Stand der Klärschlammbehandlung und -entsorgung in Deutschland

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1 DWA- Stand der Klärschlammbehandlung und -entsorgung in Deutschland Ergebnisse der DWA-Klärschlammerhebung 2003 Oktober 2005 Herausgeber/Vertrieb: DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee Hennef Deutschland Tel Fax: Internet:

2 Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., DWA, ist in Deutschland Sprecher für alle übergreifenden Wasserfragen und setzt sich intensiv für die Entwicklung einer sicheren und nachhaltigen Wasserwirtschaft ein. Als politisch und wirtschaftlich unabhängige Organisation arbeitet sie fachlich auf den Gebieten Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall und Bodenschutz. In Europa ist die DWA die mitgliederstärkste Vereinigung auf diesem Gebiet und nimmt durch ihre fachliche Kompetenz bezüglich Normung, beruflicher Bildung und Information der Öffentlichkeit eine besondere Stellung ein. Die rund Mitglieder repräsentieren die Fachleute und Führungskräfte aus Kommunen, Hochschulen, Ingenieurbüros, Behörden und Unternehmen. Der Schwerpunkt ihrer Tätigkeiten liegt auf der Erarbeitung und Aktualisierung eines einheitlichen technischen Regelwerkes sowie der Mitarbeit bei der Aufstellung fachspezifischer Normen auf nationaler und internationaler Ebene. Hierzu gehören nicht nur die technisch-wissenschaftlichen Themen, sondern auch die wirtschaftlichen und rechtlichen Belange des Umwelt- und Gewässerschutzes. Impressum Herausgeber/Vertrieb: Satz und Druck: DWA Deutsche Vereinigung für DCM Druck Center Meckenheim Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 ISBN: Hennef Tel.: Fax: Internet: Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier. DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef 2005 Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Merkblattes darf ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers in irgendeiner Form durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen werden. 2 Oktober 2005 DWA

3 Vorwort Um einen aktuellen, statistisch gesicherten Überblick über den Stand der Klärschlammbehandlung und -entsorgung in der Bundesrepublik Deutschland zu erhalten, hat die DWA für das Erhebungsjahr 2003 eine bundesweite Umfrage bei Betreibern kommunaler Abwasserbehandlungsanlagen (ABA) durchgeführt. Im Mittelpunkt der Umfrage standen neben der Verfahrenstechnik der Abwasser- und Klärschlammbehandlung die anfallenden Mengen und Qualitäten der Klärschlämme und deren Entsorgungswege. Darüber hinaus wurden auch Daten zu Anfall und Verbleib des Rechen- und Sandfanggutes erhoben. Ziel war es, für zahlreiche Fachfragen, die in den ehrenamtlichen Gremien der DWA z.b. im Rahmen der Erstellung von Merk- und Arbeitsblättern bearbeitet werden, eine geeignete und aktuelle Datenbasis zu erstellen. Darüber hinaus wird die DWA immer häufiger von verschiedenen Gremien aus Verwaltung und Politik um Unterstützung hinsichtlich zusammenfassender aktueller Daten zur Situation der Klärschlamm-, Rechen- und Sandfanggutentsorgung gebeten. Im vorliegenden Themenband werden, um Entwicklungen aufzuzeigen, auch Ergebnisse anderer Erhebungen, insbesondere des Statistischen Bundesamtes (StBA) und des Umweltbundesamtes (UBA), herangezogen. Damit gibt der Themenband einen umfangreichen Überblick über die aktuell zur Thematik Klärschlamm sowie Rechen- und Sandfanggut verfügbaren statistischen Daten. Veranlasst wurde die Erhebung vom DWA-Hauptausschuss Abfall/Klärschlamm. Die fachliche Bearbeitung erfolgte durch die DWA-Arbeitsgruppe AK-1.2 Statistik des Fachausschusses AK-1 Allgemeine Fragen. Der Arbeitsgruppe gehören folgende Mitglieder an: Dr.-Ing. Anke Durth, Darmstadt (Sprecherin) Dr.-Ing. Karl-Heinz Hartmann, Ulm Dr.-Ing. Norbert Jardin, Essen Dr.-Ing. Julia Kopp, Lengede Dr.-Ing. Rolf Otte-Witte, Elze Dr.-Ing. Martin Wagner, Darmstadt Weiterhin hat an der Erhebungsvorbereitung Frau Dipl.-Volkswirtin Birgit Hein vom Statistischen Bundesamt beratend mitgewirkt. Seitens der DWA-Bundesgeschäftsstelle wurden die Arbeiten durch Herrn Dipl.- Ing. Reinhard Reifenstuhl unterstützt. Die Auswertung der Daten erfolgte durch das Institut WAR Wasserversorgung und Grundwasserschutz, Abwassertechnik, Abfalltechnik, Industrielle Stoffkreisläufe, Umwelt- und Raumplanung der Technischen Universität Darmstadt und wurde durch Dipl.-Ing. Christian Schaum und Dott. Ing. Alessandro Meda durchgeführt. DWA Oktober

