Thermische Klärschlammverwertung der Verbandskläranlage Bad Vöslau -

Transkript

1 Christina GRASL Seite 0 Thermische Klärschlammverwertung der Verbandskläranlage Bad Vöslau - Ein prämiertes Musterprojekt für kommunalen Klimaschutz birgt Zündstoff für Bürgerproteste Projektarbeit Lehrgang kommunale/r KlimaschutzexpertIn (Wien/St.Pölten, Oktober 2007 Juni 2008) eingereicht von Mag. Christina Grasl (Arbeitskreis Klimabündnis Bad Vöslau) Das Hackschnitzelheizwerk, die Glasdächer für die solare Trocknung des Klärschlammes und die Verbandkläranlage der AWA in Bad Vöslau (v.l.n.r.) Inhalt: 1. Solare Klärschlammtrocknung und thermische Verwertung in Verbindung mit dem Biomasse-Fernheizwerk Bad Vöslau Seite 1 2. Betriebsprobleme und Lösungsansätze Seite 5 3. Anrainerproteste, Perspektiven, Ausblick Seite 9 Bad Vöslau, im Juni 2008

2 Christina GRASL Seite 1 1. SOLARE KLÄRSCHLAMMTROCKNUNG UND THERMISCHE VERWERTUNG ( KALOGEO ) IN VERBINDUNG MIT DEM BIOMASSE-FERNHEIZWERK BAD VÖSLAU 1.1. Solare Klärschlammtrocknung des Abwasserverbandes Bad Vöslau Der Abwasserverband Bad Vöslau AWA umfasst elf Gemeinden mit insgesamt rund Einwohnern bzw Einwohnergleichwerten. Anstatt den anfallenden Klärschlamm wie in viele andere Gemeinden mit dem LKW einer zentralen Verwertung zuzuführen oder wie in NÖ noch durchaus üblich und bei aller Problematik sogar erlaubt - zu kompostieren oder auf Feldern als Dünger zu gebrauchen, entschieden die Verantwortlichen der AWA Anfang dieses Jahrzehnts eine umweltschonende und innovative Lösung anzustreben. Als eine wirtschaftliche und darüber hinaus im Sinne des Klimaschutzes CO 2 -sparende Methode wurde gemeinsam mit der Leobersdorfer Firma Tecon die Idee einer thermischen Verwertung des Klärschlammes entwickelt und umgesetzt. Diese wurde schließlich mit der Errichtung einer Schlammtrocknungsanlage und einer thermischen Verwertungsanlage beauftragt. Die Gesamt- Kosten betrugen rund 4 Millionen Euro. Im Oktober 2004 erfolgte die Eröffnung der Anlage nach einem einjährigen Probebetrieb. Der Klärschlamm, das Abfallprodukt der Kläranlage, wird zunächst durch Entzug von Wasser auf rund 30 Prozent Trockensubstanz heruntergepresst. Der gepresste Schlamm wird in sechs Glashäusern aufgebracht, wo die Sonne das Material weiter auf ca. 60% Trockensubstanz austrocknet. Die sechs gläsernen Hallen bedecken mehr als Quadratmeter, in jeder werden 70 Kubikmeter Schlamm aufgebracht. Ca Tonnen Klärschlamm werden auf diese Weise jährlich solar verarbeitet. Um eine möglichst große Verdunstungsfläche zu erreichen, wird der Klärschlamm mit sog. Wendeschweinen, die vollautomatisch durch die Hallen fahren, umgewälzt. Sollte die vorhandene solare Energie nicht ausreichen, wird Wärme zugeführt. Eine komplexe Klimasteuerung entscheidet, ob die Trocknungshallen beheizt oder entlüftet bzw. ob der Klärschlamm gewendet wird. Diese Kombination aus Niedertemperaturtrocknung und thermischer Verwertung wurde als Kalogeo-Verfahren patentiert. ( Kalogeo, aus dem Griechischen = schöne Erde) Abb 1.: Beschickung der Trocknungshallen und Wendeschwein

