Hydraulische Optimierung
von Trinkwassernetzen
Der Trink- und Brauchwasserverbrauch der Industrie und der Kommunen hat sich in den vergangenen Jahren rückläufig entwickelt und Überkapazitäten in den Netzen ausgebildet. In der Abbildung unten ist diese rückläufige Tendenz im Zeitraum von 1990 bis 2000 dargestellt. Die daraus resultierenden Überkapazitäten wirken sich in verschiedener Hinsicht negativ auf die hydraulischen Verhältnisse des Versorgungsnetzes aus.
Entwicklung der Wasserabgabe Jahre 1990 bis 2000 in Deutschland
[Quelle: Bundesverband der Gas- und Wasserwirtschaft]
Aus mangelnden Fließgeschwindigkeiten ergibt sich ein ungenügender Wasseraustausch im Versorgungsnetz, so dass sich in diesen Bereichen Stagnationszonen ausbilden. Diese erhöhten Verweilzeiten beeinträchtigen die Qualität des Trinkwassers und können über Wassertrübung bis hin zur Verkeimung führen. Diese Verkeimungen können letztendlich zur Beeinträchtigung der menschlichen Gesundheit führen.
Aufgrund der novellierten Trinkwasserverordnung, die am 01.01.2003 in Kraft getreten ist, ist der Betreiber von Wasserversorgungsanlagen verpflichtet, das Trinkwasser regelmäßig zu untersuchen oder untersuchen zu lassen. Der Betreiber einer Wasserversorgungsanlage ist zur Einhaltung der Qualitätsanforderungen der Trinkwasserverordnung verpflichtet (§ 14).
Um den Anforderungen der novellierten Trinkwasserverordnung Rechnung zu tragen, wird in der Industrie immer häufiger eine an den tatsächlichen Verbrauch orientierte hydraulische Optimierung des Trinkwasserversorgungsnetzes durchgeführt, um so möglichen Qualitätseinbußen im Trinkwasserversorgungsnetz entgegenwirken.
Das Ingenieurbüro wetterconsult bietet in diesem Zusammenhang Betreibern von Versorgungsnetzen eine solche hydraulische Optimierung an. Mit Hilfe eines Netzberechnungsprogramms wird das bestehende Netz aufgenommen und eine an den tatsächlichen Verbrauch orientierte Neuberechnung des Versorgungsnetzes durchgeführt. Durch Nennweitenreduzierungen und Außerbetriebnahmen von Leitungssträngen wird das Versorgungsnetz hydraulisch und wirtschaftlich optimiert.
Dieses neuberechnete Zukunftsnetz wird durch die Einbindung in eine auf den Betreiber zugeschnittene Sanierungsstrategie in einem definierten Zeitraum umgesetzt.
Darüber hinaus wird eine dynamisch arbeitende Datenbank erarbeitet, die dem Betreiber eines Versorgungsnetzes als Werkzeug zur Verfügung steht, mit dessen Hilfe er in der Lage ist, die fortschreitenden Sanierungsmaßnahmen in diese Datenbank aufzunehmen und zu verwalten. Des weiteren werden in dieser Datenbank die kalkulatorischen Kosten der einzelnen Maßnahmen aufgeführt und über den Gesamtzeitraum der hydraulischen Optimierung dargestellt.
Entwicklung eines Konzepts
zur Abwasserbehandlung
für die Industrie
Bei einem namhaften Hersteller von Dispersionsfarben und Lacken, werden die anfallenden Abwässer einer zentralen Abwasservorbehandlungsanlage zugeleitet und einem Flockungs-/Fällungsprozess unter Zugabe eines Spaltmittels (Flockungsmittel bzw. Flockungshilfsmittel) unterzogen. Nach erfolgter Reaktion wird die Klarwasserphase abgezogen und der Kanalisation zugeführt. Die Schlammphase wird mit Hilfe von zwei Kammerfilterpressen entwässert.
Die Abwasservorbehandlungsanlage wurde seinerzeit für eine Abwassermenge von bis zu 20 m³/d ausgelegt. Derzeit werden bis zu 100 m³/d über die Anlage gefahren. Dies führt zu zeitweisen hydraulischen Überlastungen der Anlage, sodass Abwassermengen provisorisch auf dem Hof zwischengespeichert werden müssen oder sogar erforderliche Reinigungsarbeiten im Produktionsbetrieb verzögert werden. Die Herstellung von unterschiedlichen Produkten führt zu einem sehr unterschiedlichen Abwasseranfall. Die Reinigung mit Hilfe des eingesetzten Spaltmittels ist daher zeitweise nur unbefriedigend. Darüber hinaus werden z.T. erhebliche Mengen des Spaltmittels benötigt.