4 Inhalt Vorwort... 3 Abbildungsverzeichnis... 5 Tabellenverzeichnis Einleitung und Hinweise Erhebungsumfang und Rücklaufquote Ergebnisse Abwasserreinigung Grobrechen/Feinrechen Rechengutwäsche / Rechengutpresse Sandfang, Sandfanggutwäsche Vorklärung Biologische Stufe Art der Phosphorelimination Fällmittel zur Phosphorelimination Abwasserfiltration / Mikrosiebung nach Nachklärung Hygienisierung/Entkeimung des Abwassers Schlammbehandlung Voreindickung des Überschussschlamms Stabilisierung Zusätzliche Hygienisierung/Entkeimung des Schlammes Entwässerung Trocknung Hilfsstoffe zur Eindickung und/oder Entwässerung Fremdstoffannahme Faulgasnutzung durch Verstromung Klärschlammanfall Klärschlammverbleib Klärschlammverbleib nach Entsorgungswegen in Entsorgung zwischengelagerter Schlämme Vorbehandlung der Schlämme vor Verwertung Entsorgung der Aschen thermisch behandelter Schlämme Entwicklung der Entsorgungswege seit Beschaffenheit des entsorgten Klärschlammes Trockenrückstandsgehalte Organischer Anteil Inhaltstoffe Nährstoffe Schwermetalle Sonstige anorganische Stoffe Organische Schadstoffe Vergleich der Nähr- und Schadstoffgehalte stofflich und nicht stofflich verwerteter Schlämme Verbleib von Rechen-, Sandfang- und Kanalräumgut Literatur Anhang Oktober 2005 DWA

