Klärschlammentsorgung 2.0

Transkript

1 Klärschlammentsorgung 2.0 Dr.-Ing. Robert Maas, Dipl.-Ing. Volker Zwing 34. Berliner Wasserwerkstatt - Biokohle aus Klärschlamm? Zukunftsorientierte Verwertung mit CS-HTC90

2 100 Millionen Jahre in 90 Minuten.

3 HTC Die Formel HTC = Hydrothermale Carbonisierung C 6 H 12 O 6 C 6 H 6 O H 2 O C 6 H 2 O + 5 H 2 O bildet den Millionen Jahre dauernden, natürlichen Prozess der Kohleentstehung in wenigen Stunden nach ist die Abspaltung von molekular gebundenem Wasser aus Kohlenhydraten ist seit 1913 wissenschaftlich durch Friedrich Bergius beschrieben und durch CS industriell nutzbar gemacht HTC ist ein Verfahren zur Umwandlung von Biomasse in Kohle und Wasser

4 carbonsolutions Das Unternehmen gegründet Ende 2007 mit dem Ziel, die HTC-Technologie auf industriellen Maßstab zu skalieren exklusiver Lizenznehmer am HTC-Portfolio der Max-Planck-Innovation GmbH und F&E-Partnerschaft mit dem Max-Planck-Institut für Kolloid und Grenzflächenforschung Potsdam. Einbindung in diverse, europaweite Forschungsvorhaben und Förderprogramme carbonsolutions transformiert Grundlagenforschung in wirtschaftlich attraktive und technisch innovative Projekte

5 Wie funktioniert CS-HTC90 von carbonsolutions? Wärme Klärschlamm Erwärmung und Aktivierung Carbonisierung Entwässerung HTC-Kohle Prozesswasser zweistufiges, kontinuierliches Verfahren weltweit einzigartiges Verfahren mit einer Prozesszeit von nur 90 Minuten hohe Durchsatzraten und ein geringer Platzbedarf intelligentes Wärmenutzungskonzept Hohe Energieeffizienz Wärmemanagement ohne Wärmetauscher! umfassendes Lösungskonzept zur Prozesswasserbehandlung (carbonpure ) CS-HTC90 : Komplettlösung für feuchte Biomassen

6 carbonsolutions Die Anlage I Bau der ersten und größten kontinuierlichen HTC-Anlage in Europa mit einer Kapazität von t/a Input, Inbetriebnahme Ende 2010

7 carbonsolutions Die Anlage II CS-HTC90 TM - Industriell skaliert und umfassend nach BImSchG genehmigt

8 HTC Anwendungen Entsorgung / Abfall Industrielle Anwendungen (Beispiele): Reststoffe Standardtechnologie HTC Wertschöpfung Klärschlämme/ Industrieschlämme Laub/ Grünschnitt Landwirtschaftliche Ausbringung, landfill Verbrennung Kompostierung Volumenreduktion Kohle mit positivem Heizwert Kohle als Energieträger CO 2 -Reduktion Kommunale Bioabfälle Kompostierung Biogas Höhere C-Effizienz als Biogas Keine Gärreste HTC: Wertschöpfung aus Abfallstoffen

9 CS-HTC90 Prozess auf einer Kläranlage Beispiel Faulgas in BHKW Faulgas für Dampferzeuger aus Zusatzertrag Prozessgas Mitverbrennung in BHKW möglich Volumenstrom gering gegenüber Faulgasertrag Zentrat/ Filtrat Behandeltes Prozesswasser Entsorgung in Belebungsbecken CSB < 2 g/l CSB/BSB 5 ~ 2 CS-HTC90 -Kohle

