In dieser Arbeit soll eine Abwasserreinigungsanlage konzipiert und projektiert werden für Abwässer aus dem Schiffsbetrieb während der Probefahrt sowie für Abwässer aus der Reinigung des Maschinenraumes nach der Probefahrt.
Auf Neubauten fallen diverse Abwässer an, die sich alle im Bilgetank sowie auch in der Maschinenraumbilge sammeln. Des Weiteren fallen bei der Probefahrt und dem Probelauf der Hauptmaschinen Ölschlämme aus der Schwerölaufbereitung an Bord an, die im Sludge (Schlamm-) Tank gesammelt werden. Da die Neubauten jedoch bei der Übergabe an den Käufer meist leere und gereinigte Tanks sowie auch einen gereinigten Maschinenraum aufweisen müssen, ist es notwendig, nach der Probefahrt die entstandenen Ab- und Waschwässer zu entsorgen.
Das in den Tanks und der Maschinenraumbilge gesammelte Gemisch aus Wasser, Öl und Reinigungsmitteln soll zunächst mit einer geeigneten Pumpe von Bord gepumpt werden und anschließend in einer, in der Nähe des Ausrüstungskais stationär aufgestellten, Abwasserreinigungsanlage behandelt werden. Das aufbereitete Wasser soll anschließend in die Kanalisation eingeleitet werden (Indirekteinleitung), wobei Auf-lagen von Seiten der zuständigen Behörden zu beachten sind.
Bei der Erstellung des Konzepts sollte von vornherein die Wirtschaftlichkeit als eines der Hauptentscheidungskriterien für die spätere Umsetzung beachtet werden.
Inhaltsverzeichnis
1 EINFÜHRUNG UND ZIEL DER ARBEIT
1.1 FLENSBURGER SCHIFFBAU-GESELLSCHAFT MBH & CO. KG
1.2 ZIEL DER ARBEIT
2 GESETZLICHE GRUNDLAGEN
3 STAND DER TECHNIK ZUR ABWASSERREINIGUNG
3.1 VERFAHRENSÜBERSICHT ZUR ABWASSERREINIGUNG
3.2 BIOLOGISCHE ABWASSERAUFBEREITUNG
3.3 CHEMISCH / PHYSIKALISCHE ABWASSERAUFBEREITUNG
3.3.1 Adsorption
3.3.2 Fällung / Flockung
3.3.3 Elektrochemische Verfahren
3.3.4 Ionenaustausch
3.3.5 Nassoxidation
3.4 MECHANISCHE ABWASSERAUFBEREITUNG
3.4.1 Schwerkraftsedimentation
3.4.2 Fliehkraftsedimentation
3.4.3 Flotation
3.4.4 Filtration
3.4.5 Membrantrennverfahren
3.5 THERMISCHE ABWASSERAUFBEREITUNG
4 ABWASSERUNTERSUCHUNG
4.1 QUALITATIVE ABWASSERUNTERSUCHUNG
4.1.1 Definition und Herkunft der zu behandelnden Abwässer
4.1.2 Erläuterungen zu den analysierten Abwässern
4.1.3 Analyseergebnisse [vgl. Anhang 10 und 11]
4.1.4 Einstufung des Abwassers in Wassergefährdungsklassen nach Anhang 4 der VwVwS / Beurteilung der Genehmigungspflicht nach §33 des LWG
4.2 UNTERSUCHUNG DER REINIGUNGSLEISTUNG VERSCHIEDENER FÄLLUNGS- UND FLOCKUNGS- BZW. ADSORPTIONSCHEMIKALIEN
4.2.1 Untersuchungsergebnisse der Firma Buderus
4.2.2 Untersuchungsergebnisse der bei der Firma Protec behandelten Abwasserprobe
4.3 QUANTITATIVE ABWASSERUNTERSUCHUNG
4.3.1 Darstellung der angefallenen Abwassermengen der Jahre 1998 bis 2000
4.3.2 Bestimmung der mittleren jährlichen Abwassermenge und der mittleren Gesamtchargengröße
4.3.3 Bestimmung der maximalen Chargengröße und des minimal notwendigen Volumens eines Sammel- bzw. Pufferbehälters
5 ANLAGENKONZEPT
5.1 VARIATIONSMATRIX
5.2 GRUNDFLIESSBILD DER REINIGUNGSANLAGE FÜR ABWÄSSER AUS DEM SCHIFFSBETRIEB UND DER SCHIFFSINNENREINIGUNG
5.3 VERFAHRENSFLIESSBILD DER ABWASSERREINIGUNGSANLAGE FÜR ABWÄSSER AUS DEM SCHIFFSBETRIEB UND DER SCHIFFSINNENREINIGUNG
5.4 AUFSTELLRAUM UND PLATZBEDARF DER ANLAGE
5.4.1 Beschreibung des Aufstellraumes
5.4.2 Lageplan der Werft mit Aufstellraum der Abwasserreinigungsanlage und schematischer Darstellung der Rohrleitungen
