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Plusenergiekläranlage erzeugt mehr Energie als sie verbraucht

Neues energieeffizientes Abwasserbehandlungsverfahren verbraucht nur 15% der Energie, als derzeitige Alternativen

Herkömmliche kommunale Abwasserbehandlungsverfahren basieren auf einer energieintensiven Belüftung. Forscher der technischen Universität von Kreta haben ein alternatives Abwasserbehandlungsverfahren entwickelt. Neben der Vermeidung von Belüftungen zugunsten von Filtration / Biofiltration und verkapselter Denitrifikation (Anwendung von Nitrifikationskapseln, die Ammonium in Nitrat umwandeln) verwendet das Verfahren auch Abfallsäure, um elektrische Energie zu erzeugen. Das Verfahren wurde in einer Pilotanlage getestet und benötigt nur 15% der Energie, die für konventionelle Ansätze derzeit benötigt wird. Darüber hinaus ist der Prozess energiepositiv, da die Biosolide mehr als genug Energie erzeugen können, um die Kläranlage mit Energie zu versorgen. Wenn diese Technologie auf die kommunale Ebene übertragen werden könnte, könnte dies den Energieverbrauch und die Umweltauswirkungen der Abwasserbehandlung erheblich reduzieren.

Kläranlagen verbrauchen eine erhebliche Menge an Elektrizität. Ein Grund dafür ist, dass herkömmlicherweise Abwasser mit einem Belebtschlammverfahren auf der Grundlage von Belüftung behandelt werden, was bedeutet, dass die Anlage große Luftmengen in den biologischen Tank pumpen muss. Dies ist teuer und energieintensiv. Die Umsetzung von energiearmen Abwasserbehandlungsverfahren auf kommunaler Ebene könnte daher zu erheblichen Kosten- und Energieeinsparungen führen.

Bisher haben Bemühungen, den bestehenden Prozess so anzupassen, dass er weniger energieintensiv ist, meist nur zu relativ geringen Einsparungen geführt. Der Wechsel zu einem komplett neuen Prozess könnte sich als erfolgreicher erweisen. In einer Forschungsarbeit hat ein Umweltingenieur einen neuartigen Abwasserbehandlungsprozess skizziert, der das Potenzial als eine machbare Alternative zu herkömmlichen Ansätzen aufzeigt. Das Verfahren beruht nicht nur auf energieeffizienten physikochemischen (in Bezug auf physikalische und chemische) Prozesse (im Gegensatz zu energieintensiven biologischen Prozessen), sondern gewinnt auch genügend Energie aus Abwasserbestandteilen, um die Anlage anzutreiben.

Zuerst werden Biofeststoffe und andere Abfälle aus dem Rohabwasser durch Mikrosiebung, Filtration und verkapselte Denitrifikation entfernt. Im zweiten Teil des Prozesses werden die aus dem Abwasser entfernten biologischen Feststoffe einer Schneckenpresse (einer Entwässerungsschneckenpresse) zugeführt, entwässert, teilweise thermisch getrocknet und dann vergast, um thermische und elektrische Energie zu erzeugen. Alternativ könnten Biofeststoffe in diesem Stadium auch einer anaeroben Vergärung unterzogen werden, wenn das Ziel darin besteht, Biogas anstelle von elektrischer Energie zu erzeugen.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Anwendung dieses Verfahrens in einer Großpilotanlage, dass dieser Prozess 0,057 Kilowattstunden / Kubikmeter (kWh / m³) Energie pro Volumen des Rohabwassers am Einlass benötigt - etwa 85% weniger elektrische Energie als mit dem konventionellen Belebtschlammverfahren. Darüber hinaus wird das Potenzial für die Nettostromerzeugung pro Volumen an Rohabwasser in der Einleitung mit 0,172 kWh / m³ berechnet. Dies bedeutet, dass der gesamte Prozess energiepositiv ist (da er mehr als genug Energie erzeugen kann, um den Bedarf der Kläranlage zu decken) und CO2-neutral ist.

Während weitere Untersuchungen über die Machbarkeit und den Kosten-Nutzen-Effekt dieses Verfahrens notwendig sind, prognostiziert der Forscher, dass es zwei bis drei Mal weniger kosten würde, eine Behandlungsanlage auf der Grundlage dieser Methode als konventioneller Prozesse zu bauen. Darüber hinaus würde der neue Anlagentyp einen kleineren Standort erfordern und erheblich weniger Energie verbrauchen, was seine finanzielle Attraktivität erhöht. Aus der Perspektive der Politik zeigt dieses neue Verfahren also vielversprechende Möglichkeiten, die Kosten, den Energieverbrauch und die Umweltauswirkungen von kommunalen Kläranlagen signifikant zu reduzieren.

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1. Weitere Informationen zur Energieeffizienz von Abwasserbehandlungsanlagen in der EU finden Sie unter www.enerwater.eu/enerwater-project- waste-water- treatment- plants. Das ENERWATER-Projekt wird von der Europäischen Kommission im Rahmen von Horizont 2020 unterstützt.

2. Diese Art der Behandlung muss auch den Anforderungen der Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser (UWWTD) entsprechen, dh die aus der Abwassermenge erzielten Ergebnisse müssen denen entsprechen, die in der Richtlinie gefordert sind (biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB5)). , chemischer Sauerstoffbedarf (COD) für die Sekundärbehandlung) und gegebenenfalls Stickstoff- und / oder Phosphorentfernung, falls erforderlich.

Source: Gikas, P. (2017). Towards energy positive wastewater treatment plants. Journal of Environmental Management, 203: 621-629. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.05.061.


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