3 Christina GRASL Seite 2 Im Winter dauert die Trocknung bis zu 21 Tage, im Sommer dagegen nur etwa 5 Tage, bis das ganze Wasser verdunstet ist. Der nochmals reduzierte Rückstand wird vergast und verbrannt, wobei dabei keine zusätzliche Energie verwendet wird, da der vorgetrocknete Klärschlamm einen Heizwert aufweist, welcher dem von Braunkohle entspricht. Scheint einmal nicht die Sonne, wie oft im Winter, wird die Abwärme aus der nachgeschalteten thermischen Verbrennungsanlage zur Trocknung genutzt. Wenn dagegen die Sonne volle Leistungskraft hat wie im Sommer, wird die Überschuss-Energie aus der Schlamm-Verbrennung in das örtliche Fernwärmenetz eingespeist. Biogasverwertung: In zwei Blockheizkraftwerken wird das während der Faulung entstehende Biogas verwertet. Der gewonnene elektrische Strom wird innerhalb der Kläranlage verarbeitet. Thermische Verwertung: Das Prinzip beruht auf der Vergasung von brennbarem, organischem Material in einer Wirbelschicht bei ca. 600 C, welches anschließend in einer Nachverbrennung mit ca. 880 C verbrannt wird. Die erzeugte Energie wird bei Bedarf in der Trocknungsanlage verwendet oder in das Fernwärmenetz eingespeist Das Biomasse-Fernheizwerk Bad Vöslau Das Biomasse-Fernheizwerk Bad Vöslau wurde nicht zufällig genau neben der Kläranlage der AWA errichtet. Das Besondere an diesem Projekt ist der Zusammenschluss verschiedener Partner: die Fernwärmegenossenschaft, die EVN, der Abwasserverband AWA und die Stadtgemeinde Bad Vöslau haben sich zur optimalen Nutzung der Anlage zusammengetan. So profitiert die Fernwärmeanlage unter anderem auch von der Klärschlammverbrennung der benachbarten Kläranlage, wodurch ein besonders sparsamer Betrieb möglich ist. (4 MW Biomassekessel, 3 MW Gaskessel zur Ausfallsreserve und Spitzenabdeckung). In den drei Sommermonaten Juni, Juli und August wird die Wärme ausschließlich von der Klärschlammverwertung bezogen und an die Kunden weitergeleitet. Die überschüssige Abwärme aus der Verwertung wird einerseits zur Trocknung des Klärschlammes verwendet und andererseits in das Fernwärmenetz eingespeist. In zwei Blockheizkraftwerken wird außerdem das bei der KALOGEO vorgeschalteten Gärung entstehende Biogas verwertet. Die Biomasseanlage gewährleistet somit gemeinsam mit der Klärschlammverwertung und der Biogasverwertung eine teilautarke Energieversorgung von Bad Vöslau und spart jährlich zirka