Die personalintensive Abwasserreinigung verursacht mithin erhebliche Betriebskosten.
wetterconsult wurde damit beauftragt die gegenwärtige Situation zu bewerten und zu prüfen. Dabei wurden folgende Verbesserungen angestrebt:
— Verringerung der z.T. erheblichen Spülwassermengen
— Erfassung der anfallenden Teilströme nach Art und Menge
— Verringerung der zu behandelnden Abwassermenge und/oder Erhöhung der Kapazität der Vorbehandlungsanlage
— Prüfung und Bewertung des eingesetzten Verfahrens
– Ermittlung von Alternativen zum eingesetzten Spaltmittel inklusive Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
— Darstellung und vergleichende Bewertung von alternativen Reinigungsverfahren, ggf. mit Pilotversuchen
— Auslegung einer optimierten Behandlungsanlage
Mit dem Abschluss der umfangreichen Untersuchungen konnte ein Optimierungskatalog von 40 Vorschlägen erarbeitet werden:
Als eines der wichtigsten Ergebnisse konnte ermittelt werden, dass durch die Optimierung des Abwasserbehandlungsverfahrens und des eingesetzten Fällungs- und Flockungsmittels eine Einsparung der momentanen Kosten von über 50 % erreichbar und kurzfristig umzusetzen ist.
Wissenschaftliche und technische
Betreuung von Biogasanlagen
in der Landwirtschaft
Der Landwirt von heute ist ein vielseitiger Unternehmer, der bestrebt ist, seinen Betrieb durch vielschichtige Aktivitäten erfolgreich zu bewirtschaften. Dabei sind zwar die Kernkompetenzen die gleichen wie vor mehr als 30 Jahren. Viehhaltung und Ackerbau sind die Haupteinnahmequellen des Landwirts.
Seit den 90er Jahren kommt für den wirtschaftlich erfolgreichen Betrieb ein weiteres mögliches Standbein hinzu. Es erweitert den Beruf des Landwirts um eine weitere Komponente, den des Energiewirts. Mit dem heutigen Stand der Technik ist es den Landwirten möglich, mit Hilfe von organischen Rohstoffen (wie Gülle, Mist und Co-Substraten), wirtschaftlich Strom und Wärme zu produzieren.
Das Bewusstsein wächst, dass fossile Ressourcen begrenzt sind und das ihre Nutzung mit negativen Auswirkungen auf Klima, Böden und Gewässer verbunden ist. Diese Einstellung wird von der Politik ebenso vertreten wie von dem Grossteil der Gesellschaft. Auf dieser Grundlage wurde das Stromeinspeisegesetz im Jahre 2000 durch das Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien – (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG) novelliert. Durch dieses Gesetz wird dem Betreiber einer Biogasanlage eine höhere und gesicherte Vergütung seines Stromes zugesagt. Diese gesetzliche Unterstützung ist seither für viele Landwirte der Grund für die Überlegung eine Biogasanlage auf ihrem Hof zu errichten oder sich als Teilhaber bei dem Bau einer zentralen Gemeinschaftsanlage zu beteiligen.
Mit der Idee einer Biogasanlage verfolgt der Energiewirt unter anderem folgende Ziele:
— Gewinnung von hochwertiger, ökologisch sinnvoller, Energie
— Verringerung der Geruchsintensität der Gülle
— Verringerung der Ätzwirkung der Gülle
— Verbesserung der Fließeigenschaften der Gülle
— Verbesserung der Pflanzenverträglichkeit der Gülle
— Hygienisierung der Gülle
— Verarbeitung und Behandlung anderer organischer Reststoffe
Das Ingenieurbüro wetterconsult ist Ihr unterstützender Partner bei der Planung, Realisierung und Inbetriebnahme von Biogasanlagen.
Güllebehandlungskonzepte
für die Landwirtschaft
Die hochbelasteten organischen Reststoffe aus der intensiven Tierhaltung (vor allem Gülle) werden immer stärker zum Problem der Landwirtschaft, des Gewässerschutzes, des Grundwasserschutzes und inzwischen auch der Wassergewinnung. Insbesondere die Einhaltung der geforderten Nitratwerte im Trinkwasser wird zunehmend zum Problem.
