Pilotprojekt für die Abwasseraufbereitung in der PCK-Raffinerie

Von unten statt von oben

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Das Ziel jeder Kläranlage ist eine besonders intensive, energie- und umweltschonende Abwasseraufbereitung. Das gilt auch für die PCK-Raffinerie in Schwedt, eine der größten Raffinerien Deutschlands. Als Pilotprojekt wurde hier die Belüftung eines 2000 m3 großen Belebungsbeckens erfolgreich von einer Ober- flächenbelüftung durch Kreiselbelüfter auf eine Flächenbelüftung auf dem Beckenboden umgestellt. Eine Containerstation mit drei Drehkolbenverdichtern der Baureihe Delta Hybrid stellt den benötigten Luftsauerstoff bereit.

Der Autor: Norbert Barlmeyer Freier Journalist

Rund 1150 Mitarbeiter beschäftigt die Raffinerie PCK und verarbeitet jährlich bis zu 12 Mio. t Rohöl zu Kraftstoffen und anderen Erdölprodukten. PCK ist der wichtigste Kraftstoffversorger von Berlin und Brandenburg. Die Einhaltung höchster Sicherheitsstandards ist für die PCK ebenso eine Verpflichtung wie der Umweltschutz. Bisher hat das Unternehmen in diesem Bereich mehr als 2 Mrd. Euro investiert. An weiteren Verbesserungen wird ständig gearbeitet. Mit der Investition im Bereich der werkseigenen Abwasseraufbereitung will PCK gleich mehrere Ziele erreichen. Ein neues Belüftungssystem am Belebungsbecken 3 soll als Pilotprojekt die Wirksamkeit und die Wirtschaftlichkeit der Wasseraufbereitung nachhaltig verbessern, die Wassertemperatur erhöhen, um die Aktivität der Bakterien insbesondere in den Wintermonaten zu steigern, und die Geruchsentwicklung in diesem Bereich deutlich reduzieren.
Das aus der Oder und aus eigenen Brunnen entnommene Rohwasser wird in mehreren Verfahrensabläufen und als Frischwasser u. a. im Kraftwerk zur Dampferzeugung, als Kühlmedium in den Rückkühlwerken sowie zum Auffüllen von Verdunstungs- und Abschlämmungsverlusten eingesetzt. Das Abwasser der PCK wird in einer werkseigenen zentralen Abwasseraufbereitungsanlage physikalisch, chemisch und biologisch aufbereitet. Das gereinigte und geprüfte Wasser wird dann in die Oder zurückgeführt. Dieses Abwasser enthält nicht nur Salze, die aus den Rohölprodukten durch Wasser ausgetragen werden (sog. Sole-wasser). In einer ölverschmutzten Abwasserkanalisation wird anfallendes Leckageöl ebenso gesammelt wie Öl, das bei Produkteinbrüchen, Reparaturen oder bei den verschiedensten Reinigungsprozessen anfällt. Außerdem wird der zentralen Abwasseranlage geruchsintensives schwefel- und mercaptanhaltiges Abwasser (sog. Sauerwasser) zugeführt.
Die Abwasserreinigungsanlage arbeitet nach dem biologischen Prinzip. In einem Ölabscheider werden dem ankommenden Abwasser zunächst physikalisch die Ölbestandteile entzogen. In der anschließenden chemischen Flockungsstufe erfolgt unter Einsatz von Eisenchlorid eine Fällungsreaktion, sodass chemische Stoffe und Sinkstoffe im anschließenden Zwischenklärbecken über Sedimentation abgetrennt werden können. Das auf diese Weise entstandene vorgereinigte Abwasser wird in der nächsten Stufe in vier parallel arbeitenden Belebungsbecken mit dem Rücklaufschlamm aus den Nachklärbecken durch Bakterien biologisch aufbereitet. Um eine intensive Arbeit und eine ausreichende Vermehrung der Bakterien sicherzustellen, wurden die rund 6 m tiefen Becken mit einem Fassungsvolumen teilweise durch Kreiselbelüfter mit Sauerstoff versorgt. Enrico Schmottlach, Spezialist für die Wasserwirtschaft bei PCK in Schwedt, nennt für dieses System jedoch einige Nachteile: „Die Kreiselbelüfter arbeiten sehr geräuschintensiv. Außerdem erfolgt der Eintrag von Sauerstoff lediglich über die aufgewirbelte Oberfläche, was wiederum weitere Nachteile nach sich zieht. So ist der Sauerstoffgehalt im oberen Beckenbereich höher als in Bodennähe und durch die intensive Aufwirbelung werden erhebliche Mengen an Aerosolen und Geruchsstoffen ausgetragen, was zu einer unerwünschten Belastung der Umgebungsluft führt. Außerdem führt die Oberflächenbelüftung im Winter bei Außentemperaturen von bis zu -20 °C zu einer unerwünschten Abkühlung des Abwassers im Belebungsbecken und somit zu einer deutlichen Verschlechterung der Lebens- und Arbeitsbedingungen der Bakterien.“
Die Kreiselbelüfter mit Antriebsleistungen von 20 und 30 kW konnten bisher bedarfsabhängig nur mit konstanten Umdrehungen von 1000 und 1500 min-1 gefahren werden, wobei die niedrigere Drehzahl bei geringerer Beladung – auch im Hinblick auf die Energiekosten – bevorzugt wurde. Bei weiter reduziertem Sauerstoffbedarf wurden einzelne Belüfter auch ganz abgeschaltet. Dann entstand allerdings die Gefahr, dass sich Schlamm im Becken absetzte.