5.5 SKIZZE DES AUFSTELLRAUMES MIT AUFSTELLUNGSPLAN DER ANLAGE
6 PROJEKTPLANUNG
7 AUSLEGUNG UND BERECHNUNG VON ROHRLEITUNGEN, BEHÄLTERN, PUMPEN UND APPARATEN
7.1 AUSLEGUNG DER HAUPTROHRLEITUNGEN
7.2 BERECHNUNGEN ZUR AUSLEGUNG DER PUMPE P1
7.2.1 Grundlagen für die Berechnung der minimal notwendigen Förderhöhe der Pumpe P1
7.2.2 Berechnung der minimal notwendigen Förderhöhe der Pumpe P1
7.2.3 Spezifikation der Pumpe P1
7.3 AUSLEGUNG UND SPEZIFIKATION DER PUMPE P4
7.4 AUSLEGUNG UND SPEZIFIKATION DER PUMPEN P5 UND P6
7.5 AUSLEGUNG UND SPEZIFIKATION DER DOSIERPUMPEN P2 UND P3
7.6 AUSLEGUNG UND FESTIGKEITSNACHWEIS DES SAMMELBEHÄLTERS B1
7.6.1 Festigkeitsnachweis des Behälters B1
7.6.2 Skizze des Sammelbehälters B1
7.7 AUSLEGUNG UND SPEZIFIKATION DES REAKTIONSBEHÄLTERS B2
7.8 AUSLEGUNG UND SPEZIFIKATION DES TROCKENGUTDOSIERERS H1
7.9 AUSLEGUNG UND SPEZIFIKATION DER FILTERSACKEINHEIT F1
7.10 AUSLEGUNG DES RÜHRWERKS R1
7.11 AUSLEGUNG DES RÜHRWERKS R2
7.12 GRAFISCHE DARSTELLUNG DES ABLAUFS DES CHARGENPROZESSES
8 WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG
8.1 ERLÄUTERUNG DER ANGEWENDETEN INVESTITIONSRECHENVERFAHREN
8.1.1 Statische Investitionsrechnung / Amortisationsrechnung
8.1.2 Dynamische Investitionsrechnung / Kapitalwert- und Annuitätenmethode
8.2 ERMITTLUNG DER BETRIEBS- UND INVESTITIONSKOSTEN UNTERSCHIEDLICHER ABWASSERREINIGUNGSANLAGEN
8.2.1 Ermittlung der Investitionskosten für verschiedene Investitionsvarianten
8.2.2 Ermittlung der Investitionskosten für die verschiedenen Investitionsvarianten unter Berücksichtigung unterschiedlicher Entsorgungskostenentwicklungen
8.3 ERGEBNISSE DER WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG
8.3.1 Ergebnisse der Berechnung der Amortisationszeit möglicher Investitionsvarianten
8.3.2 Ergebnisse der Berechnung der Annuität möglicher Investitionsvarianten
9 SCHLUSSBETRACHTUNG
10 LITERATURVERZEICHNIS
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Diplomarbeit ist die Konzipierung und Projektierung einer stationären Abwasserreinigungsanlage für die Flensburger Schiffbau-Gesellschaft, um Abwässer aus Probefahrten und der Maschinenraumreinigung fachgerecht für die Indirekteinleitung in die städtische Kanalisation aufzubereiten und dabei die Wirtschaftlichkeit als zentrales Kriterium zu berücksichtigen.
- Analyse der gesetzlichen Anforderungen an Indirekteinleiter
- Qualitative und quantitative Charakterisierung der anfallenden ölhaltigen Abwässer
- Vergleich und Auswahl geeigneter Reinigungsverfahren (Adsorption vs. Flotation)
- Technische Auslegung der Anlagenkomponenten (Pumpen, Behälter, Rührwerke)
- Wirtschaftlichkeitsanalyse mittels dynamischer Investitionsrechnung
Auszug aus dem Buch
3.3.2 Fällung / Flockung
Fällung und Flockung beschreiben zwei zeitlich aufeinanderfolgende Vorgänge.
Fällung beschreibt die Bildung einer unlöslichen Phase aus zwei oder mehr echt gelösten Komponenten. Es handelt sich um einen Phasenübergangsprozess, bei dem feindisperse bzw. kolloidal gelöste Mikroflocken entstehen.
Flockung beschreibt hingegen die Überführung der bei der Fällung entstandenen Mikroflocken in abscheidbare Makroflocken.
Fällung:
Die Fällung wird zur Abtrennung von Metallionen und Anionen, wie Fluorid, Sulfid, Sulfat und Phosphat, angewendet, wobei besonders die Phosphateliminierung in den kommunalen Kläranlagen große Bedeutung gewonnen hat.
