From small to world largest

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1 From small to world largest Klärschlammverbrennungsanlagen auf der Insel Rügen und in Hong Kong Berliner Abfallwirtschafts- und Energiekonferenz Jörn Franck Dr. Born Dr. Ermel GmbH Januar 2018 in Berlin

2 Rügen & Hong Kong Berlin 2 2

3 Inhalt Einführung Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage auf Rügen Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage in Hong Kong T-Park Zusammenfassung und Ausblick Rügen & Hong Kong Berlin 3 3

4 Worum es geht in Deutschland Rechtslage Übertragung der max. zul. Schadstoffgrenzwerte aus dem Abfallrecht (AbfKlärV) in das Düngemittelrecht (DüMV). Seit dem gelten die Grenzwerte der DüMV parallel zur AbfKlärV mit deutlich reduziert / verschärft Werten. Ab nur noch Einsatz von biologisch abbaubaren Polymeren möglich (20 % Abbau in 2 Jahren). Übergangsfrist bis 12/2018. Prüfung bis 12/ Oktober 2017: Klärschlammverordnung (AbfKlärV) / Artikelgesetz Weitreichendes Verbot der bodenbezogenen Klärschlammverwertung Reduzierung P-Gehalt im Klärschlamm auf < 20 g P / kg TS und um min. 50 % bezogen auf den KA Zulauf Pflicht zur Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm und Klärschlammaschen (GK 4b + 5), wenn P- Gehalt > 20 g P / kg TS Reduzierung P-Gehalt aus der Klärschlammaschen um min. 80 % oder stoffliche Verwertung der Klärschlammasche Änderung der Deponieverordnung Vorlage P-Recycling-Konzepte bezüglich Umsetzung ab 2029 für alle Klärschlammerzeuger bis 2023 Übergangsfristen von 12 (GK 5) bzw. 15 (GK 4b) Jahren Kläranlagen < EW (GK 1-3, 4a) sind von den Regelungen ausgenommen Rügen & Hong Kong Berlin 4 4

5 Worum es auch geht in Deutschland Hygieneaspekte Medikamentenreste aus der kommunalen Abwasserbehandlung oder der Massentierhaltung können zu resistenten Bakterienstämmen führen, die über Umwelt und Nahrungsmittel in den menschlichen Organismus gelangen können Umweltaspekte; Überdüngung (Nitrat im Grundwasser), Schwermetalle, persistente organische Verbindungen und/oder andere Schadstoffe (Mikroplastik) Rügen & Hong Kong Berlin 5 5

6 Worum es geht in Hong Kong Ehemals Britische Kronkolonie und seit 1997 politisch zur Volksrepublik China gehörend Weitestgehend autonome Sonderwirtschaftszone (SAR) mit einer Übergangszeit von 50 Jahren Derzeit ca. 7,4 Mio. Einwohner Fläche km² (6.429 EW/km²) (Deutschland: 237 EW/km²) Einwohner Rügen & Hong Kong Berlin 6 6

7 Worum es geht in Hong Kong Ca Mg/Tag Siedlungsabfall Bemühungen um stoffliches Recycling - Bauschutt - organische Abfälle - Plastik, Papier/Pappe, Metall 3 große Abfalldeponien als Hauptentsorgungsanlagen WENT - Fläche 1,1 km² - Volumen 61 Mio m³ - Höhe bis 170 m - ca Mg/Tag MSW und Bauschutt NENT, SENT Rügen & Hong Kong Berlin 7 7

8 Entsorgungssysteme in Hong Kong Deponie Umschlag Kompost Biogas Rügen & Hong Kong Berlin 8 8

9 Inhalt Einführung Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage auf Rügen Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage in Hong Kong T-Park Zusammenfassung und Ausblick Rügen & Hong Kong Berlin 9 9

10 Abwasserbehandlung in Mecklenburg-Vorpommern Gesamtaufkommen Klärschlamm aus der kommunalen Abwasserbehandlung 2015: ca Mg TR /a Davon in M-V landwirtschaftlich genutzt ca Mg TR /a Importe anderer Bundesländer ca Mg TR /a Aufbau einer zentralen KVA in Rostock durch die Klärschlamm-Kooperation MVP GmbH geplant Kommunale Abwasserbeseitigung in Mecklenburg Vorpommern, Lagebericht 2017 Quelle: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie, Güstrow 7/2017 Rügen & Hong Kong Berlin 10 10

11 Zielsetzung Klärschlammkonzept Rügen Zukunftsorientierte Anlagenkonzeption Nutzung des Energieinhaltes der Schlämme Verwertung der in den Schlämmen enthaltenen Wertstoffe Ausschleusung von Schadstoffen aus dem Umweltkreislauf /t /t /t /t 20XY > 100 /t? Entsorgungssicherheit und wirtschaftliche Autonomie Alle Angaben in /tos Netto ohne Transport Rügen & Hong Kong Berlin 11 11

