Koordination

ISAH Leibniz Universität Hannover
Welfengarten 1
30167 Hannover

Projektleitung
Dr.-Ing. Maike Beier
Tel.: +49 (0) 762 2898
beier@isah.uni-hannover.de

Partnerinstitutionen

  • BIORESTEC
  • Göttinger Entwässerungsbetriebe
  • Kommunale Nährstoffrückgewinnung Niedersachsen GmbH
  • Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg
  • Landwirtschaftskammer Niedersachsen
  • PARFORCE GmbH
  • Raiffeisen Agil Leese eG
  • R-E-Pro Ingenieurbüro
    Dr. Sabrina Breitenkamp
  • SF-Soepenberg GmbH
  • Stadtentwässerung Hildesheim
  • Stadt Pattensen

Laufzeit

01.07.2020 – 30.06.2023 (Phase 1)

Webseite

In Bearbeitung

SATELLITE

Verfahrenstechniken im Haupt- und Satellitenbetrieb eines interkommunalen Recyclingzentrums zur Maximierung der Phosphorrückführung in die regionale Landwirtschaft

Kurzbeschreibung

Das Projekt SATELLITE bietet mit dem Konzept der Umsetzung eines umfassenden interkommunalen Verbundes (gemeinsame Konzeptionierung und Bewirtschaftung von Anlagen regionaler Zentren (  > 50.000 EW), deren Satelliten (Kläranlagen < 50.000 EW) sowie der Integration relevanter landwirtschaftlicher Nährstoffquellen (Gülle, Biogasanlagen) beispielhaft für die Region Südliches Niedersachsen einen Kristallisationspunkt für eine langfristig abgesicherte strategische Investitionsplanung zur Umsetzung eines nachhaltigen regionalen Nährstoffrecyclings für stark landwirtschaftlich geprägte Regionen. Durch den kommunalen Entsorgungsverbund (KNRN) können Investitionsentscheidungen der einzelnen Anlagen strategisch abgestimmt werden, die untersuchten Flexibilisierungsoptionen schaffen einen niedrigschwelligen Zugang zur Anlagentechnik und damit strategische Freiräume für die Betreiber. Der über den kommunalen Verbund abgestimmte Betrieb definiert als Managementziele Bereitstellung der optimalen Klärschlammqualität (Heizwert, P-Gehalt) für das zentrale Recycling-Zentrum zum optimalen Zeitpunkt (gleichmäßige Auslastung) mit dem geringsten Umweltimpact (Transport), bei gleichzeitig positiver Bilanz für die anliefernden regionalen Zentren. Dies wird erreicht durch angepasste Verfahrensauswahl, regionale Wertstoffrückführung und Unterstützung bei der Bewirtschaftung.

Arbeitsschwerpunkte

Über die Begleitung, Planung und Auswertung der halb- und großtechnischen Untersuchungen in Projektphase 1 werden in SATELLITE dabei die folgenden wissenschaftlich/technischen Schwerpunkte adressiert:

  • optimierter Betrieb der regionalen Zentren im Hinblick auf P-Umwandlung/Ausschleusung, Entwässerunggrad und Trocknung,
  • Einsatz von Cosubstraten in der Faulung
  • Bewertung von N-Elimination oder N-Rückgewinnung sowie die Verfahrensanpassung der Deammonifikation und Strippung vor dem Hintergrund einer Mitbehandlung von Wirtschaftssubstraten und der Integration der Trocknung.
  • Entwicklung und Implementierung von Bewertungsmodellen als Basis einer strategischen Investitionsplanung des Anlagenverbunds unter Berücksichtigung von lokalen Randbedingungen, den o.g. Optimierungszielen und verschiedene Entscheidungsräume (regionale Zentren + Satelliten, KNRN, Gesamtregion).
  • Entwicklung von software-gestützten Tools zur Unterstützung des Betriebs der regionalen Zentren, Bilanzierung von Stoff- und Energieströmen (regionale Nährstoffbilanz unter Einbeziehung der Landwirtschaft) und Regelung des Inputs sowie der Transportlogistik zur zentralen Verbrennung.

Die im Projekt durchzuführenden Forschungsarbeiten sind in 6 Teilprojekte gegliedert und werden an ausgewählten Standorten der Stadtentwässerungen des Verbundes (LK Nienburg, Stadtentwässerung Hildesheim, Göttinger Entwässerungsbetriebe, Stadt Pattensen) durchgeführt. Neben der großtechnischen Verfahrenserprobung werden zwei Versuchszentren (Hildesheim und Leese) betrieben. Als Modellregion dient der Landkreis Nienburg. Die Abbildung zeigt die Zuordnung der verschiedenen thematischen Teilprojekte zu den Modellregionen und Standorten.

