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Steigerung der Energieausbeute kommunaler Kläranlagen durch intensivierte mehrstufige Schlammfaulung-Untersuchung am GKW Köln-Stammheim (SEKIS)
Projekt
Förderkennzeichen: REFORDAT-319
Laufzeit: 17.11.2016
- 31.10.2018
Fördersumme: 500.000 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Stichworte: anaerobe Klärschlammverwertung, Energie aus Klärschlämmen
Aufgrund der auch zukünftig steigenden Energiekosten ist ein energieoptimierter Betrieb von Kläranlagen für die Kommunen von hoher Bedeutung. Zur Energiegewinnung trägt maßgeblich die anaerobe Schlammbehandlung bei. Der Trend zur Errichtung von Ausfaulanlagen zur Energieerzeugung auch auf kleineren Kläranlagen nimmt daher stetig zu. Hinsichtlich der verfahrenstechnischen Möglichkeiten der Energiebereitstellung für Kläranlagen mit zwei oder mehreren Faulbehälter liegen bisher nur unzureichende Erfahrungswerte vor. Die Mehrheit der Großklärwerke in Deutschland betreibt einstufige Faulungsanlagen. Dabei besitzt eine mehrstufige Faulung reaktionskinetische Vorteile und trägt zur verbesserten Entwässerungseigenschaft des Faulschlamms bei. Im Rahmen des Projektes sollen unterschiedliche Varianten einer mehrstufigen Faulung analysiert und energetisch wie auch wirtschaftlich betrachtet werden. In Voruntersuchungen sollen reaktionskinetische ADM-Simulationen der Faulprozesse durchgeführt werden. Hierbei sollen sowohl ein mehrstufiger Reihenbetrieb, ein paralleler Reihenbetrieb als auch ein Parallelbetrieb von mehreren Faulbehältern in die Simulation eingehen. Neben der Reaktionskinetik sollen auch strömungstechnische CFD-Simulationen der Reaktortechnik durchgeführt werden. Diese sollen Aufschluss über die optimale Verschaltung der einzelnen Faulbehälter liefern. Auf Grundlage der Simulationsergebnisse sollen drei Vorzugsvarianten für die Verschaltung im großtechnischen Maßstab ausgewählt und mittels Langzeitstudien im realen Betrieb des GKW Köln-Stammheim die Veränderung des CSB-Abbaugrades, die spezifische Klärgasproduktion und der Entwässerungsgrad analysiert werden. Die großtechnischen Studien werden am Großklärwerk Köln-Stammheim der Stadtentwässerungsbetriebe Köln durchgeführt. Das Klärwerk gehört der Größenklasse 5 an. Die Schlammfaulung dieser Anlage mit fünf Faulbehältern mit einem Volumen von je 11.000 m3 wurde verfahrens- und rohrleitungstechnisch dahingehend umgebaut, dass sowohl ein Parallel- als auch ein mehrstufiger Reihenbetrieb der Faulbehälter möglich sind. Neben den Verschaltungsexperimenten sollen zusätzlich die Einflüsse der Desintegration mittels Pondus-Verfahren und der Zugabe von zerkleinertem Rechengut ermittelt und bewertet werden. Neben routinemäßigen chemischen Analysen erfolgt eine detaillierte Betrachtung der Mikrobiologie in den fünf Faulbehältern während der Langzeitstudien, um die Auswirkungen der unterschiedlichen Prozessführungen auf die mikrobielle Biozönose und somit auf die Effizienz der Faulgasbildung zu erfassen. Die Ergebnisse des Anlagenbetriebes des GKW Köln-Stammheim sollen auf andere Abwasserreinigungsanlagen in Nordrhein-Westfalen übertragen werden. Hierzu werden Potentialanalysen zur Optimierung vorhandener kommunaler Kläranlagen in NRW durchgeführt. Ferner sollen im beantragten Projekt die Voraussetzungen für eine technische Umsetzbarkeit beschrieben und kostenmäßig bewertet werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Ressourcenmanagement