Bei der Behandlung von industriellem Abwasser ist die Eliminierung von Schwermetallen meist das primäre Ziel. Die Metallionen werden mit Hilfe von Fällungsmitteln in schwer lösliche
• Hydroxide,
• Carbonate oder
• Sulfide umgesetzt.
Die Löslichkeit von Schwermetallen ist stark vom pH-Wert abhängig, d. h. jedes Metall hat ein ionenspezifisches Löslichkeitsminimum (vgl. Abbildung 3-2).
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINFÜHRUNG UND ZIEL DER ARBEIT: Das Kapitel stellt die Flensburger Schiffbau-Gesellschaft vor und definiert die Notwendigkeit einer Abwasserreinigung für Fährschiff-Neubauten.
2 GESETZLICHE GRUNDLAGEN: Hier werden die regulatorischen Rahmenbedingungen für die Indirekteinleitung von Abwasser auf Bundes-, Landes- und kommunaler Ebene erläutert.
3 STAND DER TECHNIK ZUR ABWASSERREINIGUNG: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über verschiedene biologische, chemisch/physikalische, mechanische und thermische Reinigungsverfahren.
4 ABWASSERUNTERSUCHUNG: Es erfolgt eine detaillierte qualitative und quantitative Analyse der anfallenden Abwässer sowie eine Bewertung der Reinigungsleistung verschiedener Chemikalien.
5 ANLAGENKONZEPT: Das Kapitel beschreibt die Auswahl der Anlagenteile mittels einer Variationsmatrix und erläutert die Anordnung der Anlage.
6 PROJEKTPLANUNG: Dieses Kapitel umfasst die zeitliche Planung der Projektphasen von der Konzepterstellung bis zur Inbetriebnahme.
7 AUSLEGUNG UND BERECHNUNG VON ROHRLEITUNGEN, BEHÄLTERN, PUMPEN UND APPARATEN: Hier erfolgt die technische Dimensionierung und Spezifikation aller relevanten Anlagenelemente.
8 WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG: Dieser Teil führt die statischen und dynamischen Investitionsrechnungen für verschiedene Anlagenvarianten durch.
9 SCHLUSSBETRACHTUNG: Zusammenfassende Bewertung des gewählten Anlagenkonzepts hinsichtlich technischer Machbarkeit und wirtschaftlicher Amortisation.
Schlüsselwörter
Abwasserreinigung, Fährschiffbau, Indirekteinleitung, Adsorption, Fällung, Flockung, Bilgenwasser, Chargenbetrieb, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Investitionskosten, Betriebskosten, Rohrleitungsauslegung, Umweltschutz, Wasserhaushaltsgesetz, Anlagentechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Konzipierung und Projektierung einer stationären Anlage zur Reinigung von ölhaltigen Abwässern, die bei Probefahrten und der Maschinenraumreinigung von Neubauten der Flensburger Schiffbau-Gesellschaft anfallen.
Welches sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte für die Indirekteinleitung, der Vergleich verschiedener chemisch-physikalischer Reinigungsverfahren und die detaillierte technische sowie wirtschaftliche Planung der Anlage.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist ein technisch ausgereiftes, genehmigungsfähiges und wirtschaftlich tragfähiges Anlagenkonzept, das eine fachgerechte Entsorgung der anfallenden Schiffsabwässer sicherstellt.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden Literaturanalysen zum Stand der Technik, chemische Laboruntersuchungen der Abwasserproben, strömungstechnische Berechnungen zur Pumpendimensionierung sowie dynamische Investitionsrechenverfahren verwendet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine Bestandsaufnahme der Reinigungstechnik, eine umfassende Untersuchung der Abwasserqualität und -mengen, die Auswahl des Anlagenkonzepts sowie die konkrete Auslegung und Wirtschaftlichkeitsberechnung der Investitionsvarianten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Abwasserreinigung, Adsorption, Chargenbetrieb, Wirtschaftlichkeitsrechnung und Indirekteinleitung.
Warum wurde die Adsorption der Flotation als Hauptreinigungsverfahren vorgezogen?
Die Entscheidung basierte auf der Wirtschaftlichkeitsrechnung: Die Adsorptionsanlage bietet bei geringerem apparatetechnischen Aufwand eine ausreichende Reinigungsleistung, was zu einer günstigeren Kostenstruktur führt.
Wie wurde die Einstufung der Abwässer in Wassergefährdungsklassen vorgenommen?
Basierend auf den Abwasseranalysen und der VwVwS wurde das Abwasser aufgrund des hohen Altölgehalts (über 3%) in die Wassergefährdungsklasse 3 eingestuft, was die Genehmigungspflicht nach dem Landeswassergesetz auslöste.
- Quote paper
- Mirko Pakschys (Author), 2000, Konzipierung und Projektierung einer Reinigungsanlage für Abwässer aus Probefahrten von Fährschiffen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185601
