Das Klärwerk Aschaffenburg ist als 3-stufige Anlage mit den Stufen mechanische, biologische und chemische Stufe ausgestattet.
In der biologischen Stufe wird vor allem die Stickstoffeliminierung durchgeführt. Dazu werden große Mengen Sauerstoff benötigt, die zunächst das Ammonium (NH4-N) über Nitrit (NO2-N) zu Nitrat (NO3-N) umwandeln bevor dieses Nitrat in einem weiteren Schritt zu N2 und H20 umgewandelt wird. N2 entweicht als Gas. Als Nebenprodukt entsteht Belebtschlamm, der kontinuierlich abgezogen und über die Faulung und Entwässerung entsorgt wird.
Nebeneffekt dieser Stickstoffeliminierung ist der Abbau des Kohlenstoffs. Dieser wird für die Reaktionsschritte vom NH4-N zu N2 benötigt.
Ca. 25% der täglich anfallenden Stickstofffracht werden über die Schlammentwässerung in den Abwasserkreislauf zurückgeführt. Diese 25% sind auf eine Abwassermenge von ca. 350 m³/d konzentriert. Diese Stickstofffracht wird bisher über die biologische Reinigungsstufe abgebaut. Bei der Einführung des Verfahrens reduziert sich der Energieverbrauch erheblich und die Schlammmenge wird verringert.
Deshalb empfiehlt die Verwaltung dieses Verfahren einzuführen. Dazu ist eine vertiefende Planung erforderlich.
In den vergangenen Jahren hat sich ein weiteres Verfahren zur Stickstoffeliminierung etabliert, mit dem diese 25% gezielt abgebaut sowie der Schlammanfall und damit die Kosten reduziert werden können.
Dieses Verfahren wird als Deammonifikationsverfahren bezeichnet. In diesem Verfahren wird die Bildung von Nitrat weitestgehend vermieden. In einem Zwischenschritt wird zunächst aus Ammonium (NH4-N) Nitrit (NO2-N) gebildet. Dieser Schritt wird so gezielt durchgeführt, dass in einem zweiten Schritt aus Ammonium (NH4-N) und Nitrit (NO2-N) Stickstoff (N2) und H2O entsteht. Im Vergleich zur Stickstoffelimination im Hauptstrom der Kläranlage ist für die Deammonifikation weniger Energie (Strom) und keine Kohlenstoffquelle erforderlich. Es wird weniger Überschussschlamm produziert, so dass weniger Schlamm ausgefault und entwässert werden muss.
Bei der Optimierung der Biologie in 2013 wurde bereits die spätere Errichtung einer Deammonifikationsanlage berücksichtigt und dazu ein Becken freigehalten, was nun für dieses Verfahren zur Verfügung steht.
Das Büro Atemis hat in einer Vorplanung die verfahrenstechnischen Möglichkeiten, die sich mit diesem Becken bieten geprüft und verschiedene Varianten ausgearbeitet und miteinander verglichen.
Alle verfahrenstechnischen Möglichkeiten beinhalten zwei Verfahrensschritte:
- Schritt 1: partielle Nitritation
- Schritt 2: anaerobe Ammoniumoxidation
Grundsätzlich lassen sich die Verfahren in einstufige und zweistufige Verfahren unterteilen.
Bei den einstufigen Verfahren werden die Nitritation und die anaerobe Ammoniumoxidation in einem Reaktor kombiniert. Das Schlammsystem im Reaktor enthält alle für den Prozess erforderlichen Mikroorganismen (aerob und anaerob).
Bei der Variante 1 handelt es sich um solches Verfahren
- Variante 1 (einstufige, zweistraßige Anlage)
Bei den zweistufigen Verfahren findet eine räumliche Trennung der Nitritation und der anaeroben Ammoniumoxidation statt. Die erforderlichen Schlammsysteme befinden sich in getrennten Reaktoren (ein Reaktor zur Nitritation und ein Reaktor zur anaeroben Ammoniumoxidation).
Die Varianten 2 und 3 stellen zweistufige Verfahren da.
- Variante 2 (zweistufige, einstraßige Anlage)
- Variante 3 (zweistufige, zweistraßige Anlage)
Für alle 3 Varianten reicht der Platz im dafür vorgehaltenen Becken.
Kosten:
Die Kosten für diese 3 Varianten stellen sich nach der Vorplanung wie folgt dar:
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Variante 1
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Variante 2
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Variante 3
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Bautechnik
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150.000 €
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130.000 €
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210.000 €
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Maschinentechnik
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340.000 €
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290.000 €
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310.000 €
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EMSR-Technik
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360.000 €
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330.000 €
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350.000 €
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Summe Netto
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850.000 €
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750.000 €
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870.000 €
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Variante 2 und 3 (zweistufig, einstraßig) sind die am besten geeigneten Varianten.
Variante 3 bietet als zweistraßige Variante eine höhere Ausfallsicherheit. Die Mehrkosten sind, bedingt durch die zweistraßigen Ausbau und den hohen Steuerungs- und Messaufwand, jedoch erheblich.
Aufgrund der geringeren Kosten wird Variante 2 zur Ausführung vorgeschlagen. Die Kostenvorteile gegenüber Variante 1 beruhen auf der Nutzung der Luftversorgung aus der Biologie und damit auf dem Verzicht auf eine zusätzliche Gebläsestation. In wieweit die bestehende Luftversorgung wirklich ausreichend ist, kann erst mit der Entwurfsplanung endgültig geklärt werden.
Die vorgestellte Vorplanung wird zustimmend zur Kenntnis genommen. Die Verwaltung wird beauftragt die Variante 2 (zweistufig, einstraßig) weiter zu verfolgen und die nächsten Schritte einzuleiten.