4 Christina GRASL Seite Tonnen CO2 ein. Dabei liegt die Anlage bei nur rund einem Drittel des gültigen Grenzwertes an Schadstoffemissionen. Eine weitere Besonderheit ist die Versorgung der Anlage mit Heizgut: Eine örtliche bäuerliche Fernwärmegenossenschaft betreut das Heizwerk in Kooperation mit der EVN. Versorgt wird die Hackschnitzelanlage mit Waldhackgut, Säge-Nebenprodukten und Rinde aus der Region. Rund Schüttraummeter Material haben in der Lagerhalle Platz, das ist ausreichend um Bad Vöslau etwa drei Monate lang mit Wärme zu versorgen. Die bei der Verbrennung von Klärschlamm erzeugte Energie wird also bei Bedarf in der Trocknungsanlage selbst verwendet, aber auch in das neue, ca m lange Fernwärmenetz eingespeist. Dieses wurde im Jahr 2004 im Gemeindegebiet von Bad Vöslau errichtet und versorgt mittlerweile entlang seiner Strecke die meisten öffentlichen Gebäude, wie das Rathaus, zwei Schulen, einen 4-gruppigen Kindergarten, das NÖ Landespflegeheim Jakobusheim, die Seniorenresidenz, die Thermenhalle, den Kursalon, einige Wohnblöcke, das neue Kurzentrum mit rund 400 Gästebetten, sowie viele Privathaushalte mit Wärme aus erneuerbaren Energieträgern. Weiters kann mit dieser Fernwärme theoretisch ebenso ein vor der Aufschließung stehendes Betriebsgebiet versorgt werden. Sollte einmal ein unerwarteter Engpass entstehen, so ist die lückenlose Versorgung durch einen Reserve-Gaskessel gesichert Synergien Besonderer Wert wurde darauf gelegt, dass größtmögliche Synergien entstehen: a.) die Fernwärmeanlage muss auch im Schwachlastbetrieb (Sommer nur Warmwasserbereitung) umweltfreundlich und wirtschaftlich geführt werden können. Erreicht wird dies dadurch, dass die Wärmeerzeugung im Schwachlastbetrieb durch KALOGEO erfolgt und das Biomassefernheizwerk abgeschaltet wird. b.) Ressourcensparende Bauweise: Doppelnutzung der Brückenwaage und sonstiger Infrastruktur, kurze Wärmetransportleitungen, usw.

5 Christina GRASL Seite 4 Eine Graphik soll dies verdeutlichen: Abb.2: Energiekonzept der Kläranlage Bad Vöslau Kosten: a) Biomassefernheizwerk: ,- b) Fernwärmenetz mit Hausanschlüssen ,- c) KALOGEO ,- Gesamt rd , Auszeichnungen: Dieses innovative Projekt wurde bereits zweimal ausgezeichnet. Sonderpreis des österreichischen Gemeindebundes und des Wirtschaftsblattes als wirtschaftlich innovativste Gemeinde Österreichs (März 2006) Ökomanagement-Klimapreis des Landes NÖ und der Wirtschaftskammer (Mai 2006)

6 Christina GRASL Seite 5 2. BETRIEBSPROBLEME UND LÖSUNGSANSÄTZE 2.1. Probleme der thermischen Klärschlammtrocknung Bei dieser Anlage, insbesondere bei der thermischen Verwertung des Klärschlammes, handelt es sich um einen Prototyp. Die Optimierung der technischen Abläufe und diverse Feineinstellungen der Anfangsphase sind mittlerweile abgeschlossen. Die Probleme können in aller Kürze folgendermaßen zusammengefasst werden: Technische Probleme: Förderung von Schlamm Klumpenbildung bei der Verbrennung Verteilung der Wärme im System Abstimmungsprobleme: Die Trocknung unterliegt großen saisonalen Schwankungen. Im Sommer dauert die solare Trocknung des Klärschlammes nur wenige Tage, im Winter dauert dies bis zu 3 Wochen. Für die Verbrennung ist aber andererseits eine kontinuierliche Leistung erforderlich. Diese Diskrepanz zwischen Trocknungs- und Verbrennungsleistung hat auch Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Gerade im Sommer wäre Kapazität frei für die Annahme von Fremdschlämmen anderer Abwasseranlagen (ca. 40% freie Kapazität im Sommer), welche die Wirtschaftlichkeit der Anlage erhöhen würden. Fremdschlammannahmen werden aber wegen der zusätzlichen Geruchsbelästigung und der NÖ Klärschlammverordnung, die es nach wie vor erlaubt Klärschlamm zu günstigeren Bedingungen in der Landwirtschaft zu verwerten, nicht erwogen. Durch die langsamere Trocknung im Winter wäre andererseits ein Zwischenentsorger nötig um den kontinuierlich anfallenden Schlamm anderorts zu verarbeiten, was den Entsorgungspreis des Klärschlammes erheblich verteuern würde Geruchsprobleme: Stabilisierung in der Faulung. Der Faulungsprozess ist durch den hohen Auslastungsgrad sehr störanfällig.

