Gesamtkonzept von Nährstoffrückgewinnung und thermischer Desintegration auf dem Klärwerk Steinhof

Arbeitsgebiet: Innovative Verfahren

Kurzbeschreibung

Das Klärwerk Steinhof in Braunschweig stand aufgrund der Überbelastung der Kläranlage mit einer angeschlossenen Belastung von circa 350.000 EW vor der Herausforderung ihre Ablaufgrenzwerte weiterhin mit ausreichender Sicherheit einhalten zu können. Auf der Grundlage verschiedener Studien und Voruntersuchung viel die Entscheidung auf ein innovatives und in dieser Zusammensetzung bisher einzigartiges Erweiterungskonzept. Das Gesamtkonzept beinhaltet die Verknüpfung der Teilgebiete der Abwasserreinigung, Schlammbehandlung und Nährstoffrückgewinnung.

Die Reinigungsstufe der Kläranlage wird zukünftig durch eine gezielte Phosphor- und Stickstoffrückgewinnung aus dem Schlammwasserstrom entlastet. Der Phosphor wird in Form von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) gebunden und ausgefällt. Anschließend durchläuft das phosphatarme Schlammwasser die Ammoniak-Strippung. Hier wird der Stickstoff in eine Diammoniumsulfatlösung (ASL) überführt und ausgeschleust. Die vorgeschaltete MAP-Fällung begünstigt dabei den Prozess, da die nötige Alkalisierung des Schlammwassers bereits zum Teil stattgefunden hat. Die so erhaltenen Rezyklate sind von hoher Qualität und für den landwirtschaftlichen Düngeeinsatz sehr gut geeignet.

Durch den Aufschluss des bereits einmal ausgefaulten Überschussschlammes, begünstigt die Thermodruckhydrolyse zusätzlich die Nährstoffrücklösung. Mit der ebenfalls neuen Schlammvorentwässerung stehen zwei nährstoffreiche Prozesswässer zur Verfügung. Zusätzlich begünstigt der erhöhte Abbaugrad des Schlammes den Faulgasanfall und damit die Energieproduktion. Insgesamt wir durch die Überschussschlammdesintegration der zu entsorgende Schlammanfall reduziert und zugleich die Entwässerbarkeit gefördert.

Der großtechnische Betrieb und die bislang unerforschte Kombination der einzelnen Verfahren machen aus dem Vorhaben ein wichtiges Forschungsprojekt. Die Innovation der Projektumsetzung liegt insbesondere in der Wechselwirkung aller Verfahren, da die Prozesse optimal auf nachfolgende Stufen abgestimmt sind. Das entwickelte Gesamtkonzept ist ideal auf vergleichbare Abwasserreinigungsanlagen mit der Problemstellung der Überbelastung übertragbar. Somit nimmt das Vorhaben durch seinen Erfahrungsgewinn in Bereichen der Auslegung, Realisierung und Wirtschaftlichkeit für vergleichbare Problemstellung auf anderen Kläranlagen eine Vorreiterposition ein.

Derzeit befindet sich das Projekt in der Ausführung. Die Inbetriebnahme ist für Ende 2018 geplant. Die einzelnen Verfahrensstufen sind in eigenständigen Beschreibungen detailliert aufgeführt. Hierzu gehören:

Technisches Konzept

Verfahrensstufen

  • Erneuerung der Überschussschlammeindickung
  • Neubau Thermodruckhydrolyse
  • Neubau Schlammvorentwässerung (Schneckenpresse)
  • Nährstoffrückgewinnung im Prozesswasserstrom
  • Neubau MAP-Fällung
  • Neubau Ammonium-Strippung
  • Neubau Chemikalienlager für Magnesiumchlorid, Schwefelsäure und Salzsäure
  • Neukonzeptionierung und -bau aller notwendigen Rohrleitungsverbindungen und Pumpstationen sowie Vorlagespeicher
  • Unterbringung im neuerrichteten, zentralen Schlammbehandlungsgebäude

Zielsetzungen/Resultat

  • Entlastung der biologischen Abwasserreinigung
  • Minimierung der internen Rückbelastung aus der Schlammbehandlung
  • Steigerung des Faulgasanfalls
  • Verminderung der Schlammenge
  • Verbesserung der Schlammentwässerbarkeit
  • Erhöhte Nährstoffrücklösung für die Verfahrensstufen der Phosphor- und Stickstoffrückgewinnung
  • Produktion eines hochwertigen landwirtschaftlichen Düngemittels

Projektdaten

  • Neubau zentrales Schlammbehandlungsgebäude:
    1.200 m², 14 m Höhe
  • Vorschlammentwässerung:
    bis 20 m³/h
  • Thermische Desintegration:
    12 t TR/d
  • Reaktorvolumen Desintegration:
    3,2 m³
  • Prozesswasserspeicher:
    600 m³
  • Minderung der internen Kläranlagenrückbelastung:
    rd. 70.000 EW

Leistungsumfang

  • Objektplanung Ingenieurbauwerke (Lph. 1 – 9, örtl. Bauüberwachung)
  • Fachplanung verfahrens- und maschinentechnische Ausrüstung sowie EMSR-Technik (Lph. 1 – 9)
  • Tragwerksplanung (Lph. 1 – 6)
  • Derzeit in Ausführung (Lph. 8)