5 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Erfasste Abwasserbehandlungsanlagen nach Größenklassen... 8 Abbildung 2: Erfasste Behandlungskapazitäten nach Größenklassen... 8 Abbildung 3: Summenhäufigkeitsverteilung des Stababstandes bei Grobrechen... 9 Abbildung 4: Summenhäufigkeitsverteilung des Stababstandes bei Feinrechen... 9 Abbildung 5: Rechengutwäsche Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 6: Rechengutwäsche Verteilung bezogen auf EW Abbildung 7: Rechengutwäsche Verteilung nach Größenklassen bezogen auf ABA Abbildung 8: Rechengutpresse Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 9: Rechengutpresse Verteilung bezogen auf EW Abbildung 10: Rechengutpresse Verteilung nach Größenklassen bezogen auf ABA Abbildung 11: Sandfang Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 12: Sandfang Verteilung bezogen auf EW Abbildung 13: Sandfang Verteilung nach Größenklassen bezogen auf ABA Abbildung 14: Sandfanggutwäsche Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 15: Sandfanggutwäsche Verteilung bezogen auf EW Abbildung 16: Sandfanggutwäsche Verteilung nach Größenklassen bezogen auf ABA Abbildung 17: Vorklärung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 18: Vorklärung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 19: Vorklärung Verteilung nach Größenklassen, bezogen auf ABA Abbildung 20: Biologische Abwasserreinigung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 21: Biologische Abwasserreinigung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 22: Art der Phosphorelimination Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 23: Art der Phosphorelimination Verteilung bezogen auf EW Abbildung 24: Verwendete Fällmittel Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 25: Verwendete Fällmittel Verteilung bezogen auf EW Abbildung 26: Abwasserfiltration nach der Nachklärung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 27: Abwasserfiltration nach der Nachklärung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 28: Hygienisierung / Entkeimung des Abwassers Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 29: Hygienisierung / Entkeimung des Abwasser Verteilung bezogen auf EW Abbildung 30: Voreindickung Überschussschlamm -Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 31: Voreindickung Überschussschlamm Verteilung bezogen auf EW Abbildung 32: Verfahren der Stabilisierung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 33: Verfahren zur Stabilisierung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 34: Verfahren der Klärschlammhygienisierung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 35: Verfahren der Klärschlammhygienisierung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 36: Art der Entwässerung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 37: Art der Entwässerung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 38: Verfahren der Trocknung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 39: Verfahren der Trocknung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 40: Hilfsstoffe zur Eindickung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 41: Hilfsstoffe zur Eindickung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 42: Hilfsstoffe zur Entwässerung Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 43: Hilfsstoffe zur Entwässerung Verteilung bezogen auf EW Abbildung 44: Fremdstoffannahme Verteilung bezogen auf ABA Abbildung 45: Fremdstoffannahme Verteilung bezogen auf EW Abbildung 46: Faulgasverstromung bezogen auf ABA Abbildung 47: Faulgasverstromung bezogen auf EW Abbildung 48: Wege der Klärschlammentsorgung in 2003 bezogen auf Mg TR Abbildung 49: Wege der Klärschlammentsorgung bezogen auf die Anzahl der Nennungen Abbildung 50: Anschließende Entsorgung der über 1 Jahr zwischengelagerten Klärschlämme DWA Oktober

6 Abbildung 51: Vorbehandlung der landwirtschaftlich verwerteten Klärschlämme Abbildung 52: Vorbehandlung der landschaftsbaulich verwerteten Klärschlämme Abbildung 53: Entsorgung der Aschen aus der Klärschlammmonoverbrennung Abbildung 54: Entsorgung der Aschen aus der Klärschlammmitverbrennung Abbildung 55: Entsorgung der Aschen aus Sonderverfahren der thermischen Behandlung Abbildung 56: Klärschlammverbleib 1983 bis Abbildung 57: Box-Plot-Darstellung für die Schwermetalle Blei, Chrom und Nickel Abbildung 58: Box-Plot-Darstellung für die Schwermetalle Cadmium und Quecksilber Abbildung 59: Box-Plot-Darstellung für die Schwermetalle Kupfer und Zink Abbildung 60: Nährstoffgehalte: Stofflich verwertete und nicht stofflich verwertete Schlämme Abbildung 61: Entsorgungswege Rechengut Verteilung bezogen auf Mg Abbildung 62: Entsorgungswege Sandfanggut Verteilung bezogen auf Mg Abbildung 63: Entsorgungswege Kanalräumgut Verteilung bezogen auf Mg Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Klärschlammverbleib Tabelle 2: Organischer Anteil des Klärschlamms (GV) Tabelle 3: Mittlere Nährstoffgehalte des Klärschlamms [g/kg m T ] Tabelle 4: Mittlere Schwermetallgehalte des Klärschlamms [mg/kg m T ] Tabelle 5: Perzentile der Konzentrationsverteilung: Blei, Chrom, Nickel Tabelle 6: Perzentile der Konzentrationsverteilung: Cadmium, Quecksilber Tabelle 7: Perzentile der Konzentrationsverteilung: Kupfer und Zink Tabelle 8: Gehalt an anorganischen Stoffen Tabelle 9: Mittlere Gehalte organischer Stoffe im Klärschlamm [mg/kg m T ] Tabelle 10: Schadstoffgehalte stofflich und nicht stofflich verwerteter Schlämme Tabelle 11: Rechen-, Sandfang- und Kanalräumgutverbleib Oktober 2005 DWA

