Thermische Verwertung von Klärschlamm

Transkript

1 Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner mbh Thermische Verwertung von Klärschlamm Dr. Thomas Siekmann, Ingenieurgesellschaft Dr. Siekmann + Partner mbh VKU-Landesgruppe Rheinland-Pfalz Arbeitskreis Wärme,

2 Gliederung Kurzeinführung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 2

3 Gliederung Kurzeinführung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 3

4 Thermische Verwertung von Klärschlamm Energieverbrauch reduzieren (Strom & Wärme) Nutzbarmachung vorhandener Energie Wärme gewinnt angesichts aktueller Entwicklungen an Bedeutung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel Kaskadische Wärmebewirtschaftung Kurzeinführung 4

5 Status Quo der Abwasserreinigung Landwirtschaftliche Verwertung Thermische Verwertung Abwasser Ausstieg landwirtschaftliche Verwertung Klärschlamm Abwasserreinigung Energie Gewässer (Vorfluter) Ressourcenverbrauch Kurzeinführung 5

6 Energie Zielzustand - Abwasserreinigung Kläranlage Linz-Unkel Abwasser Mineralisierungssubstrat Semizentrale thermische Klärschlammverwertung Energie Gewässer (Vorfluter) Kläranlage Linz-Unkel Verstromung Faulgas Schlammfaulung Kurzeinführung 6

7 Energiepotential von Abwasser CSB-Fracht: 120 g/(ew x d) Heizwert: 3,5 kwh/kg CSB 153 kwh/(ew x a) Faulung: 400 l Faulgas/kg otm zu Schlammanfall: rd. 50 g otm/(ew x d) 20 l/(ew x d) Energiegehalt: 6,5 kwh/m³ 48 kwh/(ew x a) BHKW elektr. Wirkungsgrad: 35 % 17 kwh/(ew x a) BHKW therm. Wirkungsgrad: 55 % 26 kwh/(ew x a) Kurzeinführung 7

8 Gliederung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 8

9 Bewertung des Energieverbrauchs Energiecheck Grobe Einschätzung der energetischen Situation an Hand einfacher Vergleichs-/Kennwerte Einfache Positionsbestimmung für den Betreiber Quelle: DWA-A 216, 2013 Energetische Optimierung von Kläranlagen 9

10 Bewertung des Energieverbrauchs Energieanalyse Energieverbrauch hoch Energetische Feinanalyse Kontinuierliche Verfolgung in der zeitlichen Abwicklung Status Quo 1 a später x a später Quelle: DWA-A 216, 2013 Energetische Optimierung von Kläranlagen 10

11 Energieverbrauch für Schlammstabilisierung Simultanstabilisierung: Energetische Optimierung von Kläranlagen 11

12 Energieverbrauch für Schlammstabilisierung Schlammfaulung: Energetische Optimierung von Kläranlagen 12

13 Gliederung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 13

14 Simultanstabilisierung oder Faulung? Einsatzbereich der anaeroben und aeroben Stabilisierung Bisheriger Einsatzbereich Anschlussgröße (E) Zukünftiger Einsatzbereich Anschlussgröße (E) Klärschlammfaulung 14

15 Ansatz für kleinere und mittlere Anlagen Faulbehälter Wie können auch kleine Faulbehälter kostengünstig, aber dennoch betriebssicher umgesetzt werden? Klärschlammfaulung 15

16 KA Linz-Unkel 2-stufiger Kompaktfaulturm Klärschlammfaulung 16

17 2-stufige Kompaktfaulung Kläranlage Linz-Unkel Klärschlammfaulung 17

18 Betriebsdaten Linz-Unkel Gasproduktion nutzbare Energie: - elektrisch: 22 kwh/(ew x a) - thermisch: 35 kwh/(ew x a) + ca. 27 % Klärschlammfaulung 18

19 Betriebsdaten Linz-Unkel Stromfremdbezug - ca. 55 % Klärschlammfaulung 19

20 Betriebsdaten Linz-Unkel - ca. 28 % Klärschlammfaulung 20

21 Gliederung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 21

22 Ausgangslage Lt. Koalitionsvertrag Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung geplant (ab 2025) Thermische Klärschlammbehandlung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen

