster, ARA Birs ja

Vorfällung Die Vorfällung soll für spezielle Situationen wie die Ausserbetriebnahme von einzelnen Becken reserviert werden und nicht eine Hauptkomponente der Behandlungsstrasse sein.

nein

Fazit:

Neben dem Belebtschlammverfahren werden in der Folge auch das Wirbelbettverfahren, das getauchte textile Festbett sowie das SBR-Verfahren genauer betrachtet.



Machbarkeitsstudie

• Variante 1.1: Belebtschlammverfahren – Erweiterung ohne Beckenerhöhung

Fazit:

Da der Platzbedarf für die zukünftige EMV-Stufe nur noch knapp wäre, wurde diese Variante nicht mehr weiterverfolgt.



Machbarkeitsstudie

• Variante 1.2: Belebtschlammverfahren – Erweiterung mit Beckenerhöhung

Fazit:

Durch die Erhöhung der bestehenden Belüftungsbecken kann der Flächen-bedarf deutlich verringert werden. Somit besteht genügend Fläche für eine EMV-Stufe.

Diese Variante wird weiterverfolgt.



Machbarkeitsstudie

• Variante 2: Getauchtes textiles Festbett

Fazit:

Durch den Einsatz eines textilen Festbetts kann der Flächenbedarf verringert werden. Es müssten nur zwei zusätzliche Strassen mit Belebungsbecken und Nachklärbecken gebaut werden. Somit besteht genügend Fläche für eine EMV-Stufe.




Machbarkeitsstudie

• Variante 3: Hybrid-Wirbelbettverfahren

Fazit:

Durch den Einsatz eines Wirbelbetts müssen keine (oder allenfalls nur wenige) neue Becken realisiert werden. Auch eine Erhöhung der Beckenkronen ist nicht erforderlich.




Machbarkeitsstudie

• Variante 4: SBR-Verfahren

Fazit:

Der Platzbedarf für das SBR-Verfahren ist sehr gross. Damit reduziert sich die zur Verfügung stehende Fläche für die EMV-Stufe.

Diese Variante wird nicht mehr weiterverfolgt.



Beurteilungsmatrix

• V 1.2 Belebtschlammverfahren mit Erhöhung • V 2 Getauchtes textiles Festbett • V 3 Hybrid-Wirbelbettverfahren

• Punktevergabe Investitionskosten:

Empfehlung K+H, ARA-Betrieb und AfU TG: Variante 3

Kriterium Gewicht Punkte Punkte x Gewicht

V 1.2 V 2 V 3 V 1.2 V 2 V 3

Kosten 40 5.2 5.9 10 208 236 400

Betriebssicherheit 10 10 5 8 100 50 80

Betriebserfahrungen 10 10 4 8 100 40 80

Unterhalt 10 8 6 10 80 60 100

Platzbedarf 10 6 8 10 60 80 100

Störungsanfälligkeit 10 10 10 8 100 100 80

Systemkomplexität 10 10 10 10 100 100 100

Total Punkte 100 748 666 940



V 3: Hybrid Wirbelbettverfahren



Variante 3: Hybrid Wirbelbettverfahren



Weiteres Vorgehen Grundsatzentscheid durch Betriebskommission: • Variantenentscheid Kapazitätssteigerung (Wirbelbett-Verfahren wird

weiterverfolgt) • Elimination Mikroverunreinigung: Projekt wird vorerst zurückgestellt,

da aktuell viele Anlagen nachrüsten, diese Erfahrungen sollen abgewartet werden, Variantenvergleich ab ca. Herbst 2020

Bauprojekt Es wird nun auf Basis des Variantenentscheides ein Bauprojekt erstellt. Damit eine hohe Kostengenauigkeit vorliegt, werden die maschinellen Ausrüstungen resp. das System bereits ausgeschrieben (Vergabe unter Vorbehalt der Projekt- und Kreditgenehmigung). Neben der Kapazitäts-steigerung werden im Bauprojekt auch weitere Sanierungen eingerechnet. • Optimierung Hebewerk • Ersatz Rechenanlage und Rechengutwaschpresse • Umbau Nachfaulraum in Vorfaulung • etc.



Termine Terminprogramm Planung und Realisierung Einleitung

ARA im Kt. TG ARA Münchwilen ARA Moos ARA Frauenfeld ARA Herisau ARA Altenrhein ARA Oberglatt


ARA Moos (AV Aachtal)



ARA Moos Bestehende Anlage

Inbetriebnahme: 1975 Betreiber: Abwasserverband Aachtal Angeschlossene Gemeinden:

• Amriswil • Erlen • Häggenschwil (SG) • Hefenhofen • Hohentannen • Langrickenbach • Muolen • Sommeri • Sulgen (nur Ortsteil Götighofen)



Verfahrensevaluation

• Variantenvergleich 2017: Ozon, PAK, GAK

• Prinzipiell alle Verfahren machbar

• Vorteil ARA Moos: bestehende Sandfiltration

Tabelle 1: Kostenschätzung der Verfahren für die ARA Moos brutto (exkl. MwSt, Kostengenauigkeit 30%)

Ohne Subvention Investitionskosten Betriebskosten Jahreskosten PAK-Dosierung Fr. 3‘677‘000 Fr. 250‘000 Fr. 505‘000 Ozonung ohne Sandfilter Ozonung mit Sandfilter

Fr. 2‘511‘000 Fr. 3‘767‘000

Fr. 130‘000

Fr. 277‘000 Fr. 392‘000

GAK-Filtration Fr. 1‘665‘000 Fr. 138‘000 Fr. 262‘000



GAK in Dynasand

Austausch Filtermaterial



Risikobetrachtung

Vorteile Nachteile kein Neubau keine Betriebserfahrung in CH

Sanierung bestehender Filtration

keine Anpassung der Eliminationsleistung

Geringere Energiekosten (ca. 12’000 CHF/Jahr)

