Solare Klärschlammtrocknung SOLARTIGER Technologie Grenzen und Möglichkeiten

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1 Slare Klärschlammtrcknung SOLARTIGER Technlgie Grenzen und Möglichkeiten Einleitung: Eine in der Praxis häufig gestellte Frage ist, für welche Größenrdnungen vn Kläranlagen die slare Klärschlammtrcknung eine Optin zur weitergehenden Schlammbehandlung sein kann? Welche Grenzen sind in der Größe nach ben, bzw. unten anzusetzen? Zur Klärung dieser Frage ist es wichtig, etwas auszuhlen und zu definieren was Klärschlamm ist. Klärschlamm aus der bilgischen Abwasserreinigung ist neben sauberem Wasser das bei der Abwasserreinigung gewünschte Nebenprdukt indem alle im Abwasser enthaltenen, bilgisch nicht abbaubaren und für die Umwelt schädlichen Substanzen eingelagert sind. Klärschlamm hat damit die wichtige Aufgabe der Ausschleusung vn Schadstffen aus dem Wasserkreislauf. Klärschlamm ist als eine Schadstffsenke und Abfall. Klärschlamm als Abfall betrachtet Eurpäische Abfallrahmen Richtlinie: Da Klärschlamm Abfall ist, ist die Abfallrahmenrichtlinie der Eurpäischen Unin bei der Behandlung zu berücksichtigen. Diese sieht eine fünfstufige Abfallhierarchie [1] vr: Vermeidung Vrbereitung zur Wiederverwertung Recycling Snstige Verwertung Beseitigung Stufe 1: Die Vermeidung ist bei Klärschlamm systembedingt nur schwer möglich. Stufe 2: Hier greift die slare Klärschlammtrcknung als sinnvlle Anwendung ein. Mit der slaren Klärschlammtrcknung können die Abfalleigenschaften vn Klärschlamm wesentlich beeinflusst bzw. verändert werden. Stufe 3: Mit dem Begriff Recycling wird der Vrgang bezeichnet, bei dem aus gebrauchten, defekten, unmdernen der snst nicht mehr benötigten Prdukten ein Sekundärstff wird. Es schließt die Aufbereitung rganischer Materialien ein, aber nicht die energetische Verwertung und die Aufbereitung zu Materialien, die für die Verwendung als Brennstff der zur Verfüllung bestimmt sind. [2] Rthmaier GmbH Seite 1/7 Autr: Thmas Rthmaier Klärschlammtage Fulda 2011

2 D.h. mit dem Recycling wird aus Abfall ein Wertstff zur Wiederverwendung. Da Klärschlamm dann als Klärschlamm wiederverwendet werden sllte, ist Recycling für Klärschlamm schwer möglich. Stufe 4: Die snstige Verwertung ist die in der Praxis übliche Verwertungsart vn Klärschlamm. Sei es in der Landwirtschaft, im Landbau der bei der energetischen Verwertung. Letzteres setzt allerdings vraus, dass ein Energienutzen daraus gezgen wird. Bei Klärschlämmen mit einem hhen Wassergehalt (70-80%), scheint dies schwer möglich zu sein. Stufe 5: Die Beseitigung (möglichst umweltschnend) vn Klärschlamm trifft auf die meisten thermischen Verfahren wie zum Beispiel die Mitverbrennung zu. Dabei wird in der Regel Klärschlamm nach der Schlammentwässerung als mit 70-80% Wassergehalt eingesetzt. Einfluss der slaren Trcknung auf die Klärschlammeigenschaften: Welche Hilfestellung bzw. Nutzen die slare Klärschlammtrcknung für den Klärwerksbetreiber hat bzw. vn den nachflgenden Verwertungsschritten prfitiert, ist es wichtig zu erkennen, wie sich die Klärschlammeigenschaften bei der slaren Klärschlammtrcknung verändern. Massenreduktin: Durch den Einsatz der natürlichen Snneneinstrahlung wird die Masse des Klärschlammes unter geringem Energieaufwand reduziert. Lediglich 20-30kWh elektrischer Energie werden benötigt um 1.000l Wasser zu verdampfen. Die Masse des Klärschlammes wird beim Einsatz vn entwässertem Klärschlamm zur Trcknung um 65-80% reduziert. Damit reduziert sich ebenfalls der Transprtaufwand für die anschließende Verwertung (CO 2 -Ersparnis beim Transprt). Quelle: Gestapelter slar getrckneter Klärschlamm Lagereigenschaften: Es entsteht ein lagerstabiles nahezu geruchsneutrales Klärschlammgranulat. Keine Ammniak-Emissinen in die Atmsphäre bei der Lagerung bis zur landwirtschaftlichen der landbaulichen Verwertung. Rthmaier GmbH Seite 2/7 Autr: Thmas Rthmaier Klärschlammtage Fulda 2011

