( Null-Emmisions- ) Ansätze zur stofflichen und energetischen Nutzung von Klärschlamm

Transkript

1 Kreislaufschließung in der Wasserwirtschaft: ( Null-Emmisions- ) Ansätze zur stofflichen und energetischen Nutzung von Klärschlamm Dr.-Ing. Klaus Siekmann, Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner mbh Dipl.-Ing. Helmut Gerber, PYREG GmbH 5. Internationale Kreislaufwirtschaftskonferenz am 05. November 2014 in Birkenfeld

2 Entkopplung Gewässerschutz/Ressourcenverbrauch Quantität Ressourcenschutz Gewässerschutz Ressourcenverbrauch Zeit

3 Status Quo Abwasser Ausstieg landwirtschaftliche Verwertung Landwirtschaftliche Verwertung Thermische Verwertung Klärschlamm Abwasserreinigung Energie Ressourcenverbrauch Gewässer (Vorfluter)

4 Energie Zukünftige Entwicklungen Abwasser Thermische Klärschlammbehandlung Mineralisierungssubstrat (Phosphor-Dünger) Energie Kläranlage Linz-Unkel Gewässer (Vorfluter) Verstromung Faulgas Schlammfaulung

5 Entwicklungstendenzen Regenerative Energie Abwasser / Klärschlamm Quantität und Qualität bekannt Energie kalkulierbar und speicherbar Kontinuierliche Nutzung möglich Klärschlamm als Energieträger und Düngemittel

6 Entwicklungstendenzen Ziele für Planung und Betrieb der Kläranlage Einhaltung der Ablaufgrenzwerte Ordnungsgemäße Entsorgung der Reststoffe Betriebssicherheit Rationeller und ressourcenschonender Energieeinsatz Rückführung des Phosphors (endlicher Rohstoff!) in den Stoffkreislauf

7 Stromkosten

8 Aerobe Stabilisierung oder Faulung Einsatzbereich der anaeroben und aeroben Stabilisierung Bisheriger Einsatzbereich Anschlussgröße (E) Zukünftiger Einsatzbereich Anschlussgröße (E)

9 Aerobe Stabilisierung oder Faulung Gemeinsame aerobe Stabilisierung Faulung Hohes Schlammalter (t TS = 25 Tage) Großes Belebungsbecken (ca. 300 l/e) Hoher Energieaufwand (Belüftung und Durchmischung) Keine Vorklärung Geringes Schlammalter (t TS = Tage) Kleine Belebungsbecken (ca. 150 l/e) Gaserzeugung/-verstromung Vorklärung

10 Energiebilanz bei aerober Stabilisierung

11 Energiebilanz bei anaerober Stabilisierung (Faulung)

12 Schlammmengen bzw. Reststofffrachten *) Betriebsergebnisse von Hochleistungs-Zentrifugen Reduzierung der Schlammmenge bei der Faulung: ca. 30 %

13 Anlagentechnik für kleine und mittlere Kläranlagen Faulbehälter Wie können auch kleine Faulbehälter kostengünstig, aber dennoch betriebssicher umgesetzt werden? Einfache Bauform

14 2-stufiger Kompaktfaulbehälter

15 2-stufiger Kompaktfaulbehälter Kläranlage Linz-Unkel

16 Vergleich des Stromfremdbezugs (Betriebsjahre ) KA Linz-Unkel - ca. 54 %

17 Vergleich der Klärschlammmengen (Betriebsjahre 2011 und 2013) KA Linz-Unkel - ca. 33 %

18 2-stufiger Kompaktfaulbehälter Kläranlage Westerburg

19 Semizentrale Klärschlammbehandlung KA Selters KA Selters Kläranlage Selters

20 Auszeichnung

21 DWA-Arbeitsgruppe KEK Arbeitsgruppe Schlammbehandlungskonzepte für Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe

22 DWA-Themenband Entwurf (unmittelbar vor Fertigstellung)

23 Broschüre Umwelt- und Wirtschaftsministerium Rheinland-Pfalz

24 Ausblick Zukunftsorientierte Einbindung der Faulung und Faulgasverwertung in die Verfahrenskette der Abwasserreinigung und verwertung in Rheinland-Pfalz tectraa

25 Weitere Möglichkeiten zur Erhöhung der Eigenstromproduktion Co-Vergärung von organischen Reststoffen Erhöhung des Wirkungsgrades der Kraft-Wärme-Kopplung ggfls. Desintegration des Schlammes zur Erhöhung der Gasausbeute Unabhängig von Abwasserreinigung und Klärschlammbehandlung: Photovoltaik Windkraft

26 Photovoltaik-Freiflächenanlage auf der KA Wienau, VG Dierdorf (60 kwp)

27 Solare Klärschlammtrocknung mit Abwärmenutzung

28 Zukunftsperspektiven Kein Hinterherhetzen nach Energieautarkie besser: Einbindung von Kläranlagen (ggfls. gemeinsam mit Biogasanlagen und anderen Energieproduzenten sowie Verbrauchern) in integrierte Energiekonzepte Kläranlagen mit Faulung bieten aufgrund ihrer Speichermöglichkeiten (Klärschlamm, Co-Substrate, Faulgas) hervorragende Perspektiven, Knotenpunkte in integrierten Energiekonzepten zu werden. eine Möglichkeit: Einbindung von Kläranlagen unter Einbeziehung regenerativer Energien in virtuelle Kraftwerke

29 Ausblick Lt. Koalitionsvertrag Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung, geplant (ab 2025) Thermische Klärschlammbehandlung

30 Thermische Klärschlammbehandlung Lösungsansatz: auf Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe Weitergehende thermische Klärschlammbehandlung X a) Mitverbrennung in Kohlekraftwerken oder als Zuschlagsstoff in der Zementindustrie Nicht zielführend, da Phosphor als endlicher Rohstoff verloren geht! b) Mitverbrennung in einer zentralen Klärschlammmonoverbrennungsanlage Geplant auf der KA Mainz, jedoch voraussichtlich nicht realisiert! c) Dezentrale thermische Klärschlammbehandlung auf Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe

31 Die PYREG-Anlage Klärschlamm Mineralisierung EW Kompakte modulare Bauform (12 m x 3 m x 2,8 m) Behandlungskosten ca. 30 /t (TS) für getrockneten Schlamm

32 PYREG Verfahrensbeschreibung

33 Einhaltung der Grenzwerte auch für Abfallverbrennung

34 Pflanzenverfügbarkeit verschiedener PYREG-Aschen BMBF-Forschungsprojekt (FH-Bingen/Uni-Giessen) Hohe P-Verfügbarkeit mit allen Klärschlämmen Wuchsleistung vergleichbar mit Mineraldünger PYREG Mineral-P Control

35 PYREG Anwenderbeispiel [Sonnenerde, Gerald Dunst, 2012]

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit