Brightwater WWTP-Projekt, USA

Eine Reihe von Eindrücken des neuen Werks; fertiges Anlagenmodell (Mitte); Künstlerische Darstellung der neuen öffentlichen Freiflächen (oben links); Beispiel einer Gebäudeplanung vor Ort (oben rechts); Künstlerische Darstellung der neuen Feuchtgebiete (unten links); das geplante Bildungsgebäude (unten rechts).

Schematische Darstellung des neuen Fördersystems, das zusammen mit einem neuen Meeresauslass und der Anlage selbst das Arbeitsprogramm des Projekts vervollständigt.

Projektschema. Die Abwasseraufbereitungskapazität wurde als einer der Schlüsselfaktoren für die zukünftige wirtschaftliche Entwicklung der Region identifiziert.

Karte des Versorgungsgebiets von King County. Die Bevölkerung der Puget Sound-Region hat sich seit 1960 mehr als verdoppelt.

Kommentierte zusammengesetzte Luftaufnahme der Anlage. Aufgrund von Verzögerungen bei den Bauarbeiten wurde die Werkseröffnung auf Ende 2012 verschoben.

Hauptbild, ein typischer Abschnitt durch die neue Mündung; Ein Schlepper zieht die Auslaufabschnitte an ihren Platz (oben links); ein Ausschnitt des Diffusors (oben rechts); küstennaher Grabenbau (unten links); Grafik von auf Binnenschiffen montierten Kränen, die das Auslaufsegment absenken (unten rechts).

Der Bau der neuen Kläranlage (WWTP) Brightwater sollte ursprünglich im Jahr 2010 in Betrieb gehen. Aufgrund von Verzögerungen bei den Bauarbeiten wurde die Eröffnung der Anlage auf November 2012 verschoben.

Der Bau der Anlage begann im November 2005 mit vorläufigen Abbruch- und Räumungsarbeiten auf dem 114 Hektar großen Gelände. Die Anlage verfügt über eine anfängliche Spitzendurchflusskapazität von 495.000 m³/Tag, die bis 2040 voraussichtlich auf 645.000 m³ täglich ansteigen wird.

Es versorgt 189.000 Menschen in den Countys North King und South Snohomish in der Nähe von Seattle, Washington. Die Anlage nahm im September 2011 den Betrieb auf und war im November 2012 vollständig betriebsbereit.

Zusätzlich zur neuen Anlage erforderte das Projekt den Bau eines großen Förderleitungssystems sowie eines neuen Meeresauslaufs, um das gereinigte Abwasser direkt in den Puget Sound einzuleiten.

Der Bau des 600 Fuß tiefen Ausflusses begann Anfang 2008 und wurde im selben Jahr abgeschlossen. Ein wesentlicher Teil des Förderleitungssystems ist der Brightwater-Tunnel (BT), der in den Abschnitten BT-1, BT-2, BT-3 und BT-4 gebaut wurde. Die Aushubarbeiten für BT-1 begannen im September 2007 und wurden im November 2008 abgeschlossen.

Die Arbeiten an BT-2 begannen im September 2007. Die Tunnelbohrmaschine (TBM) für BT-3 wurde im März 2008 von Vinci, Parsons und Frontier-Kemper (VPFK) in Betrieb genommen, während die TBM für BT-4 im September in Betrieb genommen wurde 2008. Der vier Meilen lange BT-4-Tunnel in östlicher Richtung wurde im Juni 2009 fertiggestellt.

Der Bau des vier Meilen langen BT-3-Tunnels wurde im Oktober 2010 wieder aufgenommen, nachdem die Arbeiten im Juni 2009 aufgrund einer schweren Beschädigung der TBM eingestellt wurden.

Das Joint Venture (JV) von Jay Dee Contractors und Frank Coluccio Construction (JDC) wurde mit der Bohrung des verbleibenden 1,9 Meilen langen Abschnitts des BT-3-Tunnels beauftragt, der im August 2011 fertiggestellt wurde.

Vinci Construction hat die Installation der Rohre in den Tunneln im Oktober 2012 abgeschlossen. Das Abwasser begann im November 2012 zu fließen und der durchschnittliche tägliche Durchfluss der Anlage beträgt etwa 90.850 m³.

Die Bevölkerung der Puget Sound-Region hat sich in den letzten 40 Jahren mehr als verdoppelt, und Prognosen für ein anhaltendes Wachstum deuten darauf hin, dass das Abwasseraufbereitungssystem von King County bis 2010 nicht mehr ausreichend Kapazität haben wird.

Im November 1999 wurde der Regional Wastewater Services Plan genehmigt und im darauffolgenden Jahr begann der Prozess der Identifizierung und Bewertung potenzieller Standorte, Meeresaustrittszonen und Baumethoden für eine neue Anlage.

Dies führte schließlich dazu, dass im Dezember 2003 in der Nähe von Woodinville der Standort Route 9 für die geplante Anlage ausgewählt wurde, mit einer zugehörigen Förderleitung entlang der Grenze der Grafschaften King und Snohomish und einem Ausfluss vor Point Wells.

Da eine angemessene Abwasserbehandlung allgemein als einer der Schlüsselfaktoren für eine nachhaltige Wirtschaftsentwicklung in der Region angesehen wird, hat der Puget Sound Regional Council Brightwater 2004 auf die Liste der zehn vorrangigen Projekte gesetzt.

Nach einer umfassenden Reihe von Umweltverträglichkeitsprüfungen und einem umfangreichen Programm öffentlicher Konsultationen wurde diese Standortauswahl im Juli 2005 offiziell bestätigt und vier Monate später begannen die Vorarbeiten.

Die Vorbehandlung des Zulaufs erfolgt konventionell, wobei mechanisch gereinigte Siebe zur Sand- und Abfallentfernung eingesetzt werden, wobei beide Prozesse abgedeckt und entlüftet werden, um Geruchsbildung zu minimieren.

Der primäre Behandlungsansatz behandelt den größten Teil des Zuflusses in die Anlage. Es hat ein traditionelles Design und besteht aus überdachten rechteckigen Kläreinheiten, die über ein Geruchskontrollsystem belüftet werden.

Der Sekundärbehandlungsprozess nutzt die MBR-Technologie als Alternative zur konventionelleren Belebtschlammmethode. Dieser Ansatz umfasst 2-mm-Feinsiebe, um verbleibende Rückstände und anorganisches Material auszuschließen, eine Reihe von Bioreaktor-Belüftungsbecken und die Membrantanks, in denen die letzte Stufe der Ultrafiltration (UF) stattfindet.

Das Design der Anlage bietet Potenzial für bis zu 220 Membrankassetten und bietet bis 2040 eine durchschnittliche Tageskapazität von 205.000 m³.

Die ZeeWeed-MBR-Technologie von GE besteht aus einem biologischen Reaktor mit suspendiertem Wachstum, der mit einem UF-Membransystem integriert ist, und bietet eine wesentlich bessere Endabwasserqualität als die herkömmliche Sekundärbehandlung. Die Membranen werden in den Belüftungstank eingetaucht und in der gemischten Flüssigkeit gebadet.

Anschließend saugt eine Pumpe Wasser durch die UF-Membranen, während am Boden des Moduls ein periodischer, intermittierender Luftstrom eingeleitet wird, um die Oberfläche der Membranfasern zu reinigen.

Dieser Ansatz überwindet effektiv die schlechte Schlammabsetzung, die oft charakteristisch für herkömmliche Belebtschlammverfahren ist. Es ermöglicht auch deutlich höhere Feststoffkonzentrationen in der gemischten Flüssigkeit, typischerweise zwischen 8.000 mg/l und 10.000 mg/l. Die unterstützten erhöhten Biomassekonzentrationen führen zu einer hochwirksamen Entfernung sowohl von löslichem als auch partikulärem biologisch abbaubarem Material.

Die Kombination aus qualitativ hochwertigem Abwasser und der Betriebszuverlässigkeit des Systems waren ausschlaggebende Faktoren für die Entscheidung für den Einsatz dieser Technologie.

Bei besonders hohen Durchflüssen ist vorgesehen, den Zufluss nach der Vorstufe aufzuteilen, wobei der Überschuss einer verbesserten Primärbehandlung unterzogen wird, bevor er mit dem Abfluss aus dem MBR zur Desinfektion mit Natriumhypochlorit und zur Einleitung in den Puget Sound wiedervereinigt wird.

Es wurden strenge Kriterien festgelegt, um eine wirksame Geruchskontrolle zu gewährleisten. King County hat sich zum Ziel gesetzt, keine wahrnehmbaren Gerüche außerhalb der Standortgrenze zu vermeiden. Um dies zu erreichen, werden alle Prozesseinheiten abgedeckt und die gesammelte Luft durch das Geruchskontrollsystem geleitet.

Dazu gehören mehrstufige chemische Wäscher mit einer abschließenden Kohlenstoffadsorptionsstufe, die auch zur Behandlung etwaiger Faulgase verwendet wird, die über Druckentlastungsöffnungen austreten.

Von den vier vom Bundesstaat Washington identifizierten Klassen von aufbereitetem Wasser ist Klasse A die strengste. Dies kann für nicht trinkbare industrielle Prozesse und Bewässerung verwendet werden.

Die Anlage wird zunächst über eine Wasseraufbereitungsanlage der Klasse A mit einer Kapazität von 20.000 m³/Tag verfügen, wobei vor Ort Platz für eine zukünftige Erweiterung auf eine endgültige Tagesproduktion von 643.520 m³ reserviert ist.

King County recycelt seit mehr als einem Vierteljahrhundert erfolgreich Biofeststoffe und nutzt sie für Anwendungen in der Land- und Forstwirtschaft sowie im Landschafts- und Gartenbau. Biosolide aus der neuen Anlage werden vor Ort einer Eindickung, anaeroben Vergärung und Entwässerung unterzogen, bevor sie zur vorteilhaften externen Verwendung in diesen etablierten Verkaufsstellen entfernt werden.

Wie es sich für eine moderne Großbaustelle gehört, wurde den Umweltbelangen große Beachtung geschenkt.

Regenwasser, das über den nackten Boden von Baustellen fließt, kann schnell eine Vielzahl von Partikeln und Schadstoffen aufnehmen, die dann unweigerlich in die örtlichen Gewässer gelangen, den Boden erodieren und die Trübung in den aufnehmenden Gewässern erhöhen. Um dies zu vermeiden, werden häufig Schlammzäune, Sedimentfallen und Sperrdämme eingesetzt.

Chemische Behandlungen werden auch dort eingesetzt, wo Bauarbeiten an besonders empfindlichen Wasserläufen stattfinden oder wenn die Bauarbeiten mit starken saisonalen Niederschlägen zusammenfallen. Eine Situation, die einzigartige Probleme für die Regenwasserbewirtschaftung mit sich bringen kann. Eine solche chemische Behandlung ist zwar wirksam, aber teuer.

Um diesen kostspieligen Weg zu vermeiden und sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile zu maximieren, nutzte der Standort Brightwater eine Waldfiltration, die es den großen, ungestörten Baum- und Vegetationsflächen des Standorts ermöglicht, das abfließende Wasser aufzubereiten.

Das vom südlichen Ende des Standorts abfließende Regenwasser wurde zu einem installierten Sprühsystem gepumpt, das die Forstwirtschaft nördlich des Standorts bewässert und dabei den Einsatz von Chemikalien minimiert und gleichzeitig die entsprechenden Standards einhält. Die Bodenfiltration an sich ist keine neue Idee, wird aber normalerweise nicht auf Baustellen und selten in dieser Größenordnung eingesetzt.

Die Kosten für den MBR wurden ursprünglich auf 30 Millionen US-Dollar geschätzt, weitere 50 Millionen US-Dollar wurden für modernste Geruchskontrollmaßnahmen bereitgestellt. Die Gesamtbaukosten wurden auf 280 Millionen US-Dollar geschätzt, wobei weitere 88 Millionen US-Dollar für Landschaftsgestaltung und Schadensbegrenzung vorgesehen waren. Aufgrund von Verzögerungen und Inflation beliefen sich die endgültigen Kosten jedoch auf 1,8 Milliarden US-Dollar.

Hoffman Construction war der Generalunternehmer und Bauleiter des Projekts und verantwortlich für die Flüssigkeitsverarbeitungsanlagen, die allgemeine Bauleitung und die Bauarbeiten.

Das Membransystem für die Nachbehandlung wurde von GE Water & Process Technologies geliefert.

Die technischen und architektonischen Leistungen der Brightwater-Aufbereitungsanlage wurden vom Ingenieurberatungsunternehmen CH2M Hill erbracht. Das Unternehmen stellte außerdem die Projektstandortwahl, Bauunterstützung und Umweltdienstleistungen bereit.

Für den Entwurf der Anlage schloss sich das Unternehmen Unterberatern wie Brown and Caldwell und Mithun Architects + Designers + Planners an. Die Feststoffstrom- und Geruchskontrollsysteme wurden von Kiewit-Pacific im Rahmen eines Design-Bid-Build-Vertrags bereitgestellt.

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