Hochlastfaulung zur Vergärung von kommunalen Klärschlämmen

Transkript

1 Hochlastfaulung zur Vergärung von kommunalen Klärschlämmen Dr.-Ing. Werner Sternad 1. Hammer Bioenergietage, 21. Juli 2015

2 Herkömmliche Schlammfaulungen Üblicherweise werden Schlammfaulungen nach der Faulzeit bemessen: Mesophil etwa 20 Tage Thermophil etwa 12 Tage Dabei Raumbelastungen von 1 bis 4 kg/m 3 d empfohlen In der Praxis findet man eher 1 bis 2 kg/m 3 d typische europäische Bauformen: zylindrischer Mittelteil mit Konus unten und oben oder Faulei

3 Herkömmliche Schlammfaulungen

4 Hochlastfaulung Die erste Hochlastfaulung für kommunale Kläranlagen befindet sich auf der Kläranlage Mittleres Glemstal (Leonberg). Inbetriebnahme 1994 Inzwischen wurden weitere Anlagen in Betrieb genommen: Heidelberg ( EW) Tauberbischofsheim ( EW) Wuto schingen (< EW) Ilsfeld ( EW) Bad Du rrenberg ( EW) In den letzten Jahren wurde das ursprüngliche Durchmischungsprinzip der HLF weiterentwickelt. Die Durchmischung wurde durch Gaseinpressung im Schlaufenreaktor mit Leitrohr vereinfacht.

5 Hochlastfaulung Bei der Hochlastfaulung handelt es sich nicht um einen Reaktor (Faulturm), sondern vielmehr um einen Prozess. Die HLF wird wesentlich höher mit Organik belastet als herkömmliche Schlammfaulungen. Dadurch bekommen die Mikroorganismen mehr Futter und wachsen insgesamt schneller. Dies ermöglicht kürzere hydraulische Verweilzeiten von etwa 5 bis 7 d bei Klärschlämmen. Eine weitere Steigerung der Effizienz des anaeroben Abbaus wird erreicht durch die Verwendung einer Mikrofiltration an der HLF.

6 Kläranlage der VG Edenkoben Die KA der VG Edenkoben wurde Mitte der 1980er mit aerober Schlammstabilisierung in Betrieb genommen. Im Rahmen des Vorhabens Energiekostenneutrale Kläranlage Edenkoben werden mehrere Maßnahmen umgesetzt. Umstellung der Schlammbehandlung von simultaner aerober auf getrennte anaerobe Schlammstabilisierung. Errichtung und Betrieb einer zweistufigen Hochlastfaulung. Die saisonale Belastung der KA Edenkoben ist durch die Weinbaukampagne geprägt. Sie schwankt zwischen Unterlast an Sonn- und Feiertagen und Spitzenbelastungen während der Weinbaukampagne (7.000 EW bis etwa EW).

7 Kläranlage der VG Edenkoben

8 Stromverbrauch Biologie in kwh/d Stromverbrauch der Biologie im Jahr Zeit

9 Mittlere CSB-Zulauffracht in kg/d Mittlere Zulauffracht des CSB Monat

10 Grundsätzliches Vorgehen zur Realisierung einer HLF Hochlastfaulungen werden angepasst an die Erfordernisse ausgelegt. Pilotexperimente mit Klärschlamm der jeweiligen KA. Sorgfältige Auswertung der Betriebstagebücher. Unterstützung beim Genehmigungsverfahren. Unterstützung bei der Ausschreibung. Unterstützung der Baufirma während der Planung und Bauphase. Unterstützung bei der Inokulation und Inbetriebnahme.

11 Summe Faulgas [l N ] Faulgasbildung als Funktion der zugeführten organischen Fracht zugeführte organische Fracht [g otr zu ] VWZ 14 d VWZ 9 d VWZ 15 d VWZ 9 d VWZ 6,5 d VWZ 9 d VWZ 8 d VWZ 11 d VWZ 9 d VWZ 8 d

12 Verfahrensfließbild der zweistufigen HLF in Edenkoben

13 Wärmedurchgangskoeffizient k in W/(m 2 K) Wärmedurchgangskoeffizient k bei der Wärmerückgewinnung aus dem ausgefaulten Schlamm Volumenstrom Heizkreislauf bzw. Schlamm in m 3 /h k-wert WT4 k-wert WT1

14 Spezifische Energieeinsparung bei der Wärmerückgewinnung aus dem ausgefaulten Schlamm 11 Spez. Energieeinsparung in kwh/m Volumenstrom Heizkreis [m 3 /h] QSchlamm 20 m3/h 18 m3/h 16 m3/h 14 m3/h 12 m3/h 10 m3/h

15 Spezifische Energieeinsparung bei der Wärmerückgewinnung aus dem ausgefaulten Schlamm 13 Spezifische Energieeinsparung in kwh/m Faulraumtemperatur in C T Rohschlamm 8 C 10 C 12 C 14 C 16 C

16 Seither behandeltes Schlammvolumen Schlammvolumen zur Entwässerung in m 3 /d Jahr außerhalb Kampagne innerhalb Kampagne

17 3-D Modell der HLF in Edenkoben

18 Maschinenhalle mit Fundamenten im Vordergrund

19 Aufbau der Faulbehälter

20 Aufbau der Faulbehälter

21 Eingerüstete Faulbehälter

22 In der Hochlastfaulung Blick nach oben

23 In der Hochlastfaulung Außenraum Ablaufleitung

24 Maschinenhalle mit Wärmeübertragern und BHKW

25 spezifische Kosten [Euro/(EW a)] spezifische Gesamtkosten [Euro/EW] Spezifische Kosten der Verfahrensumstellung Einwohnerwerte Kapitalkosten Betriebskosteneinsparung Gesamtkosten Verfahrensumstellung verändert nach Gretzschel et al.

26

27 Rotationsscheibenfilter Pilotanlage Darmstadt

28 Glühverlust GV in % Glühverlust des Schlammes auf der KA Edenkoben Zeit stabilisierter Schlamm BB1 BB2