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wlb - Wasser, Luft und Boden 3/2017

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WASSER-/ABWASSERTECHNIK

WASSER-/ABWASSERTECHNIK Hilfe für salziges Problem Anaerobe Behandlung hochsaliner Industrieabwässer Das Gemeinschaftsklärwerk Bitterfeld-Wolfen (GKW) zählt mit einer Reinigungskapazität von 586 000 Einwohnerwerten zu den größten Kläranlagen in Sachsen- Anhalt. Am Industriestandort Bitterfeld-Wolfen wird Methyl- Cellulose (MC) hergestellt. In 2008 wurde die MC-Produktion erweitert, was zu einer Verdopplung der Produktions kapazität führte. Dementsprechend vergrößerte sich auch der Abwasseranfall. Das gab den Anlass zur Errichtung der anaeroben Vorbehandlungsanlage im GKW. Autorin: Dr. Christiane Schönborn, Leitung Verfahrenstechnik/Labor, GKW-Gemeinschaftsklärwerk Bitterfeld-Wolfen GmbH, Bitterfeld- Wolfen Das Abwasser aus der MC-Produktion ist aufgrund seiner hohen Konzentration an organischen Inhaltsstoffen und seiner Temperatur von etwa 40 °C für eine anaerobe Vorbehandlung gut geeignet. Problematisch ist aber der extreme Natriumchloridgehalt von 11–12 %. Zum Zeitpunkt der Planung der Anaerobanlage lagen lediglich bis zu einem Salzgehalt von etwa 1,2 % bzw. einer Leitfähigkeit von 20 mS/cm großtechnische Erfahrungen im Anaerobbereich vor. Bei der Erarbeitung eines Lösungsansatzes erwies sich der Gemeinschaftscharakter des GKW als entscheidender Vorteil: Zur Vermischung mit dem salzreichen MC-Abwasser steht salzarmes Kommunalabwasser zur Verfügung, wodurch gleichzeitig eine Anreicherung des MC-Abwassers mit Nährund Spurenstoffen erfolgt. Im Ergebnis von Vorversuchen wurde als Randbedingung für die Planung der Anaerobanlage eine NaCl- Konzentration von etwa 2,5 % bzw. eine Leitfähigkeit von 40 mS/cm festgelegt. Dies entsprach einer wesentlichen Erweiterung des Anwendungsbereichs der Anaerobtechnologie für salzreiche Abwässer. Herzstück der Anaerobanlage sind drei Hochleistungsreaktoren vom Typ Aquatyx R2S, die nach dem Aufström-Schlammbettverfahren arbeiten. Derzeit werden zwei Reaktoren gleichzeitig betrieben: n Ø = 6,7 m; Höhe = 24 m; V = 773 m³ n Betriebstemperatur: 30 °C n CSB-Zulauffracht: 2 × 10 000 kg/d n CSB-Elimination: 70–75 % n Biogasproduktion: 7 500–8 000 Nm³/d n Energieerzeugung: 19 MWh/d über vier BHKW mit je 280 kW elektrischer Leistung Die Grafik zeigt die Entwicklung der CSB- Beschickung, der CSB-Elimination und des Bestands an anaerober Pelletbiomasse von 2011 bis 2017, wobei die Betrachtung für 2017 auf einer Hochrechnung auf Basis des Halbjahres beruht. Von 2011 bis 2013 lag die CSB-Beschickung nur bei knapp 50 % der Anlagenkapazität. Dies war durch den zunächst zu geringen Biomassebestand bedingt, denn bis Anfang 2012 gab es einerseits durch die Leitfähigkeitsadaption und andererseits durch periodische Instabilitäten des anaeroben Abbaus hohe Biomasseverluste. In enger Kooperation mit dem MC-Produzenten wurde herausgefunden, dass die Instabilitäten stets im Zusammenhang mit der Produktion einer speziellen MC-Charge auftraten. Seitdem das dabei anfallende Abwasser ausgekreist wird, ist der Betrieb der Anaerobanlage stabil. Von 08/2012 bis 12/2014 wurde der Biomassebestand durch gezielte Nachimpfung mit Pelletbiomasse aufgestockt und parallel dazu die CSB-Frachtbeschickung gesteigert. Einen eigenständigen Zuwachs an Pelletschlamm gibt es seit Dezember 2016. Derzeit beträgt der Biomassebestand 55 t oTS und beinhaltet damit bereits Reserven für die parallele Inbetriebnahme des dritten Anaerobreaktors. Die weitere Steigerung der CSB-Frachtbeschickung wurde in 2015 durch die Kapazität der Biogasentschwefelung limitiert. Die Entschwefelung bestand damals aus einem mit Füllkörpern bestückten Biowäscher mit einem Volumen von 170 m³ und einem nachgeschalteten chemischen Wäscher. 14 wlb 3/2017

