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Kuster + Hager Ingenieurbüro AG 09. November 2018 1
Stand EMV TG und Umgebung Abwasserfachtagung 2018
Präsentation vom 09. November 2018 Fritz Wüthrich Kuster + Hager, Ingenieurbüro AG, St. Gallen
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Präsentationsablauf
• ARA im Kanton Thurgau • ARA Münchwilen (AV Oberes Murgtal) • ARA Moos (AV Aachtal) • ARA Frauenfeld (AV Region Frauenfeld) • ARA Herisau • ARA Altenrhein (AV Altenrhein) • ARA Oberglatt (AV Flawil-Degersheim-Gossau)
Einleitung ARA im Kt. TG ARA Münchwilen ARA Moos ARA Frauenfeld ARA Herisau ARA Altenrhein ARA Oberglatt
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Karte der ARA im Kanton Thurgau
Einleitung ARA im Kt. TG ARA Münchwilen ARA Moos ARA Frauenfeld ARA Herisau ARA Altenrhein ARA Oberglatt
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Karte der ARA im Kanton Thurgau
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ARA Münchwilen Bestehende Anlage
Bau zwischen 1972 und 1975 Betreiber: Abwasserverband Oberes Murgtal Angeschlossene Gemeinden:
• Bettwiesen • Braunau • Bronschhofen • Eschlikon (Teil) • Fischingen • Münchwilen • Sirnach
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Bisherige Sanierungen • 1994 – 1996: Erweiterung Schlammbehandlung • 1999 – 2002: Erweiterung biologische Reinigungsstufe • ab 2008: Optimierung und Sanierung der Aussenwerke • 2015: Ersatz BHKW durch Mikrogasturbine
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Verfügbare Flächen
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Belastung der ARA Münchwilen
• Ausbaugrösse: 25’000 Einwohnerwerten • Die Anlage wird aktuell an der Belastungsgrenze betrieben. • Ein Ausbau der Anlage mit einer Kapazitätssteigerung ist somit
unumgänglich.
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Dimensionierungsgrundlagen
• Ausbauziel im Jahr 2040: Frachten • Zunahme der Frachten von +33% gegenüber den 85%-
Werten der Jahre 2014-2016 • Biologische Ausbaugrösse Ausbauziel 2040 sind 38’000 EW
bezüglich CSB
Parameter Einheit 85%-Wert
2014 – 2016
Ausbauziel 2040 ohne
Entwicklungsgebiete
Entwicklungs- gebiete
Ausbauziel 2040 mit Wil West /
Gloten
CSB Ablauf VKB kg/d 2‘499 3‘323 90 3‘413 EW 27‘767 36‘922 1‘000 37‘922
CSB Rohabwasser kg/d 3‘332 4‘431 120 4‘551
(BSB5) kg/d 1‘249 1‘662 45 1'707
TS kg/d 972 1‘292 35 1'327 TKN kg/d 390 519 10 529
Ptot kg/d 47 62 2 64
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Einleitbedingungen
Parameter Reinigungs-effekt
Konzentration/Wert
Überschreitung 2017
CSB 85% 45 mg O2/L 13 d DOC 85% 10 mg/L BSB5 90% 15 mg O2/L NH4-N + NH3-N 2 mg N/L 36 d NO2-N 0.3 mg N/L 64 d Biologisches Schlammalter min. 10d Pges 80% 0.8 mg P/L 23 d GUS (0.45μm filtriert) 15 mg/L 3 d AOX 0.08 mg/L Durchsichtigkeit (Nach Snellen) 30 cm Organische Spurenstoffe (neu) 80%
NEU: Anforderungen bzgl. Mikroverunreinigungen
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Vorauswahl Kapazitätssteigerung
Verfahren Beurteilung Referenzanlagen Empfehlung Belebtschlammverfahren bewährtes, vielfach erprobtes
Verfahren ARA Münchwilen, ARA Frauenfeld, ARA Weinfelden und viele mehr
ja
Membranfiltration hohe Investitions- und Betriebskosten. ARA Stäfa, ARA Wädenswil, ARA Schwägalp
nein
Wirbelbettverfahren kompaktes Verfahren, diverse Erfahrungen
ARA Bazenheid, ARA Jonschwil, ARA Chur, ARA Bad Ragaz
ja
Getauchtes textiles Festbett kompaktes Verfahren, diverse Erfahrungen
ARA Walenstadt, ARA Kelleramt (Unterlunkhofen)
ja
Biofiltration für kleineren Anlagen nicht geeignet, da (zu) hohe Investitionskosten
ARA Oberglatt, ARA Altenrhein, ARA Meilen, ARA Wasserschloss, ARA Worblental
nein
SBR-Verfahren einfaches und bewährtes Verfahren ARA Obermarch, ARA Uster, ARA Birs ja
Vorfällung Die Vorfällung soll für spezielle Situationen wie die Ausserbetriebnahme von einzelnen Becken reserviert werden und nicht eine Hauptkomponente der Behandlungsstrasse sein.
