Vorlage - SVV/0579/2023  

Beschlussvorschlag:

Der Haupt- und Wirtschaftsausschuss bestätigt die Ausführungsplanung für die Erneuerung der maschinellen Schlammentwässerung der Kläranlage Forst (Lausitz).

Erläuterungen:

Die Stadt Forst (Lausitz) betreibt zur Reinigung des in Ihrem Verwaltungsbereich anfallenden Schmutzwassers eine kommunale Kläranlage. Bei der Abwasserreinigung fällt Klärschlamm an, der stabilisiert, mechanisch eingedickt und maschinell entwässert werden muss.

Die Kläranlage Forst wurde hierzu im Zuge des Bauvorhabens „Neubau und Erweiterung der Kläranlage Forst“ im Jahr 1998 mit einer Kammerfilterpresse und den entsprechend erforderlichen peripheren Anlagen zur Schlammaufbereitung ausgestattet. Diese Anlagen sind seit ca. 25 Jahren arbeitstäglich in Betrieb, entsprechend verschlissen und störanfällig. Die technische Nutzungsdauer dieser Anlagen ist deutlich überschritten. Der Eigenbetrieb plant daher die Erneuerung dieser Anlagen. 

Abbildung 1: Kammerfilterpresse der Kläranlage Forst, Satus quo

Abbildung 2: Kammerfilterpresse der Kläranlage Forst, Status quo

Um eine für die Stadt Forst (Lausitz) nachhaltige Klärschlammbehandlung zu gewährleisten, wurde das Ingenieurbüro Friedrich GmbH mit der Erstellung eines zukunftsfähigen Klärschlammkonzeptes beauftragt. Ziel dieses Konzeptes war, für die Kläranlage unter Beachtung der Aspekte der Wirtschaftlichkeit, der Entsorgungssicherheit, der rechtlichen Aspekte und der Nachhaltigkeit das optimalste Verfahren für die künftige Klärschlammbehandlung zu ermitteln. Hierbei wurden in einem Variantenvergleich insbesondere die folgenden, dem Stand der Technik entsprechenden, Verfahren betrachtet:

-          Umstellung auf die mesophile Schlammfaulung (Errichtung eines Faulturmes)

-          Thermische Klärschlammbehandlung (thermosolare Trocknung)

-          Klärschlammvererdung

-          Erneuerung der maschinellen Klärschlammentwässerung bei Beibehaltung der

vorhandenen simultanen aeroben Schlammstabilisierung

Im Ergebnis der Klärschlammstudie wird ein Paradigmenwechsel für die Klärschlammbehandlung unter den aktuellen Rahmenbedingungen für die Kläranlage Forst (Lausitz) nicht empfohlen. Die Erneuerung der maschinellen Klärschlammentwässerung durch eine Zentrifuge oder eine Schneckenpresse sind als wirtschaftlichste und nachhaltigste Lösung anzusehen. Beide Verfahren stellen den Stand der Technik dar. Welches dieser Verfahren zur Ausführung kommt, muss unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten in der weiteren Planung ermittelt werden.

Das Ingenieurbüro für Tiefbau, Wasserwirtschaft und Umweltfragen Ostsachen GmbH IBOS wurde mir der weiteren Planung zur Erneuerung der maschinellen Schlammentwässerung beauftragt.

Im Rahmen der Vorplanung wurden die im Klärschlammkonzept ermittelten technischen Vorzugsvarianten vertiefend untersucht. Für die Installation einer Schneckenpresse und eines Dekanters wurde ein technischer Variantenvergleich und eine Kostenvergleichsrechnung entsprechen den Leitlinien zur Durchführung von Kostenvergleichsrechnungen der LAWA erstellt.

Im Rahmen einer Kostenvergleichsrechnung werden für die während der Nutzungsdauer des Projektes anfallende Kosten ein Projektkostenbarwert ermittelt. Dieser ergibt sich aus den Investitionskosten, den laufenden Betriebskosten und den Reinvestitionskosten für Anlagen, die während des Betrachtungszeitraumes verschleißbedingt ausgetauscht werden müssen.

Der Betrachtungszeitraum richtet sich dabei nach der längsten Laufzeit eines Bauteils und wurde für dieses Projekt mit 25 Jahren festgelegt. Im Ergebnis dieser Untersuchungen ergeben sich die folgenden Projektkostenbarwerte:

Variante 1 – Installation einer Schneckenpresse: 5.291.656,00 €

Variante 2 – Installation eines Dekanters:  4.880.692,00 €

Im Ergebnis der Kostenvergleichsrechnung stellt die Erneuerung der maschinellen Klärschlammentwässerung durch die Installation eines Dekanters somit die wirtschaftlichste Variante dar.       

In einem Dekanter erfolgt die Entwässerung des flüssigen Klärschlammes durch die Zentrifugalkraft. Ein Dekanter besteht im Wesentlichen aus der sich schnell drehenden Dekanterzentrifuge, der Zentrifugentrommel und der Austragschnecke. Der flüssige Klärschlamm wird über das Zulaufrohr mittig in die Dekantertrommel eingebracht und in Rotation versetzt. Durch die Zentrifugalkraft werden die schweren Schlammbestandteile an die außen liegende Trommelwand gepresst und bilden dort ein Sediment.