WASSER-/ABWASSERTECHNIK Im Frühsommer 2015 kam es zu einem deutlichen Leistungsabfall des Biowäschers durch starke Verblockung der Füllkörper mit elementarem Schwefel. Der Wäscher musste komplett beräumt und mit neuen Füllkörpern bestückt werden. Um einer erneuten Verblockung und Komprimierung vorzubeugen, wurden stabilere Füllkörper eingesetzt, die gestapelt eingebracht und durch Zwischenböden voneinander getrennt wurden. Seit Mai 2016 ist ein zweiter biologischer Wäscher in Betrieb. Die beiden Wäscher arbeiten nun in Reihe mit wechselnder Hochlast- und Schwachlastfahrweise. Durch den Lastwechsel wird in der zuvor als Hochlastwäsche betriebenen Kolonne eine nachträgliche Oxidation vorhandener Schwefelablagerungen erreicht und so der erneuten Verblockung vorgebeugt. Dieses Betriebsregime hat sich bis jetzt bewährt. Die Ertüchtigung der Entschwefelung war ebenso wie die Stabilisierung des Biomassebestands Voraussetzung für die in 2016/2017 erreichte Erhöhung der CSB- Frachtbeschickung. Parallel dazu haben sich die Stromproduktion aus Biogas und damit der Eigenenergieversorgungsgrad des GKW entwickelt. In 2017 liegt der Anteil der Eigenversorgung über 30 %. Im GKW Bitterfeld-Wolfen ist es gelungen, zur Vorbehandlung von organisch hochbelastetem und stark salzhaltigem Industrieabwasser die energieeffiziente Anaerobtechnologie erfolgreich zu etablieren und damit den Anwendungsbereich des Verfahrens hinsichtlich des Salzgehalts gegenüber dem bisherigen Stand wesentlich zu erweitern. Die Prognose der Einleiter bis 2021 beinhaltet eine weitere Erhöhung der industriellen CSB-Fracht. Um die aeroben Reinigungsstufen des GKW zu entlasten und den Eigenenergieversorgungsgrad zu steigern, soll in 2018 der dritten Anaerobreaktor parallel in Betrieb genommen werden. Zur Verstromung des dabei anfallenden Biogases werden zwei weitere BHKW nachgerüstet. www.gkw-bitterfeld-wolfen.de 01 Verblockung und Komprimierung der Füllkörper in der biologischen Entschwefelung nach etwa vier Jahren Betriebsdauer Fazit und Ausblick 02 Entwicklung der CSB-Frachtbeschickung, der CSB-Elimination und des Biomassebestands der Anaerobanlage Umweltmanagement auf Spitzenposition. EcoWebDesk ist die führende Software-Lösung für Ihr Umweltmanagement. Klare Prozesse, eine zentrale Datenbasis und vielfältige Auswertungen sorgen für die schnelle und gründliche Erfüllung Ihrer täglichen Aufgaben. Vollbringen Sie Bestleistungen beim Ressourcenmonitoring, im Abfallmanagement sowie beim Erstellen fundierter Umweltberichte. Besuchen Sie unsere Insight Days im September 2017 und lernen Sie EcoWebDesk direkt beim Anwender vor Ort kennen! Anmeldung zu den Insight Days: www.ecointense.de/insight-days Webinare, Videos und Demo: www.umweltmanagement-software.de