7 1 Einleitung und Hinweise DWA-Klärschlammerhebung 2003 Die DWA hat eine bundesweite Erhebung zum Stand der Klärschlammbehandlung und -entsorgung für das Bezugsjahr 2003 durchgeführt. Der Fragebogen (siehe Anhang A) wurde von der Arbeitsgruppe AK-1.2 Statistik entwickelt und ist im Frühjahr 2004 durch die DWA-Bundesgeschäftsstelle an Betreiber kommunaler Abwasserbehandlungsanlagen versandt worden. Bis Herbst 2004 gingen Rückläufe aus der Befragung bei der DWA-Bundesgeschäftsstelle ein. Die Daten wurden anschließend in ein geeignetes Softwareprogramm übertragen, wobei eine Prüfung der Angaben auf Plausibilität erfolgte. Offensichtlich falsche Angaben wurden bei der Dateneingabe nach telefonischer Rücksprache korrigiert oder, falls eine Korrektur nicht möglich war, verworfen. Eine besondere Behandlung auffällig hoher bzw. niedriger Werte (Ausreißer) erfolgte nicht, da diese keinen signifikanten Einfluss auf die Mittelwerte und die Verteilungen der Werte haben. Die Auswertung erfolgt je nach Fragestellung meist sowohl über die Anzahl der Abwasserbehandlungsanlagen (ABA) als auch über die Einwohnerwerte (EW), bei den Angaben zur Klärschlammqualität außerdem über die Schlammmenge. Die EW-Angaben beziehen sich immer auf die Ausbaugröße gemäß Genehmigungsbescheid, nicht auf die tatsächlich der Anlage zugeführte Schmutzfracht. Von einer Abfrage der tatsächlich an die Anlage angeschlossenen Einwohnerwerte wurde aufgrund der vielen zu erwartenden Fehlerquellen (Fehler bei der Erfassung des Durchflusses und der BSB 5 -Konzentration im Kläranlagenzulauf, fehlerhafte Berechnung der BSB 5 -Fracht und der Anschlussgröße, Angabe der Ausbaugröße statt der tatsächlichen Anschlussgröße) bewusst abgesehen. Die beiden Auswertungen über die Anzahl der ABA und über die EW führen zu unterschiedlichen Ergebnissen, da bei der Auswertung über die EW große Abwasserbehandlungsanlagen ein stärkeres Gewicht erhalten. 2 Erhebungsumfang und Rücklaufquote Von den kommunalen Kläranlagen, die gemäß der letzten Erhebung des Statistischen Bundesamtes 2001 [1] in Deutschland befragt wurden, erhielten im Rahmen der DWA-Erhebung ca Anlagen den Fragebogen. Die Fragebögen wurden hierzu den knapp Betreibern der Anlagen zugesandt. Etwa Fragebögen wurden an die DWA zurück gesandt, so dass die Rücklaufquote bei 47% liegt. Insgesamt wurde etwa ein Drittel aller Kläranlagen in Deutschland durch die Umfrage erfasst. Von der in Deutschland vorhandenen Behandlungskapazität (Ausbaugröße nach [1]) von 157 Mio. EW konnten ca. 99 Mio. EW durch die DWA-Umfrage erfasst werden. Dies entspricht etwa zwei Dritteln aller Einwohnerwerte. Der Erfassungsgrad in den einzelnen Größenklassen ist in Abbildung 1 bezogen auf die Anzahl der Kläranlagen in Deutschland und in Abbildung 2 bezogen auf die Behandlungskapazität dargestellt. Die Prozentangaben geben den jeweiligen Erfassungsgrad an, bezogen auf die Auswertung des statistischen Bundesamtes für das Jahr 2001 [1]. Insbesondere die großen Anlagen wurden zu einem sehr hohen Prozentsatz erfasst: In der Größenklasse 5 zu 67%, in der Größenklasse 4 zu 62% (bezogen auf EW). Da nicht immer alle Teile des Fragebogens ausgefüllt wurden, ist die Datenbasis bei einigen Fragen kleiner als die hier für den Rücklauf der Fragebögen angegebenen Prozentsätze. In diesen Fällen ist die Datenbasis (Stichprobenumfang) bei den Auswertungen mit angegeben. DWA Oktober