Auslegung der Nachklärbecken

Die Schweizer Zucker AG ist der einzige Zuckerproduzent in der Schweiz und betreibt an den Standorten Aarberg und Frauenfeld betriebsinterne Abwasserreinigungsanlagen. Die Zuckerrübe hat in der Schweiz mit sinkenden Zuckergehalten zu kämpfen. Bei der Erzeugung von Zucker muss das bestehende Wasser der Rübe nahezu vollständig entfernt werden. Des Weiteren hat sich die allgemeine Qualität negativ verändert. Dies liegt zum einen an diversen Pestizidverboten als auch an extremeren Wettereinflüssen. Diese Faktoren führen zu erhöhter biologischer Belastung des Wasserkreislaufs der Zuckerfabrik. Diese Belastung spiegelt sich durch erhöhtes Schlammvolumen in der biologischen Abwasserreinigung wider. Nachfolgend ist keine effiziente Trennung des Belebtschlamms vom Klarwasser mehr möglich. 

Vergleicht man aktuelle Analysen mit den Auslegungsparametern aus dem Jahr 2010, kann man feststellen, dass die Abwassermenge und Trockensubstanz um ca. 24 % gestiegen sind. Des Weiteren ist festzustellen, dass der ermittelte Trockensubstanzgehalt von 5 g/l deutlich von den aktuellen Werten von 8,5 g/l abweicht. Nachfolgend sollen zwei Fälle detaillierter betrachtet werden:

1. Die Erweiterung der bestehenden Nachklärbecken

2. Neubau eines dritten Nachklärbecken

Die Berechnungen basieren auf den aktuellen Betriebsdaten und den Vorgaben des Arbeitsblatts DWA-A-131 für einstufige Belebungsanlagen. Die Varianten wurden hinsichtlich ihrer Kosten, Anlagenverfügbarkeit, Wartungsaufwand, Flexibilität und Umweltverträglichkeit bewertet. Die Berechnungen zeigten, dass die Beckenoberfläche um 58 % zu klein ist, um die gestiegenen Anforderungen zu bewältigen. Dies führt bei hohen Abwassermengen zu hydraulischen Überlastungen und unerwünschtem Schlammabtrieb. 

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Variante Erweiterung: Diese Variante sieht vor, die bestehenden Nachklärbecken um 12 Meter zu verlängern. Dies würde die benötigte Beckenoberfläche von je 198 m² schaffen. Die bestehenden Pumpen und die Infrastruktur könnten weiter genutzt werden, was die Kosten reduziert. Die Baukosten für diese Variante belaufen sich auf etwa 481’360 CHF, und die jährlichen Betriebskosten betragen 21’312 CHF.

Variante Drittes Becken: Diese Variante umfasst den Bau eines zusätzlichen Nachklärbeckens mit einer Oberfläche von 146 m². Dies würde die Betriebssicherheit erhöhen, da bei einem Ausfall eines Beckens die anderen Becken die zusätzliche Last übernehmen könnten. Die Baukosten für diese Variante betragen etwa 691’300 CHF, und die jährlichen Betriebskosten belaufen sich auf 25’251 CHF.

Nach Erstellung der Entscheidungsmatrix hat sich gezeigt, dass die Variante der Erweiterung aufgrund der geringeren Investitionskosten und des niedrigeren Wartungsaufwands als präferierte Variante zu betrachten ist. Diese Variante ermöglicht es, die benötigte Kapazitätssteigerung zu erzielen und gleichzeitig die Reinigungsleistung deutlich zu verbessern. Die Untersuchungen zeigen deutlich, dass eine Anpassung der bestehenden Nachklärbecken unausweichlich ist.