Bodenbelüftung angesagt
Um diese Nachteile zukünftig auszuschließen, wurde im Belebungsbecken 3 ein neues Belüftungssystem realisiert und im Oktober 2012 in Betrieb genommen. In dieses Becken werden stündlich ca. 150 bis 250 m3 Abwasser eingeleitet. Jetzt erfolgt die Belüftung des Beckens nicht mehr von oben, sondern von unten durch Düsenrohre auf dem Beckenboden. Den benötigten Sauerstoff liefern drei Aerzener-Drehkolbenverdichter der Baureihe Delta Hybrid, die in unmittelbarer Nähe des Belebungsbeckens 3 in einem speziellen Container installiert wurden. Schmottlach erwartet von dieser Technologie wesentliche Vorteile: „Wir erhoffen uns niedrigere Energiekosten durch eine konstante Einhaltung des Sauerstoffsollwertes und eine Geräuschreduzierung im Bereich des Belebungsbeckens 3 auf max. 70 dB(A). Außerdem erwarten wir einen verringerten Austritt geruchsintensiver Bestandteile durch eine beruhigte Oberfläche im Becken und einen wesentlich reduzierten Wärmeverlust im Winter und dadurch auch deutlich verbesserte Lebens- und Arbeitsbedingungen für unsere kleinen Helfer in der kalten Jahreszeit.“
Sauerstoff aus dem Container
„Das neue Konzept wurde entsprechend den Vorgaben des umfangreichen Pflichtenheftes in unmittelbarer Nähe zum Belebungsbecken 3 in einem ca. 6,6 m langen begehbaren Spezialcontainer installiert, dessen eine Längswand durch zwei Falttüren in voller Länge geöffnet werden kann“, erklärt Mario Merkel, PCK-Fachtechniker für Maschineninstandhaltung. Drei verschließbare Öffnungen im Dach erlauben das problemlose Aus- und Einbringen von größeren Anlagenkomponenten wie z. B. Motoren oder Verdichterblöcken. Eine 100 mm dicke, geräuschdämmende Innenverkleidung und zusätzliche schallgedämmte Zu- und Abluftkanäle an den beiden Stirnseiten reduzieren den Schalldruckpegel außerhalb des Containers auf die vom Betreiber geforderten max. 70 dB(A). Zwei thermostatgesteuerte Abluftventilatoren garantieren eine Innentemperatur von max. 20 °C über Außentemperatur. Installiert wurden drei Delta-Hybrid-Verdichter D 62 S (Motorleistung 90 kW, 500 V), ausgelegt für einen Betriebsdruck von 700 mbar. Zwei Aggregate werden drehzahlgeregelt über Frequenzumrichter gefahren (Lieferbandbreite 18 bis 59 m3/min), eine Anlage arbeitet mit fester Drehzahl und konstanter Liefermenge von 59 m3/min.
Die Druckluft tritt bei Umgebungstemperaturen von +30 °C mit ca. +100 °C und bei 0 °C mit ca. +70 °C aus den Aggregaten aus. Sie kühlt sich in den anschließenden, direkt zugeordneten Rohrschalldämpfern und in der nicht isolierten Sammelleitung auf dem Weg zum Belebungsbecken 3 zwar noch ab, wird aber selbst in strengen Wintern mit Temperaturwerten deutlich über 0 °C in das Becken eingetragen. Die drei Aggregate sind über außen liegende Hauptschalter zu- und abschaltbar. Die bauseits beigestellten Frequenzumrichter der zwei geregelten Aggregate wurden in einem benachbarten Gebäude installiert. Der von einem Spezialunternehmen gefertigte Container wurde in Aerzen entsprechend den Vorgaben des Pflichtenheftes und den speziellen Wünschen der Abteilungen ETA (Elektrotechnik, Antriebe) und MSR (Mess-, Steuer- und Regeltechnik) komplett bestückt, verrohrt und verkabelt, per Tieflader nach Schwedt transportiert und dort per Kran auf eine vorbereitete Funda-mentplatte aufgesetzt. Nach Anschluss von Elektro- und Druckluftleitung war die Station sofort betriebsbereit. Sie wird über die zentrale Messwarte gefahren, von der aus auch direkt in die Prozesse in der Station eingegriffen werden kann.
Praxis bringt endgültiges Konzept
„Mit diesem neuen Sauerstofferzeugungskonzept durch die drei Drehkolbenverdichter der Baureihe Delta Hybrid haben wir in der PCK Neuland betreten. Wir werden jetzt zunächst Erfahrungen sammeln und herausfinden, ob bereits ein regelbarer Verdichter den Bedarf decken kann, ob wir zusätzlich eine ungeregelte Anlage als Grundlasterzeuger oder zwei regelbare Verdichter betreiben müssen. Über eine ausreichende Redundanz verfügen wir in jedem Fall. Wenn sich das neue Sauerstoffkonzept bewährt, ist geplant, auch unsere übrigen drei Belebungsbecken umzurüsten“, erklärt Abwasserfachmann Schmottlach.
prozesstechnik-online.de/cav0413467

