Stoff- und Energiestrombilanz der Kläranlage Gleisdorf mit implementierter Membrandestillation zur Nährstoffrückgewinnung

Ziel der Arbeit war es, die auftretenden Massen- und Energieströme der Kläranlage Gleisdorf darzustellen und darauf aufbauend die Veränderung jener Ströme nach der Implementierung einer Membrandestillationsanlage an verschiedenen Stellen des Abwasserreinigungsprozesses zu analysieren. Zum Ist-Stand betrug der auf der gesamten Kläranlage benötigte thermische Energiebedarf 955 kWh / d und der elektrische Energiebedarf 2688 kWh / d. Die errechneten Werte wurden auf Einwohnerkennzahlen bezogen, um so Anlagenkennzahlen zu generieren, mit denen ein Vergleich zu anderen Kläranlagen möglich ist. Eine Möglichkeit die Membrandestillationsanlage im Abwasserreinigungsprozess zu implementieren, ist sie im Zulauf der Kläranlage zu positionieren (Integrationspunkt 1). Für diese Verfahrensvariante betrug der gesamte thermische Energiebedarf 3769 kWh / d und der gesamte elektrische Energiebedarf 300 kWh / d. Eine weitere Möglichkeit ist die Membrandestillationsanlage im Trübwasserrückfluss des Zentrifugenwassers zu positionieren. In diesem Punkt wird eine geplante Pilotanlage bilanziert, die über einen 2m3 Trübwasservorlagebehälter verfügt (Integrationspunkt 2.1). In dieser Variante betrug der Gesamtenergiebedarf an thermischer Energie 2687 kWh / d und an elektrischer Energie 955 kWh / d. Eine fiktive Membrandestillationsanlage, die am selben Punkt installiert wird (Integrationspunkt 2.2) wie die Pilotanlage, jedoch das gesamte täglich anfallende Trübwasser behandeln kann, wurde ebenfalls bilanziert. Die notwendigen Energiemengen hierbei betragen 2669 kWh / d an thermischer Energie und 960 kWh / d an elektrischer Energie. Die abscheidbare Menge an Ammonium pro Tag der Integrationspunkte 1, 2.1 und 2.2 betragen jeweils: 123,7; 0,47 und 6,29 kg NH4-N / d.The objective of the present work was to evaluate and illustrate the occurring mass- and energy flows at the wastewater treatment plant in Gleisdorf. On the basis of this, the change of mass- and energy flows after implementing a membrane distillation unit at dif- ferent locations of the wastewater treatment process is analyzed. The membrane distilla- tion unit is used for separating part of the ammonia that is carried within the wastewater. This will lead to a reduction in the need of electrical energy for the aeration in the activa- tion basin. In a first step the operating records from the year 2007 to 2014 were processed. In current state the plant needs thermal energy of 955 kWh / d and electrical energy of 2688 kWh / d. The computed values were then related to inhabitant values to get operating numbers which can be used to compare the plant performance in terms of energy demand with other wastewater treatment plants. One possibility to implement the membrane distillation into the wastewater treatment pro- cess is to position it in the plant inflow (integration point 1). In this option, the demand of thermal energy was 3769 kWh / d and of electrical energy 300 kWh / d. Another imple- mentation point is in the water backflow of the centrifuge. In this option (integration point 2.1) a projected membrane distillation pilot plant with a 2m3 container for the centrifuge water was calculated. For this pilot plant the demand of thermal energy was 2687 kWh / d and of electrical energy 955 kWh / d. The third model looks at a fictional membrane distil- lation plant at the same location but this plant is able to handle the whole daily centrifuge water amount. The needed thermal energy for this option was 2669 kWh / d and the elec- trical energy demand was 960 kWh / d. The separated ammonia amount from the membrane distillation plants for the three mod- els integration point 1, 2.1 and 2.2 were 123,7; 0,47 and 6,29 kg NH4-N / d respectively.vorgelegt von Philipp KleinAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassungen in dt. und engl. SpracheGraz, Univ., Masterarb., 2015(VLID)483189