12 Standorte Kläranlagen Rügen ZKW Bergen Rügen & Hong Kong Berlin 12 12

13 Anlagenkonzept Rügen Kombiniertes Schlammbehandlungsverfahren Schlammfaulung mit Gasspeicher Schlammentwässerung und -trocknung Thermische Schlammbehandlung in stationärer Wirbelschicht Abgasreinigung im quasi-trocken Verfahren Energienutzung Faulgasnutzung in BHKW-Motor Strom und Wärme für KA Standort Wärme aus Klärschlammverbrennung Trocknung des KS für autotherme Verbrennung Reststoffe Asche aus Verbrennung für mögliches späteres P-Recycling Reststoffe aus Abgasreinigung zur externen Entsorgung Rügen & Hong Kong Berlin 13 13

14 Anlageneckdaten KVA Rügen Parameter Einheit Wert Faulung Durchsatzleistung m³/d 120 Gasmenge m³/h 110 Energieerzeugung (BHKW) kw el. 330 Energieerzeugung (thermisch) kw th. 360 Verbrennung Brennstoffmenge (Klärschlamm, Rechengut, Strandgut) Mg TS /a Durchsatzleistung Ofen kg TS /h TR-Gehalt, Mischung Ofeneintritt % ca. 55 Feuerungswärmeleistung MW th 0,900 Luftvorwärmung C 245 Verbrennungsasche (nutzbar) Mg/a ca. 800 Rückstandsmenge (Deponie) Mg/a ca.500 Rügen & Hong Kong Berlin 14 14

15 Anlagenkonzept Faulung Faulreaktor Gasspeicher Notfackel Co-Substrat Dick- Schlamm BHKW Roh- Schlamm Eindicker Entwässerung Rügen & Hong Kong Berlin 15 15

16 Anlagenkonzept Verbrennung Gewebefilter Trockner Ofen E-Filter Kessel Rügen & Hong Kong Berlin 16 16

17 Aufbau der Kesselanlage Heizwert Brennstoff >4.000 kj/kg autotherme Verbrennung TR-Gehalt vor Ofen Ca. 55 % Temperaturen Wirbelschicht <750 C Freibord >850 C Gestufte Verbrennung PL O2-Gehalt λ ~0,45 SL O2-Gehalt λ > 1,2 Reduzierung von NOx Verbessertes Teillastverhalten Rügen & Hong Kong Berlin 17 17

18 Faulturm und Rührwerk Rügen & Hong Kong Berlin 18 18

19 Gasspeicher und BHKW Rügen & Hong Kong Berlin 19 19

20 Trockner und Kessel Rügen & Hong Kong Berlin 20 20

21 Segmente Wirbelschichtofen Rügen & Hong Kong Berlin 21 21

22 Wirbelschichtofen und Düsenboden Rügen & Hong Kong Berlin 22 22

23 Projektrealisierung Baufeldfreimachung 4 / 2015 Grundsteinlegung 11 / 2015 IBN Faulung 2 / 2017 IBN Gasstrecke + BHKW 4 / 2017 IBN Thermische Verwertung (Kalt) 8 / 2017 IBN Thermische Verwertung (Heiß) 10 / 2017 Rügen & Hong Kong Berlin 23 23

24 Inhalt Einführung Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage auf Rügen Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage in Hong Kong T-Park Zusammenfassung und Ausblick Rügen & Hong Kong Berlin 24 24

25 Abwasserbehandlung in Hong Kong 11 kommunale Kläranlagen Ca. 800 Mg/Tag entwässerter Klärschlamm in 2010 Anstieg auf Mg/Tag bis 2020 erwartet Stonecutters Island STW 68.08% Pillar Point STW (11.35%) Sham Tseng STW San Wai STW (0.53%) Siu Ho Wan STW (0%) (1.97%) Sai Kung STW (0%) Shek Wu Hui STW (3.03%) Stanley STW (0.30%) Shatin STW (9.46%) Tai Po STW (4.54%) Yuen Long STW (0.76%) Kommunale Abwasserbeseitigung in Hong Kong Quelle: Environmental Protection Department, Need for Sludge Treatment Facility, EPD, Hong Kong, 2015 Rügen & Hong Kong Berlin 25 25

26 T PARK IS shaping Hong Kong s Waste-To-Energy Journey! a Sludge Treatment Facility. an Environmental Education Centre. a Recreational Complex. Rügen & Hong Kong Berlin 26 26

27 Anlagenkonzept T-Park Hong Kong Thermische Klärschlammbehandlungsanlage Symmetrischer Anlageaufbau (2x 2 Anlagen, A & B) Annahme von Primär- und Sekündärschlamm Je 1 Schlammbunker für Annahme und Lagerung in Anlage A und B mit jeweils 2 Automatik-Portalkrananlagen Keine Klärschlammtrocknung 4 stationäre Wirbelschichtöfen mit 4 Naturumlauf-Dampfkesselanlagen 4 trockene Abgasreinigungen nach dem Natrium-Bicarbonat-Verfahren Emissionsgrenzwerte in vergleichbar mit europäischen Standards Zentrale Abgasableitung über 4 Schornsteine (Abgasaufheizung) Autarke Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlungsanlagen Reststoffe Asche und Reststoffe aus Verbrennung zur Ablagerung auf Deponie Umweltzentrum für Öffentlichkeitsarbeit Rügen & Hong Kong Berlin 27 27