nein
Fazit:
Neben dem Belebtschlammverfahren werden in der Folge auch das Wirbelbettverfahren, das getauchte textile Festbett sowie das SBR-Verfahren genauer betrachtet.
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Machbarkeitsstudie
• Variante 1.1: Belebtschlammverfahren – Erweiterung ohne Beckenerhöhung
Fazit:
Da der Platzbedarf für die zukünftige EMV-Stufe nur noch knapp wäre, wurde diese Variante nicht mehr weiterverfolgt.
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Machbarkeitsstudie
• Variante 1.2: Belebtschlammverfahren – Erweiterung mit Beckenerhöhung
Fazit:
Durch die Erhöhung der bestehenden Belüftungsbecken kann der Flächen-bedarf deutlich verringert werden. Somit besteht genügend Fläche für eine EMV-Stufe.
Diese Variante wird weiterverfolgt.
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Machbarkeitsstudie
• Variante 2: Getauchtes textiles Festbett
Fazit:
Durch den Einsatz eines textilen Festbetts kann der Flächenbedarf verringert werden. Es müssten nur zwei zusätzliche Strassen mit Belebungsbecken und Nachklärbecken gebaut werden. Somit besteht genügend Fläche für eine EMV-Stufe.
Diese Variante wird weiterverfolgt.
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Machbarkeitsstudie
• Variante 3: Hybrid-Wirbelbettverfahren
Fazit:
Durch den Einsatz eines Wirbelbetts müssen keine (oder allenfalls nur wenige) neue Becken realisiert werden. Auch eine Erhöhung der Beckenkronen ist nicht erforderlich.
Diese Variante wird weiterverfolgt.
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Machbarkeitsstudie
• Variante 4: SBR-Verfahren
Fazit:
Der Platzbedarf für das SBR-Verfahren ist sehr gross. Damit reduziert sich die zur Verfügung stehende Fläche für die EMV-Stufe.
Diese Variante wird nicht mehr weiterverfolgt.
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Beurteilungsmatrix
• V 1.2 Belebtschlammverfahren mit Erhöhung • V 2 Getauchtes textiles Festbett • V 3 Hybrid-Wirbelbettverfahren
• Punktevergabe Investitionskosten:
Empfehlung K+H, ARA-Betrieb und AfU TG: Variante 3
Kriterium Gewicht Punkte Punkte x Gewicht
V 1.2 V 2 V 3 V 1.2 V 2 V 3
Kosten 40 5.2 5.9 10 208 236 400
Betriebssicherheit 10 10 5 8 100 50 80
Betriebserfahrungen 10 10 4 8 100 40 80
Unterhalt 10 8 6 10 80 60 100
Platzbedarf 10 6 8 10 60 80 100
Störungsanfälligkeit 10 10 10 8 100 100 80
Systemkomplexität 10 10 10 10 100 100 100
Total Punkte 100 748 666 940
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V 3: Hybrid Wirbelbettverfahren
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Variante 3: Hybrid Wirbelbettverfahren
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Weiteres Vorgehen Grundsatzentscheid durch Betriebskommission: • Variantenentscheid Kapazitätssteigerung (Wirbelbett-Verfahren wird
weiterverfolgt) • Elimination Mikroverunreinigung: Projekt wird vorerst zurückgestellt,
da aktuell viele Anlagen nachrüsten, diese Erfahrungen sollen abgewartet werden, Variantenvergleich ab ca. Herbst 2020
Bauprojekt Es wird nun auf Basis des Variantenentscheides ein Bauprojekt erstellt. Damit eine hohe Kostengenauigkeit vorliegt, werden die maschinellen Ausrüstungen resp. das System bereits ausgeschrieben (Vergabe unter Vorbehalt der Projekt- und Kreditgenehmigung). Neben der Kapazitäts-steigerung werden im Bauprojekt auch weitere Sanierungen eingerechnet. • Optimierung Hebewerk • Ersatz Rechenanlage und Rechengutwaschpresse • Umbau Nachfaulraum in Vorfaulung • etc.
