Klimaschutzteilkonzept – Energetische Feinanalyse auf der Kläranlage Flensburg Kielseng

Arbeitsgebiet: Energieanalysen von Kläranlagen

Projektbeschreibung

Ausgangssituation
Zur Reinigung des im Stadtgebiet anfallenden Schmutzwassers betreibt das Technische Betriebszentrum Flensburg das Klärwerk am Standort Kielseng. Diese befindet sich in zentraler Lage am Südostufer der Flensburger Förde. Das Klärwerk wurde 1962 in Betrieb genommen. Anfang der 90er Jahre begannen Aus- und Umbauarbeiten zur weitergehenden Abwasserreinigung mit Phosphor- und Stickstoffelimination gemäß eines Dringlichkeitsprogrammes des Landes Schleswig-Holstein. Das Ausbaukonzept für das Klärwerk Flensburg hatte die innerstädtische Lage mit beengten Platzverhältnissen zu berücksichtigen, weshalb ein dreistufiges Reinigungskonzept (Schwachlast- und Hochlastbelebung, Tropfkörper und Schlammbettreaktoren sowie Festbettreaktoren und Filtration) realisiert wurde. Der jährliche Strombezug vom EVU (Energieversorgungsunternehmen) beläuft sich auf rd. 4 Mio. kWh pro Jahr, was einen Eigenversorgungsanteil von rd. 50 % darstellt. Der thermische Bedarf kann zu 100 % selbst erzeugt werden. Zur Minderung der CO2-Emissionen und auf Grund der stetig steigenden Energiepreise sollte die Energieeffizienz des Klärwerks weiter verbessert werden, weshalb die PFI mit der Erarbeitung eines vom BMU unterstützten Klimaschutzteilkonzeptes für die Kläranlage Flensburg beauftragt wurde.

Analyse
Zunächst wurde die mittlere Belastung des Klärwerks anhand von Betriebsdaten (Zulauffrachten, Schlammbilanzen) detailliert ermittelt und nach Prüfung der Plausibilität auf 168.000 EW festgelegt. Als Basis für die Ermittlung des Energieverbrauchs dienten die Betriebsdatenaufzeichnungen. Die Energieverbräuche wurden EW-spezifisch normiert und standardisierten zentralen Verfahrensstufen zugeordnet, die wiederum in detaillierte Teilbereiche untergliedert wurden. Aus dem Vergleich mit Richt- und Idealwerten für vergleichbare Anlagen(-teile) wurden Einsparpotenziale ermittelt. Diese wurden im Rahmen einer eingehenden Bewertung der entsprechenden Verfahrenstechnik unter Berücksichtigung der betrieblichen Gegebenheiten überprüft. Anschließend wurden daraus konkrete Maßnahmen für eine Verbesserung der energetischen Situation entwickelt, die anhand des zeitlichen Umsetzungshorizontes und der Wirtschaftlichkeit in Sofort (S)-, kurzfristige (K) und abhängige (A) Maßnahmen eingeteilt wurden.

Optimierungsmaßnahmen

Folgende Maßnahmen wurden entwickelt:

  • Umlenkbleche (-118.500 kWh/a) (S)
  • Sandfangräumer (-33.800 kWh/a) (S)
  • Sauerstoffeintrag Festbettreaktor (-282.300 kWh/a) (S)
  • Schwimmschlammabzugspumpen (-58.200 kWh/a) (S)
  • Austausch Heizschlammpumpen (-81.000 kWh/a) (S)
  • Belüftung Hochlast (-381.700 kWh/a) (K)
  • Rezirkulation Schlammbettreaktor (-430.000 kWh/a) (K)

Projektdaten

  • Ausbaugröße KA Flensburg: 224.000 EW
  • Tatsächliche mittlere Belastung: 168.600 EW
  • Gesamtstromverbrauch: 8.580.000 kWh/a
  • Eigenversorgungsgrad Elektrizität: 48%
  • Ermittelter spezifischer Gesamtverbrauch: 50,9 kWh/(EW*a)
  • Einsparpotenzial bei Umsetzung aller Maßnahmen: 1.385.500 kWh/a
  • CO2-Einsparung: 784 t CO2/Jahr

Leistungsumfang

  • Erstellung eines Klimaschutzteilkonzeptes “Klimafreundliche Abwasserbehandlung” für das Klärwerk Kielseng
  • Konzeptumfang (Beschreibung des Ist-Zustandes, Energie- und CO2­-Bilanz, Potenzialanalyse, Maßnahmenkatalog, Akteursbeteiligung, Controlling-Konzept, Konzept für die Öffentlichkeitsarbeit)