Unsicherheit bei Betriebskosten

Reaktivierung der GAK

keine Erhöhung der übrigen Betriebskosten


Projektplanung: GAK-Versuch

• Recherchen, Planung und Dimensionierung

• Div. Besprechungen mit AfU und Eawag

• Besichtigung KA Emmingen-Liptingen



Projektablauf



Umrüstung DynaSand-Filtration



Offerte Techfina: Umrüstung Sandfilter

1.5 m 2.5 m



Angepasste Situation



Bericht: GAK-Versuche und Umrüstung

• Vorgehen Umrüstung Filtration • Technische Machbarkeit, Betriebserfahrungen • Leistung GAK-Filtration • Kostenschätzung • Auswahl Leitsubstanzen • Auswahl GAK-Produkt

Zustimmung Betriebskommission am 30.4.2018



Erhöhung Betriebssicherheit

• Umgesetzte Massnahme �Erhöhung Filterbett

• Optionale Massnahmen

�Erweiterung Filtration in Flockungsreaktor �PAK-Dosierung in Biologie (Option in Versuch) �Kombination Ozonung und GAK (bzw. Sand) �weitere DynaSand-Becken



Investitionskosten


Betriebskosten


Zusammenfassung und weiteres Vorgehen

• gute Erfahrungen in der ARA Bülach und der KA Emmingen-Liptingen (Landkreis Tuttlingen)

• grosses Interesse bei Behörden und Eawag (kostengünstige Lösung…)

• Mit dem Versuch kann das Risiko minimiert werden.

• Umrüstung der Filtration ohnehin erforderlich und sinnvoll (Sanierung, Energie)



Aktueller Projektstand

• Vorbesprechung mit BAFU mit positiver Rückmeldung erfolgt, aktuell Anhörung BAFU

• definitive Zusicherung der Abgeltung kann erst nach Vorliegen des Bauprojekts, resp. nach Abschluss des Versuchbetriebs erfolgen.

• Der Versuch ist abgeltungsberechtigt. • Umrüstung der Versuchsfilterzelle geplant • GAK-Versuche zusammen mit Eawag erfolgt • Baubeginn diese Woche erfolgt • 2019: Versuch • anschl. sofortige Realisierung (bei positivem Test)



ARA Frauenfeld



ARA Frauenfeld (AV Region Frauenfeld) Bestehende Anlage 1965 – 1970: Bau erste Anlage 1984 – 1986: Tropfkörperanlage mit Zwischenklärung

1995 – 1998: Ausbau Biologie mit Nachklärbecken Angeschlossene Gemeinden:

• Frauenfeld • Felben-Wellhausen • Gachnang • Üsslingen-Buch • Herdern • Hüttwilen • Warth-Weiningen • Hüttlingen- Mettendorf



Stand der Abklärungen

• Erste Abwasseruntersuchungen für Eignung

Ozonung im 2018 erfolgt (Bromid, Nitosamine, Chrom), Analysen Envilab

• Fazit: Ozonung im Grundsatz machbar



Weiteres Vorgehen

• 2019 Vorstudie

– Dimensionierungswassermenge – Weitere Abklärungen Eignung Ozonung (Stufe 3

Abklärungen im Labor und Stufe 4 Biotests) – Fixierung Einleitbedingungen – Verfahrenswahl MV und Nachbehandlung

• 2020 Ausschreibung Planungsauftrag • 2021/22 Auftragsvergabe für Planung • 2023 Abstimmung über Baukredit • 2024ff Realisierung



ARA Bachwis Herisau

•PAK

•Sandfiltration

•Zweistufige Biologie


Gründe für zusätzliche Reinigungsstufe • Verdünnungsverhältnis ARA-Auslauf / Vorfluter Glatt (bis zu 1:1 während Trockenwetterperioden) • Problematisches Industrieabwasser (Textilindustrie)

– Farbstoffe – Oberflächenaktive Stoffe (PVA) – Weitere refraktäre Stoffe

• Mikroverunreinigungen



Einleitbedingungen


Ozonierung oder Aktivkohle ???


Verfahrensschema (Ulmer-Verfahren)

0118181818181188881811818111811111181811 4444446464646464646464444646444464446444664444444466444464446664446464444444666644446446666664666

• Inbetriebnahme Juni 2015

• Erste PAK-Anlage der CH


Reinigungsleistungen MV



Reinigungsleistungen MV


Reinigungsleistungen CSB



Reinigungsleistungen Phosphor



«Restverschmutzung»



Farbigkeit und Schaum

•Früher •Heute


Tests zur Genexpression in Bachforellen

� keine Unterschiede mehr in der Regulierung von Genen für Entgiftungsmechanismen oberhalb und unterhalb der ARA!!



ARA Altenrhein



ARA Altenrhein – Visualisierung EMV



ARA Altenrhein - Verfahren


Grundriss UG



Längs- und Querschnitt



ARA Altenrhein – Visualisierung EMV



Dimensionierung und Termine

• Qdim hydraulisch der Ozonung: 1'000 l/s • Kosten: CHF 21.19 Mio. • Planung und Realisierung: 2015 – 2019 • Inbetriebnahme und Probebetrieb: April – Juni 2019



ARA Altenrhein – Stand 05.11.2018



ARA Oberglatt



ARA Oberglatt



ARA Oberglatt



Dimensionierung und Termine

• Qdim hydraulisch: 330 l/s • Kosten: CHF 19.95 Mio. (EMV + Kapazitäts- steigerung Biologie) • Baubeginn: Frühjahr 2019 • Gesamtinbetriebnahme: Herbst 2021



ARA Oberglatt



ARA Oberglatt



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