Energetische Sanierung: HUBER Trommelsieb LIQUID statt Vorklärbecken setzt neue Maßstäbe auf den Kläranlagen Vohburg und Kahla

Die Thematik des Ersatzes eines traditionellen Vorklärbeckens durch eine mechanische Siebung war bereits Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen. Die HUBER SE stellte sich bereits vor einigen Jahren und dies als erstes Unternehmen in Deutschland dieser neuen Herausforderung. 

Die Leistung der bereits installierten Anlagen, deren zuverlässiger Betrieb und daraus resultierend energetische Einsparungen beim Betrieb der Kläranlagen stellen bereits heute eine Erfolgsgeschichte dar, wie die Projekte Vohburg und Kahla eindrucksvoll demonstrieren.

Kläranlage Vohburg: Komplette Modernisierung zur energetischen Optimierung

Vohburg an der Donau ist eine Stadt im oberbayerischen Landkreis Pfaffenhofen an der Ilm. Die Stadt liegt an der Nordgrenze des Landkreises, etwa 15 km donauabwärts von Ingolstadt. Die Altstadt wird eingerahmt von den Flussläufen der Donau, Kleine Donau und der Paar. Am südlichen Stadtrand fließt zudem die Ilm. Vohburg könnte somit als „Vierflüssestadt“ bezeichnet werden. 

Die Gemeinde Vohburg und deren Anschlussgebiete wachsen stetig, die Kapazität der Kläranlage leider nicht. Aus diesem Zusammenhang heraus hat sich die Notwendigkeit ergeben, die Kapazität der Kläranlage Vohburg von 9.000 EW auf 14.000 EW auszubauen. Der Umfang der Sanierung beinhaltet eine grundlegende Umstellung der Prozessführung von aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung. Ein Vorteil der anaeroben Prozessführung ist, dass bis zu 30% Belüftungsenergie eingespart werden können. Die Kosten für die Belüftungsenergie einer aerob schlammstabilisierten Kläranlage sind mit einer der größten Posten im Haushalt einer Gemeinde. Für Kläranlagen bedeutet dies, dass ca. 60% der Gesamtkosten durch die Belüftungsenergie der biologischen Reinigungsstufe anfallen. Ein zusätzlicher Vorteil ist bei Umstellung auf anaerobe Faulung, dass 50% des Stroms von der Kläranlage zukünftig selbst produziert werden. 

Um dieses Vorhaben einer Prozessumstellung überhaupt realisieren zu können, sind viele Faktoren von Bedeutung. Zum einen muss der Platzbedarf für ein traditionelles Vorklärbecken gegeben sein und zum anderen muss genügend Fläche vorhanden sein, um einen Faulbehälter und ein BHKW planerisch umsetzen zu können. Falls die Kläranlage noch nicht über eine Schlammentwässerung verfügt, muss zusätzlich eine mechanische Entwässerung mit eingeplant werden.

Bei dem Projekt Vohburg war der technische Aufwand zum Bau eines Vorklärbeckens nicht wirtschaftlich darstellbar. Das planende Ingenieurbüro BBI Ingenieure GmbH und die Stadt Vohburg haben deshalb die Möglichkeit einer mechanischen Alternative zum Vorklärbecken genauer untersucht. Dem Einsatz des HUBER Trommelsiebes LIQUID zur Entfrachtung des Abwasserstroms vor der biologischen Stufe sollte jedoch nur zugestimmt werden, wenn vorangehende Tests mit einer HUBER Vorführanlage zeigen, dass das HUBER Trommelsieb LIQUID die geforderten Reduktionsleistungen erreicht.