28 Anlagenaufstellung T-Park Hong Kong Zufahrt Öffentlichkeit Umweltzentrum Einfahrt Bunker A Anlage A Anlage B Bunker B Ausfahrt Werkstatt LUKO Turbine Turbine LUKO Wasserbehandlungsanlagen Rügen & Hong Kong Berlin 28 28

29 Anlageneckdaten T-Park Hong Kong Parameter Einheit Wert Brennstoffmenge (Klärschlamm) Mg TS /a KS-Durchsatzleistung je Ofen Mg TS /h 6,88 TR-Gehalt, Mischung Ofeneintritt % > 30 Feuerungswärmeleistung je Ofen MW th 27,0 Dampfparameter bar/ C 41/380 Dampfproduktion je Linie Mg/h 31,5 2 Kondensationsdampfturbinen mit Luko s jeweils MW 14 Stromproduktion (bei 4 Linienbetrieb, nominal) MW el Ca. 17 Stromexport (max. zulässig) MW el Ca. 2 Rügen & Hong Kong Berlin 29 29

30 Verfahrensfließbild / 1-linig - T-Park Hong Kong Rügen & Hong Kong Berlin 30 30

31 Anlagenerrichtung T-Park Hong Kong Rügen & Hong Kong Berlin 31 31

32 Schlammannahme und Lagerung Rügen & Hong Kong Berlin 32 32

33 Konzept Verbrennungsanlage Rügen & Hong Kong Berlin 33 33

34 Feuerraum und Düsenboden Rügen & Hong Kong Berlin 34 34

35 Abgasreinigung Rügen & Hong Kong Berlin 35 35

36 Dampfturbine und Luftkondensator Rügen & Hong Kong Berlin 36 36

37 Umweltzentrum Rügen & Hong Kong Berlin 37 37

38 Umweltzentrum Rügen & Hong Kong Berlin 38 38

39 Inhalt Einführung Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage auf Rügen Die thermische Klärschlammbehandlungsanlage in Hong Kong T-Park Zusammenfassung und Ausblick Rügen & Hong Kong Berlin 39 39

40 Zusammenfassung und Ausblick Eine zukunftsfähige, umweltschonende und zugleich öffentlich akzeptierte Klärschlammentsorgung in der kommunalen Abwasserbehandlung gehört zu den großen Herausforderungen aller heutigen Gesellschaften. Mit der neuen Klärschlammverordnung sind die Weichen in Deutschland für einen Ausstieg aus der Verwertung in der Landwirtschaft hin zu einer Ressourcenwirtschaft gestellt. Technologisch ist Europa bei der thermische Klärschlammbehandlung gut aufgestellt. Die stationäre Wirbelschicht war und ist dabei das dominierende großtechnische Verfahren für die thermische Mono-Klärschlammbehandlung. In der Metropole Hong Kong steht vor dem Hintergrund knapper Deponiekapazitäten die sichere und umweltgerechte Entsorgung großer Klärschlammmengen im Fokus. Die Voraussetzungen für ein späteres stoffliches Recycling der Reststoffe sind durch die Wahl des thermischen Verfahrens, der Mono-Klärschlammverbrennung, bereits geschaffen. Rügen & Hong Kong Berlin 40 40

41 Zusammenfassung und Ausblick Dass eine derartige Anlagentechnologie auch sehr gefällig aussehen kann um das Interesse der Öffentlichkeit zu fördern, zeigt die Anlage in Hong Kong sehr eindrucksvoll. Hier ringt man primär um öffentliche Akzeptanz für derartige Anlagen und Technologien und unternimmt enorme Anstrengungen. Dieser Aspekt ist in Deutschland etwas in den Hintergrund getreten, denn hiesige Anlagen erscheinen oft im schlichten Industriedesign. Aber gerade weil eine gewisse Skepsis in der Bevölkerung bei Genehmigungsverfahren für derartige Anlagen hierzulande (wieder) zu spüren ist, könnte ein Mehr an gefälliger, schöner und transparenter Architektur zur Schaffung von mehr Akzeptanz in der Öffentlichkeit sicher beitragen. Rügen & Hong Kong Berlin 41 41

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43 Kontakt Dipl. Ing. Jörn Franck Dr. Born Dr. Ermel GmbH Finienweg Achim jf@born-ermel.de Der heilige Florian, der Schutzpatron vor Feuer- und Wassergefahren. Rügen & Hong Kong Berlin 43 43