DWA Lehrerbesprechung 11.02 – 12.02.2015 Biologische Klärgasentschwefelung im Klärwerk Augsburg Hubert Kraus SGL Verfahrenstechnik Klärwerk Augsburg 0821 / 324 - 7771 hubert.kraus@augsburg.de

Übersicht Überschuss-Schlamm aus der biologischen Reinigung Primärschlamm aus der Vorklärung Klärgas ~ 20.000 m³/Tag ca. 2/3 Methan ca. 1/3 Kohlendioxid Heizwert ca. 6 kWh/m³ H2S 350 - 400 ppm 4 t Schwefel/Jahr als SO2 Fäkalien, Fette, diverse Cosubstrate Fällung mit Eissen/Aluminium Produkt Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Grundlagen Rechtliche Gründe BImSchG i. V. TA Luft Auflage der R.v.S für die BHKW - Anlage: H2S < 50 ppm im Klärgas Emissionsgrenzwerte für BHKW - Anlage (CO, NO2, SO2, Formaldehyd) Technische Gründe Schädigung der Katalysatoren Versäuerung des Motoröls (kürzere Ölwechselintervalle) Korrosion an der Abgasanlage Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Planung der Anlage Verfahrenswahl bei der Gasentschwefelung Es gibt drei wesentliche Verfahrensarten biologische Entschwefelung (mit Mikroorganismen) chemisch-adsorptive (mit Eisenerz) physikalisch-adsorptive Verfahren (mit Aktivkohle) Vorplanung → 11 verschiedene Verfahren Anforderungen hohe Reinigungsleistung hohe Betriebssicherheit Wirtschaftlichkeit Ergebnis Kombination aus biologischem Verfahren und anschließende Feinreinigung über Aktivkohle Auslegung der Anlage: max. 1500 m3/h mit max. 800 ppm H2S Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Übersicht Drehkolbengebläse Biologischer Reaktor Gastrocknung Neutralisationsreaktor Aktivkohle zur Siloxanentfernung jodierte Aktivkohle zur Restentschwefelung Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Übersicht Biologischer Reaktor Neutralisationsreaktor Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Gebläseraum Druckerhöhung Vordruck aus der Faulung ist nicht ausreichend, um die Druckwiderstände der Entschwefelungsanlage zu überwinden → 2 Druckerhöhungsgebläse Luftbeimischung Bakterien im nachfolgenden biologischen Reaktor benötigen Sauerstoff zum Atmen → 2 Luftgebläse (5 Volumenprozent Luft) Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Biologischer Reaktor Biologischer Reaktor Im biologischen Reaktor wird das Klärgas von einer Bakteriensuspension (Einzeller Thiobacillus) durchspült. Die Bakterien scheiden aus dem Gas Schwefelsäure und elementaren Schwefel aus. Voraussetzungen für biologischen Schwefelabbau: Mikroorganismen Sauerstoff Dünger Schwefelquelle (Schwefelwasserstoff) Kohlenstoffquelle (Kohlendioxid) Prozessbedingungen (pH-Wert, Temperatur…) Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Neutralisationsreaktor Die Schwefelsäure, die aus dem biologischen Reaktor mit dem Gasstrom ausgetragen wird, würde die nachfolgenden Anlagenteile angreifen und wird daher in einem kleineren Wäscher mit Natronlauge neutralisiert und ausgewaschen. Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

MSR-Technik Gastrocknung Um Kondensatausfall in den nachfolgenden Anlagenteilen zu vermeiden wird der zu 100% wassergesättigte Gasstrom getrocknet. Dies erfolgt durch Abkühlen (Brauchwasser, Kaltwassersatz) und wieder Aufheizen (Wärmenetz Klärwerk) des Gases. Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Aktivkohleadsober Aktivkohleadsorber 3 Behälter mit Aktivkohle zur Siloxanentfernung 2 Behälter mit Aktivkohle zur Restentschwefelung bzw. als Redundanz zur biolog. Entschwefelung

MSR-Technik Messen, Steuern, Regeln Konzentrationen (Sauerstoff, Schwefelwasserstoff) Mengen (Durchflüsse) physikalische Parameter (Drücke, Temperaturen, etc.) Steuerungs- und Regelkonzept Überwachungskonzept Sicherheitskonzept Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

MSR-Technik CH4, CO2 0-100 Vol.-% Infrarot-Zweistrahl Gas Messbereich Messprinzip Wiederhol- barkeit Drift/Jahr CH4, CO2 0-100 Vol.-% Infrarot-Zweistrahl P. und T.-Korrektur ± 0,2 Vol.-% ± 1,5 Vol.-% O2 0-25 Vol.-% Elektrochemisch ± 0,1 Vol.-% ± 2,5 Vol.-% H2S 0-20 ppm 0-200 ppm 0-1500 ppm ± 0,5 bis ± 50 ppm ± 2,5 bis ± 300 ppm Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

MSR-Technik Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Zusammenfassung Zeitschiene Planungsbeginn 04 / 2008 Baubeginn 04 / 2010 Inbetriebnahme 12 / 2011 Projektgesamtkosten ca. 2,4 Mio € Betriebserfahrungen bis heute … Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Betriebserfahrungen sehr hohe Betriebssicherheit alle Aggregate sind redundant ausgelegt die biologische Entschwefelung kann bei Wartung oder Störungen im Bypass über die beiden Aktivkohlebehälter gefahren und somit ersetzt werden der biologische Abscheidegrad bzgl. H2S (ohne Aktivkohle) liegt bereits bei > 99 % sehr geringer Verbrauch an Hilfsmitteln, d. h. ca. 2000 Liter pro Jahr 50 % - ige Natronlauge und ca. 1000 Liter pro Jahr handelsübliche Nähstofflösung = NPK Flüssigdünger (8 + 8 + 6) sehr geringer Personalaufwand für Betreib und Wartung deutliche Verlängerung der Wartungsintervalle für die BHKW´s bzgl. Ölwechsel und Reinigung der Wärmetauscher sowie geringere Korrosion an der Abgasanlage und an den Katalysatoren dagegen stehen die hohen Investitionskosten von ca. 2,4 Mill. € u. a. auch bedingt durch den erforderlichen Ex- Schutz in der gesamten Anlage und die vollständige Visualisierung und Überwachung über unsere zentrale Schaltwarte Februar 2015 Hubert Kraus Lehrerbesprechung

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Wir sind Heute davon Überzeugt, dass wir eine gute Entscheidung getroffen haben. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Hubert Kraus SGL Verfahrenstechnik Klärwerk Augsburg 0821 / 324 - 7771 hubert.kraus@augsburg.de