Die HUBER SE stellte daher eine Versuchsanlage für 3–4 Wochen bereit. Betreut wurde dieser Versuch durch die Fachhochschule Nürnberg und ein HUBER Team. Das Trommelsieb LIQUID musste sich auf dieser Kläranlage mit einem Siebbandsystem eines Wettbewerbers vergleichen. Wie die Ergebnisse zeigten, konnte das Trommelsieb LIQUID durch wesentlich bessere Reduktionsleistungen hinsichtlich AFS und CSB als auch durch die Betriebssicherheit des Systems deutliche Vorteile vorweisen. Trotz der sehr geringen Konzentration hinsichtlich AFS zeigte die HUBER-Lösung eine Reduktionsleistung von 70%. Und trotz des teilweise hohen Fremdwassereintrags und einem Verhältnis von 50% partikulär / 50 % gelöstem CSB konnte immer noch eine Abscheideleistung von 29% CSB Gesamt erreicht werden. Ein hervorragendes Ergebnis unter diesen Bedingungen.   

Der max. Zufluss auf die Kläranlage Vohburg beträgt 360 m³/h. Das dort installierte HUBER Trommelsieb LIQUID ist ebenfalls auf 360 m³/h ausgelegt und trägt zur Entlastung der biologischen Stufe bei. Dies bedeutet konkret eine Senkung der   Belüftungskosten um bis zu 30%. Zur Verarbeitung des anfallenden Schlammes aus dem Trommelsieb LIQUID sind HUBER Scheibeneindicker S-DISC auf der Kläranlage installiert. Um diesen eingedickten Schlamm energetisch zu verwerten, wurde ein Faulbehälter errichtet. Der ausgefaulte Schlamm wird anschließend über eine HUBER Schneckenpresse Q-PRESS® entwässert. Des Weiteren war es notwendig, ein BHKW zu integrieren, welche den Gasertrag aus dem Faulbehälter in Elektrizität umwandelt. Wie bereits erwähnt, kann der selbst erzeugte Strom zur Eigennutzung verwendet oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Die Inbetriebnahme fand Ende 2019 statt. 

Reduktion der Betriebskosten um 35.000 Euro pro Jahr

Zum Zeitpunkt der Planung wurde für diese Kläranlage mit einer Ausbaustufe von 14.000 EW mit einer Reduktion der Betriebskosten von  35.000 Euro/Jahr gerechnet. Das HUBER Trommelsieb LIQUID hat als wichtigster Baustein des Gesamtkonzepts maßgeblich zur erfolgreichen energetischen Sanierung der Kläranlage Vohburg beigetragen. Dieses Projekt zeigt eindrucksvoll, wie mit der Maßnahme der Prozessumstellung von aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung wertvolle Ressourcen geschont, ein finanzieller Mehrwert beim Kläranlagenbetreiber generiert und gleichzeitig die Umwelt entlastet werden kann.  

Maßnahmen:

• HUBER Trommelsieb LIQUID
• HUBER Scheibeneindicker S-DISC
• Faulbehälter inkl. BHKW
• HUBER Schneckenpresse Q-PRESS®

Nutzen:

• 24 % Einsparung Belüftungsenergie nach Erreichen der Ausbaustufe
• Eigenstromversorgung der Kläranlage von 50 % (ca. 140.000 kWh/a)
• 40 % Reduzierung der Entsorgungskosten
• Nutzung der Abwärme von BHKW zur Gebäudeheizung
• Einsparung durch reduzierte Strombezugs- und Schlammentsorgungskosten betragen ca. 80.000 €/Jahr 

Neue Wege – neue Möglichkeiten: Die energetische Ertüchtigung der KA Kahla

Kahla ist eine Kleinstadt im Mittleren Saaletal, südlich von Jena. Kahla ist Sitz der Verwaltungsgemeinschaft Südliches Saaletal, selbst aber kein VG-Mitglied. Bekannt ist Kahla für das Kahlaer Porzellan, welches dort seit über 150 Jahren hergestellt wird. 