7 Christina GRASL Seite 6 Verbreitung der üblen Gerüche über die Trocknungshallen. Die Technischen Probleme sind in der Zwischenzeit gelöst worden, die Probleme mit der saisonalen Schwankung sind durch unser Klima unabänderlich bzw. sind nur durch Gesetzesänderungen zu lösen. So bleibt als größtes Problem die Geruchsbelästigung. Dieses Thema soll nun deshalb genauer beleuchtet werden Geruchsprobleme der Anlage: In der Verbandskläranlage des Abwasserverbandes Bad Vöslau sowie in der angeschlossenen Anlage zur Klärschlammtrocknung kam es in den vergangenen Jahren wiederholt zu erhöhten Geruchsemissionen, die zu Anrainerbeschwerden geführt haben. Folgende Geruchsquellen und Ursachen für die Geruchsprobleme konnten dabei festgestellt werden: Prozessschwankungen bei der Schlammfaulung: Der Klärschlamm wird in einem Faulturm einem Faulungsprozess unterworfen. Dieser Prozess wird unter Luftabschluss bei ca. 36 Celsius durchgeführt und erfolgt in zwei Stufen. Versäuerung Methanisierung Diese zwei aufeinander folgenden Prozesse sind äußerst empfindlich, zirka ein bis zwei Mal im Jahr können dabei Störfälle eintreten, die durch Störstoffe oder Überlastung hervorgerufen werden können. Dabei kommt es zu einem Hängenbleiben im Versäuerungsprozess. Die dabei verbleibenden Stoffe sind bereits im Promillebereich extrem stark riechbar. Dabei handelt es sich um organische Säuren (faulig-süßlicher Geruch) und Ammoniak (scharfer Geruch). Die erhöhte Geruchsemission wird dabei bei den Faulturmüberläufen, im Schlammzwischenspeicher und bei der Trocknung des Schlammes in den Trocknungshallen freigesetzt. Sind die Methanbakterien einmal geschädigt, brauchen sie ca. 3 Wochen um sich wieder zu erholen Platzgeruch Auch wenn der Prozess der Schlammfaulung optimal läuft kommt es durch die Abluft der Trocknungshallen zu einer Geruchsemission, die eigentlich als normaler Platzgeruch beurteilt werden kann.

8 Christina GRASL Seite Maßnahmen zur Beseitigung der Geruchsemissionen Auf Basis aller Erhebungen und um weitere außergewöhnliche Geruchsbelästigungen zu vermeiden, wurde folgendes Maßnahmenpaket zur Verminderung und Beseitigung der Geruchsemissionen ausgearbeitet (Stand: Juni 2008): Betriebliche Maßnahmen zur Optimierung der Schlammfaulung Um den Faulungsprozess abzusichern damit möglichst keine Störfälle (wie in beschrieben) auftreten, gibt es folgende Möglichkeiten: a) Kontinuierliche CO 2 /CH 4 -Messung als Frühwarnung für eine Störung des Faulprozesses und sofortige Stoppung der Beschickung durch intensivere Analytik des Faulungsprozesses, z.b. durch online Messgeräte. b) Mischung des Vorlagebehälters, um die die Substratfracht zu vergleichmäßigen. c) Regelmäßige Analytik des Substrates und Beschickung der Faulung nach CSB-Fracht. d) Kalkdosierung zur Verbesserung des Aufschlusses des Substrates, um damit einen besseren Ausfaulgrad und eine geringere Geruchsbelästigung zu erreichen. Diese o.a. Maßnahmen werden seit März 2008 Schritt für Schritt umgesetzt. Bisher ist es damit gelungen unzumutbare Geruchsprobleme zu vermeiden, wobei es selbst bei den hohen Temperaturen im Mai 2008 zu keinen Geruchsproblemen gekommen ist. e) Vergrößerung der Kapazität des Faulturmes, da die Störanfälligkeit des Faulungsprozesses mit dem Auslastungsgrad steigt: In der Verbandssitzung vom 15.Mai 2008 wurde einstimmig der Beschluss gefasst einen zusätzlichen Faulturm mit m³ Fassungsvolumen und ein zusätzliches Blockheizkraftwerk samt Nebenanlagen mit einem Kostenrahmen von ca. 3,3 Mio. zu errichten. Dieses Projekt könnte in 2 Jahren realisiert sein. Weiters wurde mit einem Entsorgungsunternehmen ein Vertrag abgeschlossen, der gewährleistet, dass bei unerwartetem Anfall von geruchsintensivem Schlamm sofort ein Abtransport möglich ist Abdeckungen im Bereich der Faulturmüberläufe Planung, Finanzierung und Vorbereitung für die Erteilung der Bauaufträge für die Abdeckung der Faulbehälterüberläufe sind bereits vergeben.. Auf Basis einer vorläufigen positiven