Zuordnung der Teilprojekte zu den Modellregionen, und -Standorten in SATELLITE

Teil-Arbeitspakete

Ansprechpartner
ISAH Leibniz Universität Hannover, Dr. Maike Beier, E-Mail: beier@isah.uni-hannover.de, Tel.: +45 762-2898

Projektpartner
Stadtentwässerung Hildesheim; Stadt Pattensen; PARFORCE GmbH

Kurzbeschreibung
In TP 1 steht dabei die Erprobung und Bewertung einer gezielten Anpassung des Betriebs der Abwasserbehandlung der Kläranlagen im Fokus, mit dem Ziel das vorhandene Flexibilisierungspotential bei den abzugebenden Schlammmengen und -qualitäten im Hinblick auf die Beschickung der zentralen Trocknung und Verbrennungsanlagen zu identifizieren und in die Bewirtschaftungsstrategie einzubinden. Wichtige Stellschrauben sind hierbei die Stabilisierung des Heizwertes der abzugebenden Schlämme durch Vermeidung einer zu weitgehenden aeroben Stabilisierung, die Erhöhung bzw. aktive Beeinflussung des P-Gehalts und der Bindungsform im Klärschlamm sowie die Frage nach Strategien zur Mitbehandlung von hochbelasteten Teilströmen aus der Trocknung (Brüden) oder Schlammbehandlung (AP 2.3). Eine Bewertung erfolgt hierbei im Wesentlichen im Hinblick auf die Durchführbarkeit, Robustheit des Verfahrens und die hierdurch auf den Kläranlagen anfallenden betrieblichen Aufwände und Kosten bzw. Kosteneinsparungen.

Ansprechpartner
ISAH Leibniz Universität Hannover, Dr. Maike Beier, E-Mail: beier@isah.uni-hannover.de, Tel.: +45 762-2898

Projektpartner
Kommunale Nährstoffrückgewinnung Niedersachsen GmbH; Stadtentwässerung Hildesheim; Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg; R-E-Pro Ingenieurbüro Dr. Sabrina Breitenkamp; Raiffeisen Agil Leese eG

Kurzbeschreibung
Für die Weiterbehandlung im Recyclingzentrum muss der Klärschlamm regional gezielt vorkonditioniert werden, um die Anlagen des Recyclingzentrums am optimalen Betriebspunkt zu fahren. Dies bedeutet die Einstellung relevanter Schlammeigenschaften wie dem Trockenrückstandgehalt, dem Heizwert und dem Nährstoffgehalt. Das Teilprojekt 2 legt daher seinen Fokus auf die Betrachtung, Auswahl und Erprobung ausgewählter Verfahrenstechniken der regionalen Schlammbehandlung mit Blick auf optimierte Energieausnutzung und Wirtschaftlichkeit im Gesamtverbund. Dazu zählen verschiedene Konzepte zur Entwässerung und der Betrieb einer Anaerobstufe mit zusätzlicher Annahme von Co-Substraten.

Ansprechpartner
ISAH Leibniz Universität Hannover, Dr. Maike Beier, E-Mail: beier@isah.uni-hannover.de, Tel.: +45 762-2898

Projektpartner
Kommunale Nährstoffrückgewinnung Niedersachsen GmbH; Göttinger Entwässerungsbetriebe; Stadtentwässerung Hildesheim; Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg; R-E-Pro Ingenieurbüro Dr. Sabrina Breitenkamp; Raiffeisen Agil Leese eG

Kurzbeschreibung
Die Beschaffenheit des Klärschlamm-Inputs (TR, Heizwert, Nährstoffgehalte) des Recyclingzentrums hat unmittelbaren Einfluss auf die Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Klärschlammverbrennung und anschließender Nährstoffrückgewinnung. Insbesondere eine energetisch optimale Auslastung der Klärschlammverbrennung ist für den wirtschaftlichen Betrieb der Verbrennung essentiell und kann durch gezielte Bewirtschaftung des Inputs (Schlammbewirtschaftung) erreicht werden. Mengen und Eigenschaften des Klärschlamms können durch die regionale „Vorbehandlung“ beeinflusst und somit gezielt optimiert werden. Verfahrenstechnische Möglichkeiten hierzu bieten die Entwässerung (s. TP 2), Faulung und Trocknung des Schlamms. Dieses TP beschäftigt sich mit dem optimierten Einsatz von Faulung und Trocknung mit Blick auf die, für den Gesamtverbund beste Gestaltung des Anlagenparks zur Erreichung der optimalen Inputqualität für die Verbrennung bzw. Rezyklierung.