Vereinigt das Beste aus zwei Welten

Drehkolbenverdichter

Die ölfrei verdichtenden Delta-Hybrid- Aggregate vereinigen die Vorteile von Drehkolbengebläsen und Schraubenkompressoren. Die Anlagen wurden für Einsatzfälle geschaffen, bei denen Luft und neutrale Gase im Druckbereich bis 1,5 bar gefördert werden müssen. Die Drehkolbenverdichter wurden bereits seit drei Jahren in einem groß angelegten Feldversuch in verschiedensten Branchen bei Aerzener Kunden mit Neubedarf unter härtesten Praxisbedingungen erfolgreich getestet. Alle Feldtest-Anlagen wurden über die Aerzener Fernüberwachung RAT detailliert und kontinuierlich überwacht. Die Delta Hybrid-Anlagen stehen in folgenden Leistungsbereichen zur Verfügung:
  • Volumenströme von 10 bis 100 m3/min (600 bis 5900 m3/h)
  • Einsatz für Luftüber- und -unterdruck
  • Druckbereich von 0 bis 1,5 bar
  • Saugbereich bis -0,7 bar
Darüber hinaus zeichnet sich die Kompressorenserie durch eine signifikant verbesserte Energieeffizienz von bis zu 15 % gegenüber herkömmlichen Anlagen aus. Niedrige Wartungs- und Servicekosten sowie eine hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit ergeben sich durch eine robuste Lager- konstruktion (Lebensdauer 60 000 Bh auch bei maximaler Belastung).
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