9 Christina GRASL Seite 8 Stellungnahme der Behörde wurde Ende Mai 2008 mit der Errichtung der Abdeckungen der Faulturmüberläufe begonnen. Sobald die erforderliche behördliche Bewilligung vorliegt, wird mit der Finalisierung der Maßnahmen begonnen. Mit diesen betrieblichen und baulichen Maßnahmen ist sichergestellt, dass es in Zukunft zu keinen gravierenden Geruchsbelästigungen bei einem Störfall, wie diese z.b. im Juli 2007 aufgetreten sind, kommt. Der übliche Platzgeruch, wie er bei der Überprüfungsverhandlung am festgestellt wurde, kann nicht gänzlich verhindert werden. Eine Kläranlage hat einen Eigengeruch, dieser ist - wie bereits behördlich festgestellt wurde in der Anlage im üblichen und vertretbaren Maß vorhanden. Dennoch wird zusätzlich die Behandlung der gesamten Abluft aus den Trocknungshallen durchgeführt werden Abluftbehandlung im Bereich der Trocknungshallen Für die Behandlung der Abluft aus den Schlammtrocknungsanlagen gibt es keine erprobten Verfahren. Auch namhafte Hersteller von Abluftbehandlungsanlagen sind nicht bereit ohne vorhergehende Untersuchungen im Pilotmaßstab eine Funktionsgarantie abzugeben. Es besteht daher die Notwendigkeit, die Abluftbehandlung der Trocknungshallen im Pilotmaßstab zu testen bzw. bestehende Verfahren zur Abluftbehandlung weiterzuentwickeln. Für die Entwicklung eines optimalen Verfahrens zur Abluftbehandlung aus den Schlammtrocknungshallen wurde ein Projektteam unter Einbindung von Experten der TU-Wien (Prof.Dr. Matsché, Prof.Dr.Svardal, Experten der Fa. ACAT und der Fa.Thermo-System sowie Dr. Prendl) gegründet. Für die Abluftbehandlung ist ein so genannter Biowäscher vorgesehen. Es handelt sich um eine biologische Methode zur Reinigung der Abluft, da technische und chemische Methoden aus betriebstechnischen Gründen ausscheiden. Dabei soll Klärschlamm aus dem Belebungsbecken über dem Abluftstrom versprüht werden, wobei durch den Kontakt mit den Bakterien die organischen Säuren und der Ammoniak, die für den Geruch verantwortlich sind, gebunden und anschließend im Belebungsbecken abgebaut werden. Die Planung und der Bau der Versuchsanlage sind mittlerweile beinahe abgeschlossen. Aussagekräftige Versuche über die Wirkung der Abluftbehandlung können nur in der warmen Jahreszeit durchgeführt werden. Die Versuche werden vom Projektteam der TU-Wien begleitet werden und werden von April bis August 2008 laufen.