Die Kläranlage Kahla profitierte von einem europäischen Förderprogramm. Um die Kläranlage energetisch zu sanieren, wird bei Kläranlagen der Größe 8.000–50.000 EW häufig eine verfahrenstechnische Optimierung vorgenommen. Im Speziellen bedeutet dies für kleinere bis mittlere Kläranlagen, das ursprünglich für solche Kläranlagengrößen geplante Konzept der aerob schlammstabilisierten Kläranlage auf das neue Konzept der anaerob schlammstabilisierten Kläranlage umzurüsten. Ab einer Größe von 50.000 EW werden Kläranlagen in der Regel ohnehin nur mit anaerober Schlammstabilisierung betrieben.

Im Projekt Kahla mit einer Ausbaugröße von 15.000 EW konnte das HUBER Trommelsieb LIQUID in die hydraulische Verbindungsleitung zwischen Sandfang und Belebung über einen Nebenstrang eingebunden werden. Hierfür wurde ein leerstehendes Becken für die Aufnahme der Maschinentechnik genutzt. Somit musste kein neuer Baukörper errichtet werden. Ausschlaggebend war auch der höhere Abscheidegrad gegenüber einer Vorklärung. Denn das Abwasser in Kahla ist kein Herkömmliches. Es liegt ein überwiegender Anteil an löslichem CSB vor, welcher aus dem Bereich der angeschlossenen Lebensmittelbranche stammt. Hierdurch wird das Verhältnis zwischen löslichem CSB und partikulärem CSB in Richtung löslichen CSB verschoben. Da die Auslegung eines Vorklärbeckens maßgeblich von der hydraulischen Belastung bestimmt wird, muss ein unnötig großer Baukörper für den gewünschten Abscheidegrad an partikulärem CSB (nur dieser ist durch mechanisch-physikalische Verfahren abscheidbar) errichtet werden. Bei der Auslegung einer Feinstsiebung spielt diese Verhältnisverschiebung eine untergeordnete Rolle.

Die ansässige Lebensmittelbranche hatte ihre Produktionskapazität wesentlich erhöht, so dass eine Belebungsbeckenvergrößerung notwendig gewesen wäre. Durch die Installation der Feinstsiebung konnte jedoch aufgrund der bereits beschriebenen Vorteile dieser Technologie die notwendige Belebungsbeckenvergrößerung unterbunden werden.

Das Trommelsieb wurde so eingeplant, dass keine zusätzlichen Anpassungen an das Bauwerk notwendig waren. Lediglich eine Rohrleitung in und eine Rohrleitung aus dem Behälter des HUBER Trommelsiebes LIQUID war erforderlich. Eine Notumgehung war bereits vorhanden.

Zur Verarbeitung des anfallenden Schlammes aus dem HUBER Trommelsieb LIQUID sind HUBER Scheibeneindicker S-DISC installiert. Um diesen eingedickten Schlamm energetisch verwertbar aufzuschließen, wurde ein 2-Phasen-Faulbehälter errichtet. Des Weiteren war es notwendig, ein BHKW in Form einer Gasturbine zu integrieren, welche den Gasertrag aus dem Faulbehälter in elektrischen Strom umwandelt.

Die Inbetriebnahme der Anlage fand Ende 2019 statt. Durch die sehr gute Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Arequa konnte dieses außergewöhnliche, innovative und zukunftsfähige Konzept entwickelt werden. Die Bürger werden es danken, wenn durch diese Maßnahmen der energetischen Sanierung einer Kläranlage Kosten für Abwassergebühren trotz steigender Strom- und Schlammentsorgungspreise mittelfristig stabil gehalten werden können.

Maßnahmen:

• HUBER Trommelsieb LIQUID
• HUBER Scheibeneindicker S-DISC
• Faulbehälter inkl. BHKW

Nutzen:

• Gleichbleibende Belüftungsenergie trotz erhöhter Frachten (CSB/AFS)
• Eigenstromversorgung der Kläranlage von ca. 146.000 kWh/a
• 20 – 30% weniger Schlammanfall zur Entwässerung (Reduzierung der Entsorgungskosten)
• Nutzung der Abwärme von BHKW zur Beheizung des Faulbehälters