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Termine Terminprogramm Planung und Realisierung Einleitung
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ARA Moos (AV Aachtal)
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ARA Moos Bestehende Anlage
Inbetriebnahme: 1975 Betreiber: Abwasserverband Aachtal Angeschlossene Gemeinden:
• Amriswil • Erlen • Häggenschwil (SG) • Hefenhofen • Hohentannen • Langrickenbach • Muolen • Sommeri • Sulgen (nur Ortsteil Götighofen)
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Verfahrensevaluation
• Variantenvergleich 2017: Ozon, PAK, GAK
• Prinzipiell alle Verfahren machbar
• Vorteil ARA Moos: bestehende Sandfiltration
Tabelle 1: Kostenschätzung der Verfahren für die ARA Moos brutto (exkl. MwSt, Kostengenauigkeit 30%)
Ohne Subvention Investitionskosten Betriebskosten Jahreskosten PAK-Dosierung Fr. 3‘677‘000 Fr. 250‘000 Fr. 505‘000 Ozonung ohne Sandfilter Ozonung mit Sandfilter
Fr. 2‘511‘000 Fr. 3‘767‘000
Fr. 130‘000
Fr. 277‘000 Fr. 392‘000
GAK-Filtration Fr. 1‘665‘000 Fr. 138‘000 Fr. 262‘000
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GAK in Dynasand
Austausch Filtermaterial
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Risikobetrachtung
Vorteile Nachteile kein Neubau keine Betriebserfahrung in CH
Sanierung bestehender Filtration
keine Anpassung der Eliminationsleistung
Geringere Energiekosten (ca. 12’000 CHF/Jahr)
Unsicherheit bei Betriebskosten
Reaktivierung der GAK
keine Erhöhung der übrigen Betriebskosten
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Projektplanung: GAK-Versuch
• Recherchen, Planung und Dimensionierung
• Div. Besprechungen mit AfU und Eawag
• Besichtigung KA Emmingen-Liptingen
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Projektablauf
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Umrüstung DynaSand-Filtration
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Offerte Techfina: Umrüstung Sandfilter
1.5 m 2.5 m
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Angepasste Situation
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Bericht: GAK-Versuche und Umrüstung
• Vorgehen Umrüstung Filtration • Technische Machbarkeit, Betriebserfahrungen • Leistung GAK-Filtration • Kostenschätzung • Auswahl Leitsubstanzen • Auswahl GAK-Produkt
Zustimmung Betriebskommission am 30.4.2018
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Erhöhung Betriebssicherheit
• Umgesetzte Massnahme �Erhöhung Filterbett
• Optionale Massnahmen
�Erweiterung Filtration in Flockungsreaktor �PAK-Dosierung in Biologie (Option in Versuch) �Kombination Ozonung und GAK (bzw. Sand) �weitere DynaSand-Becken
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Investitionskosten
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Betriebskosten
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Zusammenfassung und weiteres Vorgehen
• gute Erfahrungen in der ARA Bülach und der KA Emmingen-Liptingen (Landkreis Tuttlingen)
• grosses Interesse bei Behörden und Eawag (kostengünstige Lösung…)
• Mit dem Versuch kann das Risiko minimiert werden.