Gleichzeitig existieren bislang keine Verfahren zur Güllebehandlung, die wirtschaftlich sind und dezentral eingesetzt werden können. Aus diesem Grunde wurde nach einem einfachen Verfahren der Abwasserbehandlung, das bisher nicht für die Behandlung landwirtschaftliche Abwässer eingesetzt wurde, gesucht. Nach projektorientierten Vorversuchen wurde deutlich, dass seit wenigen Jahren in Deutschland vor allem im Kommunalabwasserbereich und in der Industrieabwasserreinigung eingesetzte Verfahren des Sequencing Batch Reactors (SBR) besonders geeignet ist, die oben genannten Probleme zu lösen.
Ein weiteres Ziel dieser Untersuchungen ist es, ein bisher nicht existierendes computergestütztes Bemessungsmodul zu erarbeiteten, mit dem dann energieoptimiert das gewünschte Reinigungsziel am Computer simuliert werden kann. Mit diesen Zielsetzungen soll ein dreifacher Nutzen erreicht werden:
— Gezielt Teilreinigung der Gülle
— Trennung der Nährstoffströme (Stickstoff- und Phosphat-
fraktion)
— Beitrag zum Gewässerschutz
— Entwicklung eines wirtschaftlichen und dezentral einsetzbaren Behandlungsverfahrens für Gülle aus der intensiven Landwirtschaft
— Entwicklung eines vielseitig verwendbaren computer-
gestützten Bemessungsmoduls für das Sequencing Batch Reactor – Verfahren
Aufgrund der bislang ermittelten Ergebnisse des entwickelten Verfahrens zur Güllebehandlung ist das Ingenieurbüro wetterconsult ein Ansprechpartner, für Unternehmen der Trinkwasserversorgung sowie der zuständigen Behörden für den Gewässerschutz.
Durch kompetente Beratung möchte wetterconsult insbesondere zukunftsorientierten Landwirten Möglichkeiten aufzeigen, eine wirtschaftliche Lösung zur Behandlung und Verwertung der anfallenden Gülle zu erarbeiten.
In der Vergangenheit hat sich bereits gezeigt, dass die in Deutschland angewandten Verfahren der Abwasserreinigung bzw. Güllebehandlung eine gute Chance haben, sich auch in den Nachbarländern zu etablieren. Gedacht ist hier vor allem an die Niederlande, da besonders dort aufgrund der Vielzahl von Großbetrieben, die Verwertung und Entsorgung von Gülle ein beherrschendes Thema in der dortigen Landwirtschaft darstellt.
Verfahrens- und Abwasser-
technische Optimierung von
Holzvergasungsanlagen
In einem holzverarbeitenden Betrieb, der Konstruktions-, Fertigbauteile und Ausbauelemente auf dem betriebseigenen Gelände herstellt, sollen bei der Verarbeitung anfallende Resthölzer und Holzspäne in einer neu errichteten Holzvergasungsanlage, mit einer elektrischen Leistung von zwei mal 100 KW, energetisch genutzt werden.
Darüber hinaus sollen naturbelassene Althölzer eines nahegelegenen Entsorgungsunternehmens in die Anlage eingebracht werden. Nach der Inbetriebnahme der Holzvergasungsanlage wurde festgestellt, dass bei der Gaskühlung ein Holzgaskondensat entsteht. Es konnte ermittelt werden, dass bei einem Volllastbetrieb für diese Anlage rund 20 m³ dieses Kondensats im Monat anfallen würden. Für dieses Abwasser existierte bislang keine Verwertungs- bzw. Entsorgungsmöglichkeit, so dass die Anlage nicht in Betrieb genommen werden konnte.
Das Ingenieurbüro wetterconsult erarbeitete im Rahmen des Förderprogramms PIUS (Produktintegrierter Umweltschutz) zu diesem Zweck Vorschläge für die Behandlung und den Verbleib des Kondensats, damit die Holzvergasungsanlage zeitnah in Betrieb genommen werden kann. Um praktikable Lösungsansätze erarbeiten zu können, folgen wir den Ansätzen des Integrierten Umweltschutzes:
Im Rahmen dieses Projektes wurden folgende Lösungsansätze verfolgt:
— Mechanische Behandlung
— physikalisch/chemische Behandlung
— Biologische Behandlung
— Entsorgungsmöglichkeiten (Thermische Verwertung)