Das Sediment wird über die Dekanterschnecke abgefördert und ausgetragen. Die klare Flüssigphase fließt über ein Wehr am Trommeldeckel drucklos ab. Dieses Entwässerungsverfahren ist auf vielen kommunalen Kläranlagen erfolgreich im Einsatz und entspricht dem Stand der Technik. 

Abbildung 3 – Schematische Darstellung eines Dekanter (Quelle: Firmenprospekt der Firma Flottweg)

Die zur Bestätigung vorliegende Ausführungsplanung wurde unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Vorplanung erstellt.

Die vorhandene und verschlissene Kammerfilterpresse soll durch die Installation eines effizienten Dekanters abgelöst werden. Der neue Dekanter wird in der vorhandenen Maschinenhalle installiert. Zur Schaffung der erforderlichen Baufreiheit muss im Vorfeld die Kammerfilterpresse einschließlich der Installationskonstruktion und die bestehenden peripheren Anlagen sowie die EMSR-Technik rückgebaut werden.

Der in der Planung berücksichtigte Dekanter ist für den gegenwärtigen Schlammanfall von 426 t Trockensubstanz pro Jahr ausgelegt und besitzt im optimalen Betriebsbereich eine Entwässerungsleistung von 20 m³ Überschussschlamm pro Stunde. Mit diesem Dekanter ist eine Entwässerung des Schlammes bis zu einem Trockensubstanzgehalt von größer 24 % möglich. Die Entwässerungsleistung des Dekanters wurde zusätzlich so gewählt, dass auch bei einer möglichen vollen Auslastung der Kläranlage der anfallende Schlamm ebenfalls vollständig entwässert werden kann.

Der Dekanter wird auf einer Stahlkonstruktion in der vorhandenen Maschinenhalle installiert. Zur Abförderung des entwässerten Klärschlammes werden eine Transportschnecke und eine schwenkbare Schnecke zur automatischen Befüllung der Lager- und Transportcontainer installiert. Der Zentratablauf wird an die vorhandene Hallenfußbodenentwässerung angeschlossen. Für die Installation der EMSR Technik werden teilweise die vorhandenen Schaltschränke im Steuerraum genutzt.

Zur Erzielung einer optimalen Entwässerungsleistung muss zum Abscheiden des Kapillarwassers aus der Schlammflocke ein Flockungshilfsmittel zu dosiert werden. Das Flockungsmittel wird als Konzentrat in 1.000 Liter Gebinden angeliefert und muss vor der Verwendung erst zu einer Gebrauchslösung aufbereitet werden. Hierzu ist die Installation einer Flockungsmittelansatz- und Dosierstation mit einem Nutzvolumen von 2.500 Liter vorgesehen. Die fertige Gebrauchslösung wird direkt in die Schlammzuführungsleitung vor dem Dekanter dosiert und über einen statischen Rohrmischer mit dem Schlamm vermischt.

Die Erneuerung der Schlammentwässerung erfolgt bei laufenden Betrieb der Kläranlage. Um den weiterhin anfallenden Überschussschlamm zu entwässern, muss für die Bauzeit eine mobile Entwässerungsanlage installiert und betrieben werden.

Im Zuge der Erneuerung der maschinellen Schlammenzwässerung wird auch die Fällmitteldosierstation erneuert und in der vorhandenen Maschinenhalle neu integriert.

In den in der Anlage beigefügten Lageplänen sind der Rückbau und die Anordnung der neuen Entwässerungsaggregate dargestellt.

Für die Erneuerung der maschinellen Schlammentwässerung ergeben sich folgende Hauptleistungen:

• Rückbau der vorhandenen Kammerfilterpresse einschl. der peripheren Anlagen
• Installation des neuen Dekanters
• Installation der peripheren Anlagen einschl. des Schlammaustragssystems, der Flockungsmittelansatz- und Dosierstation
• Anpassung der Rohrleitungen und Armaturen
• Erneuerung der Fällmitteldosierstation
• Anpassung der EMSR-Anlagen einschl. Einbindung in das vorhandene Prozessleitsystem
• Installation und Betrieb einer mobilen Klärschlammentwässerungsanlage als temporäre Zwischenlösung

Die Bruttokosten belaufen sich nach der aktuell vorliegenden Kostenberechnung auf ca. 878.600,00 EUR.

Finanzielle Auswirkungen:

Anlagen:

Anlage 1 Erneuerung der maschinellen Schlammentwässerung der Kläranlage Forst (Lausitz) – Lageplan

Anlage 2 Erneuerung der maschinellen Schlammentwässerung der Kläranlage Forst (Lausitz) – Aufstellungsplan, Teil 1

Anlage 3 Erneuerung der maschinellen Schlammentwässerung der Kläranlage Forst (Lausitz) – Aufstellungsplan, Teil 2