3 Bei der landwirtschaftlichen Verwertung wird der Klärschlamm in der Praxis ft maschinell entwässert und danach bis zu 6 Mnate vr der Verwertung gelagert. Der s anaerb gelagerte Klärschlamm emittiert dann bei der Verwertung grße Mengen an Ammniak. In wieweit dieser bereits während der Lagerung zum klimaschädlichen Lachgas umgewandelt wird, liegen mir keine Erkenntnisse vr (Lachgas hat das 298fache Treibhausptential vn CO 2 )[3]. Eine mit der Lagerung verbundene mikrbilgische Umsetzung zu Lachgas kann aber als wahrscheinlich angenmmen werden. Erhöhte Stapelbarkeit da stabile Schüttkegeln mit Neigung möglich werden. Energie- und Düngeptential: Der Heizwert des Klärschlammes wird durch die Verdunstung des Wassers gesteigert und eine stffliche Verwertung zur energetische Nutzung erst möglich. Durch die weitere Trcknung des Klärschlammes in einem 2. Schritt steht mit der SOLARTIGER - Technlgie die Möglichkeit im Raum, für die energetische Nutzung ein Endprdukt mit geringem Staubanteil und definierten Prdukteigenschaften wie TR >85% und Heizwert vn bis, zu prduzieren. Der für die landwirtschaftliche Verwertung interessante Bestandteil des Phsphrs, bleibt auch nach der slaren Trcknung verfügbar. Es reduziert sich lediglich der Arbeitseinsatz der Ausbringung pr Hektar in dem Maße wie sich die Klärschlammmasse reduziert. Klärschlamm als Wertstff betrachtet Klärschlamm sllte aber unbedingt auch als Wertstff betrachtet werden. Es sind 2 ganz wesentliche Fraktinen im Klärschlamm enthalten, die genutzt werden sllten. A.) Der Phsphr als Nutzen für die Landwirtschaft. Es sei hier angemerkt, dass die Meinung Phsphr sei ein endliches Element nicht s gesagt werden kann. Phsphr ist zu einem bestimmten Anteil als Bestanteil in der Erdkruste enthalten. Genau wie alle anderen chemischen Elemente wird er vn drt nicht verschwinden. Derzeit findet durch den Abbau in den Lagerstätten lediglich eine Umverteilung auf der Erdkruste statt. Nichts dest trtz stellt der im Klärschlamm enthaltene Phsphr einen Nutzen für die Landwirtschaft dar. B.) Der Heizwert (nach der slaren Trcknung mit der SOLATIGER - Technlgie) bei der energetischen Nutzung auf der Kläranlage der in der Industrie. Bedingt durch den rganischen Anteil im Klärschlamm kann dieser zur Gewinnung vn thermischer bzw. elektrischer Energie herangezgen werden. Der im Klärschlamm Rthmaier GmbH Seite 3/7 Autr: Thmas Rthmaier Klärschlammtage Fulda 2011