10 Christina GRASL Seite 9 3. ANRAINERPROTESTE, PERSPEKTIVEN, AUSBLICK Durch die wiederholten Geruchsbelästigungen kam es insbesondere ab ca. Mai 2007 zu massiven Beschwerden und Protesten der Anrainer aus der in Nachbarschaft der Anlage befindlichen Wohnsiedlung, der so genannten Rot-Kreuz-Siedlung, die sich sowohl im Gemeindegebiet von Bad Vöslau als auch von Kottingbrunn befindet. Der Geruch ist unangenehm, aber nicht gesundheitsschädlich. Die Bezirkshauptmannschaft Baden und das Amt der NÖ Landesregierung sind von diesem Umstand informiert, weitere Maßnahmen sind von Amts wegen nicht vorgeschrieben. Trotz positiver Gutachten und obwohl es keine rechtliche Verpflichtung zu weiteren Maßnahmen gibt, ist der Vorstand der AWA, des Abwasserverbandes Raum Bad Vöslau (bestehend aus den Bürgermeistern aller elf Mitgliedsgemeinden) bereit auf die Anrainerproteste zu reagieren. Dies ist umso mehr beachtenswert, als von den elf Gemeinden nur zwei direkt betroffen sind, Bad Vöslau und Kottingbrunn, sämtliche Gemeinden jedoch die anfallenden Kosten mittragen werden. Im Folgenden eine Auflistung der Bemühungen: Der Leiter der Kläranlage, Herr Ing. Harald Bayer, steht in ständigem Kontakt mit den Sprechern der Anrainer. Sämtliche eingegangenen Beschwerden werden mit betrieblichen Messungen, Vorgängen und Winddaten seit mittlerweile 2 Jahren abgeglichen. Diese Daten dienen dazu, unter Einbindung von Fachleuten Zusammenhänge zwischen innerbetrieblichen Prozessen und eventuell auftretenden Beeinträchtigungen sowie deren Vermeidung zu erkennen. Es fanden mehrere Informations-Veranstaltungen und öffentliche Bürgergespräche statt. Weiters wurden an zwei Terminen Führungen für alle Anrainer durchgeführt, um die komplizierten Abläufe an Ort und Stelle zu erläutern (August und Oktober 2007). Bei der letzten Vorstandssitzungen am 27.März und am 15.Mai 2008 wurden weitere Investitionen und ein Maßnahmenpaket beschlossen, das den Auftrag zur Gesamtbegutachtung der Anlage (Optimierung der Kreisläufe, Abhängigkeit etc.), die Errichtung eines weiteren Faulturmes sowie eines zusätzlichen Blockheizkraftkraftwerks samt Nebenanlagen beinhaltet. Alle Pressemitteilungen ergehen auch an die betroffene Nachbargemeinde Kottingbrunn. Die Verantwortlichen stehen in einem deutlichen Spannungsfeld zwischen der Anerkennung für das Gesamtprojektes als innovativen und umweltfreundlichen Beitrag im Bereich der Technologie im Abwasserbereich und auf der anderen Seite den hochsensibilisierten Anrainern in der Nachbarschaft dieser Anlage, die mit den Interessen der elf Verbandsgemeinden in Einklang zu bringen sind.

11 Christina GRASL Seite 10 Quellen: Pressemitteilungen des Gemeindeverband Abwasserbeseitigung Raum Bad Vöslau, AWA Bayer, Harald: Thermische Klärschlammverwertung in Bad Vöslau (Referat) Prendl, Leopold: Kläranlage Bad Vöslau, Maßnahmen zur Geruchsvermeidung (Präsentation anlässlich einer Bürgerversammlung im Kursalon Bad Vöslau am ) Herzlichen Dank an Herrn Bürgermeister DI Christoph Prinz (Obmann AWA Raum Bad Vöslau) und Herrn Ing. Harald Bayer (Betriebsleiter der Kläranlage Bad Vöslau) für ihre persönlichen Erläuterungen. Adressen: Verwaltung: Stadtamt Bad Vöslau Schlossplatz Bad Vöslau Tel: / Betriebsstätte: Verbandskläranlage Gemeindeverband Abwasserbeseitigung Raum Bad Vöslau Flugfeldstraße Bad Vöslau Tel: /