Ansprechpartner
ISAH Leibniz Universität Hannover, Dr. Maike Beier, E-Mail: beier@isah.uni-hannover.de, Tel.: +45 762-2898

Projektpartner
Kommunale Nährstoffrückgewinnung Niedersachsen GmbH; Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg; BIORESTEC; Raiffeisen Agil Leese

Kurzbeschreibung
Durch Einbeziehen von Wirtschaftsdüngern in das Gesamtkonzept der KNRN können zusätzliche Energie- und Nährstoffpotenziale mobilisiert und nutzbar gemacht werden. Hierbei spielt besonders Stickstoff eine zentrale Rolle. Um die Nährstoffpotentiale nicht nur auf Seiten des Phosphors im Gesamtverbund bestmöglich auszuschöpfen, befasst sich das Arbeitspaket 4 mit der Rückgewinnung und Nutzbarmachung von Stickstoff. Ziel ist die Entwicklung und/oder Erprobung von Verfahren zur Ausschleusung von Stickstoff sowie das Schaffen eines Tools zur Verfahrensbewertung und regionalen Strategieentwicklung.

Ansprechpartner
Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Frederic Veit, M.Sc., E-Mail: frederic.veit@iml.fraunhofer.de, Tel.: +49 231 9743 342

Projektpartner
Kommunale Nährstoffrückgewinnung Niedersachsen GmbH; Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg; R-E-Pro Ingenieurbüro Dr. Sabrina Breitenkamp

Kurzbeschreibung
Mit der Zentralisierung der thermischen Entsorgung und Verwertung für den Klärschlammverbund sind der Abtransport und die optimierte Annahme der Schlämme mit verschiedenem Wassergehalt eine zentrale Logistikaufgabe. Nach aktuellem Stand der Planung entstehen an den verschiedenen Kläranlagen und Satelliten, die im Umkreis von 150 km um das Recycling Zentrum an diesem Vorhaben beteiligt sind, durchschnittlich 20 LKW-Ladungen Schlamm je Tag. Diese sollen über verschiedene Transportwege (LKW, Bahn oder Schiff) an das Recyclingzentrum geliefert werden und müssen dort gelagert und verarbeitet werden. Gegebenenfalls ist eine Zwischenlagerung an der Senke sinnvoll, um Ladungen zu bündeln und den Transportprozess zu optimieren.

Ansprechpartner
ISAH Leibniz Universität Hannover, Dr. Maike Beier, E-Mail: beier@isah.uni-hannover.de, Tel.: +45 762-2898

Projektpartner
Landwirtschaftskammer Niedersachsen; R-E-Pro Ingenieurbüro Dr. Sabrina Breitenkamp; SF-Soepenberg GmbH

Ein zentrales Element des Projekts SATELLITE ist der Lückenschluss zwischen Nährstoffrückgewinnung und -recycling, so dass die Nährstoffe unter räumlicher und zeitlicher Entkopplung von Anfall und Bedarf wieder über die Landwirtschaft in den Nährstoffkreislauf zurückgeführt werden können. Vor diesem Hintergrund werden in TP 6 Herstellung und Vertrieb verkaufsfähiger Düngeprodukte aus den hergestellten Rezyklaten (Phosphorsäure, MAP/CaP, NH3-Lösungen untersch. Konzentrationen etc.) adressiert.

Verwertungswege

Die Ergebnisse aus SATELLITE gestatten allen Verbundpartnern eine unmittelbare Verwertung und stellen wichtige strategische Ausgangspunkte für konkrete Anschlussaktivitäten dar. SATELLITE steht dabei für eine interdisziplinäre F&E Arbeit, die eine Vielzahl an neuen Erkenntnissen generieren wird. Die Umsetzungspartner erhalten konkrete Handlungs- und Umsetzungsempfehlungen für die zukünftige Ausgestaltung des Nährstoff-Recyclings in einem kommunalen Verbund. Die Erfahrungen aus Verfahrenserprobungen sowie Kennzahlen zu Auslegung und Betrieb können für die individuelle Planung einzelner Anlagenkomponenten und Verfahrensschritte dienen, die im Projekt aufgebauten Bewirtschaftungsmodelle des Gesamtverbundes werden Modellblöcke der erprobten Verfahren mit relevanten Kenndaten, Prozessabhängigkeiten von Verfahrensketten enthalten sowie Einflüsse lokaler Randbedingungen auf die ausgewählten Bewertungsgrößen (Energie, CO2,eq, € und regionale Nährstoffrückführung (N,P)) und erlauben damit die Verwendung bei der Investitionsplanung und Erarbeitung von optimalen Bewirtschaftungsstrategien auch durch andere Regionen.