4 enthaltene Wasseranteil reduziert dabei die Energieausbeute, da bei den heute angewandten Verfahren ein Teil der Energie zur Verdunstung des im Klärschlamm enthaltenen Wassers genutzt werden muss. Eine energetische Nutzung vn Klärschlamm schließt eine Nutzung in der Landwirtschaft nicht aus. Eine direkte Nutzung vn Klärschlamm in der Landwirtschaft schließt eine energetische Nutzung aus. Aus vlkswirtschaftlicher Sicht erscheint eine Nutzung der Phsphrressurce Klärschlamm nach einer energetischen Nutzung der rganischen Bestandteile als sinnvll. Slare Klärschlammtrcknung als interessanter Verfahrensbestandteil der Klärschlammverwertung Bei der Kmbinatin vn slarer Trcknung mit energetischer Nutzung besteht nicht nur eine psitive Energiebilanz, auch der Phsphr geht dabei nicht verlren. Die wesentliche Änderung der Eigenschaften des Klärschlammes besteht darin, dass der rganische Anteil des Klärschlammes thermisch genutzt wird. Das heißt, alle im Klärschlamm enthaltenen und für die Umwelt schädlichen rganischen Verbindungen werden aus dem Klärschlamm entfernt. Die im Klärschlamm enthaltenen Metalle und Schwermetalle verbleiben in schwer löslicher Frm in der Klärschlammasche. Ebens verbleibt auch der Phsphr (z.b. als P 2 O 5 ) in der Klärschlammasche. Der Phsphr steht daher nach der thermischen Verwertung vn Klärschlamm einer Nutzung in der Landwirtschaft nch zur Verfügung. Warum dieser in Frm der Klärschlammasche aber nicht direkt genutzt wird der genutzt werden darf, entzieht sich meiner Kenntnis. Durch den Einsatz der SOLATIGER - Technlgie und anschließender energetischer Nutzung kann nicht nur eine psitive Energiebilanz erreicht werden. Auch die Verwertungsksten können bei einer Klärschlammmenge vn t/a mit 20-25% TR auf pr t Klärschlamm gehalten werden. Diese Klärschlammmenge entspricht etwa EWG. Das Ergebnis: Die Kläranlage der Zukunft prduziert aus dem Klärschlamm Energie und erzeugt einen Phsphr als Dünger für die Landwirtschaft. Die SOLATIGER - Technlgie ist aber auch interessant für alle anderen Kläranlagen. Für Kläranlagen mit weniger als EGW ist die Klärschlammmenge zu gering, um das ben beschriebene Szenari bis zum Ende zu führen. Eine slare Klärschlammtrcknung ist Rthmaier GmbH Seite 4/7 Autr: Thmas Rthmaier Klärschlammtage Fulda 2011