10 Vorteile von CS-HTC90 für ein Klärwerk HTC-Kohle sehr gut mechanisch entwässerbar ( 70% TS) Kein Einsatz von Flockungshilfsmittel Reduzierung des Klärschlammvolumens um ca. 80% Erhöhte Energiedichte und bessere Trocknungseigenschaften Hygienisierung des Klärschlamms aufgrund der Prozessparameter Kostengünstiger und technisch stabiler Prozess TS-Gehalt, fehlende Notwendigkeit der Störstoffabtrennung, etc. sorgen für hervorragende HTC Eignung von Klärschlamm Durch umfangreiche Synergieeffekte (Faulturm, Verbrennungstechnik, Abwärmenutzung etc.) ist eine unkomplizierte Integration in bestehende Klärwerkstechnik möglich Niedriger Personalaufwand durch hohen Automatisierungsgrad CS-HTC90 TM Integrierte Klärschlammentsorgung mit Perspektive

11 Rückgewinnung von Phosphor aus HTC Produkten Verteilungvon Phosphor in den Edukten/Produktenbeider HTC von Klärschlamm CS-HTC90 Kohle > 95 % P Klärschlamm 100 % P Kohleslurry 100 % P Fest-Flüssig- Trennung Basis: Industrielle und kommunale Klärschlämme MAP Fällung aus Filtrat möglich, jedoch nicht wirtschaftlich sinnvoll Gewinnung von P-Dünger aus Asche bleibt erhalten Filtrat < 5 % P Phosphor findet sich zu über 95% in der CS-HTC90 -Klärschlammkohle

12 Filtratzusammensetzung Abdampfrückstand des HTC-Filtrates liegt bei ca. 5% = 50 g/l GC-MS Messungen liefern nur einen Teil der wasserlöslichen Intermediate mehrere Substanzen: ca. 1 g/l Hauptbestandteile sind: Organische Säuren (Ameisen-, Essig- und Milchsäure) Huminsäuren (insb. wasserlösliche Fulvosäure) Führen zu refraktärem CSB Salze (Na, K, Cl, N etc.) Mineralischer Anteil Filtrat CSB ~ mg/l Kondensate aus Prozess sind gut biologisch abbaubar (CSB g/l; CSB / BSB 5 Verhältnis von ~ 2:1) Aufbereitung der HTC Filtrate und Kondensate notwendig

13 Anforderungen an Behandlungsstrategie Im Sinne einer HTC Prozesswasserbehandlung sind drei Forderungen an eine Behandlungsstrategie zu erfüllen: 1. Wasser muss aus dem System ausgeschleust werden 2. Der CSB Gehalt der Prozesswässer muss reduziert und die Huminfraktion behandelt werden 3. Die im Filtrat vorkommende Salzfracht muss aus dem System ausgeschleust werden; vorwiegend monovalente Ionen sollten dabei entfernt werden Entwicklung der carbonpure -Verfahrensfamilie Alle Anforderungen an Behandlungsstrategie müssen erfüllt werden

14 CS-HTC90 - auf KA: Konzentrate in Faulturm (Variante 1) Klärschlamm Faulgas in BHKW Gasertrag +22% Prozessgas Mitverbrennung in BHKW möglich Volumenstrom gering gegenüber Faulgasertrag Zentrat/ Filtrat Behandeltes Prozesswasser Entsorgung in Belebungsbecken CSB < 2 g/l CSB/BSB 5 ~ 2 Kein N, kein P CS-HTC90 -Kohle TS = 70% Positiver Heizwert

15 CS-HTC90 Prozess TNV (Variante 2) Abgas (+Verbrennungs -luft) Klärschlamm Zentrat / Filtrat Aschekoks Behandeltes Prozesswasser Entsorgung in Belebungsbecken CSB < 2 g/l CSB/BSB 5 ~ 2 Kein N, kein P CS-HTC90 - Kohle TS = 70% Positiver Heizwert

16 CS-HTC90 Prozess Verstromung der Kohle (Variante 3) Klärschlamm Abgas (+Verbrennungsluft) Zentrat/ Filtrat Behandeltes Prozesswasser Entsorgung in Kanalisation CSB < 2 g/l CSB/BSB 5 ~ 2 Kein N, kein P Aschekoks

17 CarbonPure -Verfahrensfamilie

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