• Umrüstung der Filtration ohnehin erforderlich und sinnvoll (Sanierung, Energie)
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Aktueller Projektstand
• Vorbesprechung mit BAFU mit positiver Rückmeldung erfolgt, aktuell Anhörung BAFU
• definitive Zusicherung der Abgeltung kann erst nach Vorliegen des Bauprojekts, resp. nach Abschluss des Versuchbetriebs erfolgen.
• Der Versuch ist abgeltungsberechtigt. • Umrüstung der Versuchsfilterzelle geplant • GAK-Versuche zusammen mit Eawag erfolgt • Baubeginn diese Woche erfolgt • 2019: Versuch • anschl. sofortige Realisierung (bei positivem Test)
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ARA Frauenfeld
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ARA Frauenfeld (AV Region Frauenfeld) Bestehende Anlage 1965 – 1970: Bau erste Anlage 1984 – 1986: Tropfkörperanlage mit Zwischenklärung
1995 – 1998: Ausbau Biologie mit Nachklärbecken Angeschlossene Gemeinden:
• Frauenfeld • Felben-Wellhausen • Gachnang • Üsslingen-Buch • Herdern • Hüttwilen • Warth-Weiningen • Hüttlingen- Mettendorf
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Stand der Abklärungen
• Erste Abwasseruntersuchungen für Eignung
Ozonung im 2018 erfolgt (Bromid, Nitosamine, Chrom), Analysen Envilab
• Fazit: Ozonung im Grundsatz machbar
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Weiteres Vorgehen
• 2019 Vorstudie
– Dimensionierungswassermenge – Weitere Abklärungen Eignung Ozonung (Stufe 3
Abklärungen im Labor und Stufe 4 Biotests) – Fixierung Einleitbedingungen – Verfahrenswahl MV und Nachbehandlung
• 2020 Ausschreibung Planungsauftrag • 2021/22 Auftragsvergabe für Planung • 2023 Abstimmung über Baukredit • 2024ff Realisierung
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ARA Bachwis Herisau
•PAK
•Sandfiltration
•Zweistufige Biologie
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Gründe für zusätzliche Reinigungsstufe • Verdünnungsverhältnis ARA-Auslauf / Vorfluter Glatt (bis zu 1:1 während Trockenwetterperioden) • Problematisches Industrieabwasser (Textilindustrie)
– Farbstoffe – Oberflächenaktive Stoffe (PVA) – Weitere refraktäre Stoffe
• Mikroverunreinigungen
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Einleitbedingungen
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Ozonierung oder Aktivkohle ???
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Verfahrensschema (Ulmer-Verfahren)
0118181818181188881811818111811111181811 4444446464646464646464444646444464446444664444444466444464446664446464444444666644446446666664666
• Inbetriebnahme Juni 2015
• Erste PAK-Anlage der CH
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Reinigungsleistungen MV
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Reinigungsleistungen MV
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Reinigungsleistungen CSB
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Reinigungsleistungen Phosphor
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«Restverschmutzung»
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Farbigkeit und Schaum
•Früher •Heute
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Tests zur Genexpression in Bachforellen
� keine Unterschiede mehr in der Regulierung von Genen für Entgiftungsmechanismen oberhalb und unterhalb der ARA!!
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ARA Altenrhein
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ARA Altenrhein – Visualisierung EMV
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ARA Altenrhein - Verfahren
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Grundriss UG
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Längs- und Querschnitt
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ARA Altenrhein – Visualisierung EMV
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Dimensionierung und Termine
• Qdim hydraulisch der Ozonung: 1'000 l/s • Kosten: CHF 21.19 Mio. • Planung und Realisierung: 2015 – 2019 • Inbetriebnahme und Probebetrieb: April – Juni 2019
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ARA Altenrhein – Stand 05.11.2018
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ARA Oberglatt
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ARA Oberglatt
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ARA Oberglatt
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Dimensionierung und Termine
• Qdim hydraulisch: 330 l/s • Kosten: CHF 19.95 Mio. (EMV + Kapazitäts- steigerung Biologie) • Baubeginn: Frühjahr 2019 • Gesamtinbetriebnahme: Herbst 2021
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ARA Oberglatt
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!