5 aber trtzdem interessant, da dieser in das ben beschriebene Szenari eingeschleust werden kann. Grundsätzlich sllten alle Klärwerke die Möglichkeit haben, Klärschlamm sweit vrzubereiten, dass er anschließend zwar nicht wiederverwertet aber stfflich weiter verwertet werden kann. Egal b thermisch, in der Landwirtschaft der im Landbau. Egal welcher Verwertungsweg nach dem Einsatz der SOLATIGER - Technlgie eingeschlagen wird, die ÖKO Bilanz verbessert sich schn alleine wegen der Ersparnis beim Transprtweg und der Erhöhung der Lagerstabilität. Für Kläranlagen hne eigene Schlammentwässerung: In ländlichen Reginen gibt es sehr viele Kläranlagen mit einer Klärschlammprduktin um etwa 100t Trckensubstanz pr Jahr der weniger. Bei dieser Kläranlagen Ausbaugröße spielte in der Vergangenheit die landwirtschaftliche Nassschlammverwertung eine wichtige Rlle. Wenn diese allerdings nicht mehr ausreichend möglich ist, bedienen sich viele Betreiber slcher Kläranlagen der Hilfe vn Lhnunternehmen zur Klärschlammentwässerung. Der Preisdruck dem diese Unternehmen ausgesetzt sind, führt dazu, dass diese versuchen in möglichst geringer Zeit hhe Durchsatzleistungen an Klärschlamm zu erreichen. Für den Klärwerksbetreiber beginnen damit die Prbleme: Strmanschluss mit 64A abgesichert Strmspitzen beim Energieverbrauch durch das Entwässerungsaggregat Filtratwasser Rückführung => höhere bzw. Stßbelastung der bilgischen Stufe Hydraulische Belastung des Nachklärbeckens Gefahr der Grenzwertüberschreitung Investitin für Filtratwasserspeicherung Mit dem Gedanken, dass Kläranlagen nicht dafür gebaut sind, dass Filtratwasser aus dem Klärschlammanfall vn ½ -1 Jahr innerhalb vn 1 Wche bilgisch zu reinigen, ist die Idee zu unserem SchlammFIT - System entstanden. SchlammFIT steht für Klärschlammfiltratin mit Integrierter Trcknung. Dabei wird der Klärschlamm in einem ersten Verfahrensschritt der slaren Klärschlammtrcknung in einer Entwässerungsrinne über die natürliche Schwerkraft auf etwa 12-15% TR entwässert. Im zweiten Verfahrensschritt wird diese Entwässerungsrinne über die gesamte Hallenbreite ausgekippt, und der Klärschlamm kann dann unter Ausnutzung der natürlichen Snneneinstrahlung mit der SOLATIGER - Technlgie getrcknet werden. Mit dem SchlammFIT - System werden weniger als < 2kWh elektrischer Energie pr m³ Nassschlamm für Entwässerung und Trcknung verbraucht. Die Massenreduktin des Klärschlammes beträgt mit dem SchlammFIT - System 95-98%. Rthmaier GmbH Seite 5/7 Autr: Thmas Rthmaier Klärschlammtage Fulda 2011

6 Durch die arbeitstägliche Beschickung des SchlammFIT - System mit Klärschlamm wird das Filtratwasser ebens wieder dem Abwasserreinigungsprzess zugeführt. Betriebsprbleme bei der bilgischen Abwasserreinigung können durch die Entwässerung und Trcknung mit dem SchlammFIT - System ausgeschlssen werden. Teilfüllung SchlammFIT - Rinne Quelle: Kippvrgang SchlammFIT - Rinne Quelle: Resümee: Kläranlagen aller Größenrdnungen können die Vrteile der Slaren Klärschlammtrcknung nutzen. Durch den Einsatz der SOLATIGER - Technlgie kann jeder Klärwerksbetreiber bei minimalen Betriebsksten: Seine Klärschlamm Verwertungsaufwendungen ptimieren Den CO2 Ausstß für den Transprt zu Verwertung minimieren Die Entstehung klimaschädlicher Gase bei der Klärschlammlagerung minimieren Langfristig dazu beitragen, dass die Phsphrressurce Klärschlamm gesichert wird Schlussfeststellung als Beispielanwendung: Eine Kläranlage mit 1.000t Klärschlamm pr Jahr bei einem TR vn 25%, erreicht mit der Kmbinatin der SOLATIGER - Technlgie und einem zur Einspeisung vn elektrischer Energie betriebenen BHKW (Erdgasbetrieb) einen Klärschlammverwertungspreis vn 55 pr t Klärschlamm. Der Break-Even-Pint liegt hier bei 7 Jahren. Gerne infrmiere ich Sie persönlich dazu näher. Rthmaier GmbH Autr: Thmas Rthmaier Seite 6/7 Klärschlammtage Fulda 2011

7 Abschließende Anmerkung: Es gilt bei der Abwasserreinigung den Umweltschutzgedanken nicht nur auf die Prduktin vn sauberem Wasser zu richten. Es ist auch ntwendig, kritisch zu hinterfragen, wie der psitive Gedanke zum Schutz der Umwelt bis zur Klärschlammverwertung weitergetragen werden kann. Autr: Thmas Rthmaier Rthmaier GmbH Freiling Gurten Tel Fax. DW 15 Literaturhinweis: [1] Eurpäische Abfallrahmenrichtlinie, [2] Recycling [3] Rthmaier GmbH Seite 7/7 Autr: Thmas Rthmaier Klärschlammtage Fulda 2011