23 Ausgangssituation Ziel: Zukunftssichere Verwertung des Klärschlamms Primär- und Überschussschlamm Schlammstabilisierung Maschinelle Entwässerung (ca. 20 % - 35 % TR) Bagatellgrenze ( EW)?! Landwirtschaftliche / Landbauliche Verwertung (Teil-) Trocknung (> 40 % - > 90 % TR) P-Rückgewinnung Mitverbrennung Monoverbrennung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen 23

24 Klärschlammnetzwerk Rheinland-Pfalz Ganzheitliche Betrachtung Nachhaltigkeit des Verwertungspfades Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen 24

25 Gliederung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 25

26 Thermische Klärschlammbehandlung Klärschlammfaulung verminderte Aufenthaltszeit zur Begrenzung des otr- Abbaus Entwässerung Erhöhung des TR-Gehalts auf 25 bis 30 % Verwertung des getrockneten Schlamms Verwertung der Klärschlammasche Trocknung (Abwärme) Thermische Behandlung (technisch oder solar) Erhöhung des TR-Gehalts auf 70 bis 90 %, weitgehende Hygienisierung Erhöhung des TR-Gehalts auf 100 % (otr = 0%); vollständige Hygienisierung Semizentrale thermische Klärschlammverwertung 26

27 Thermische Klärschlammbehandlung Schlammmengenreduzierung Semizentrale thermische Klärschlammverwertung 27

28 Interkommunale Zusammenarbeit Semizentrale thermische Klärschlammverwertung 28

29 Solare Klärschlammtrocknung Semizentrale thermische Klärschlammverwertung 29

30 Bandtrockner Linz-Unkel Trockneraufgabe auf das Oberband: Bildung einer gleichmäßigen ununterbrochenen Schicht für gleichmäßige Trocknung Trockneraustrag: körniges Gut, kaum Staub, gleichmäßig, hoch getrocknet, >= 84 %TR TR-Gehalt einstellbar Quelle: Tomalla, 2015 Semizentrale thermische Klärschlammverwertung 30

31 Semizentrale thermische Verfahren Verfahren Verfahrensbeschreibung Pyreg GmbH PYREG 500 Thermo-System Klärschlamm Reformer Krüger BIOCON Energy Recovery System gestufte Verbrennung Vergasung Rostfeuerung Verfahren/ Anbieter BERS (Fa. Krüger) Trocknung Feststoffgeha Verbrennung/ Referenz lt vor der Verbrennung Vergasung/ Pyrolyse Verbrennung Bandtrockner % Rostfeuerung Bronderslev (DK), >400 t TM/a, Vergasung Werkstätten Heating- Systems GmbH REH500eco Sülzle Kopf SynGas Sludge2energy GmbH Hydrothermale Karbonisierung (HTC) Drehrohrkessel Wirbelschicht- Vergasung Wirbelschicht- Verbrennung Verkohlung KS-Reformer (Fa. Thermosyste Solar % Reformer Grünstadt, t TM/a, seit 2014 ms) PYREG Bandtrockner > 80 % Gestufte Verbrennung Linz-Unkel, ca. 600 t TM/a, seit 2015 Semizentrale thermische Klärschlammverwertung 31

32 Gliederung Energetische Optimierung von Kläranlagen Klärschlammfaulung Klärschlammverwertung aktuelle Entwicklungen Semizentrale thermische Verwertung Praxisbeispiel Linz-Unkel 32

33 Ansatz auf der KA Linz-Unkel Praxisbeispiel Linz-Unkel 33

34 Ansatz auf der KA Linz-Unkel Schneckenpresse Bandtrockner PYREG- Modul Praxisbeispiel Linz-Unkel 34

35 PYREG Verfahren Praxisbeispiel Linz-Unkel 35

36 PYREG Verfahren Praxisbeispiel Linz-Unkel 36

37 PYREG Verfahren Praxisbeispiel Linz-Unkel 37

38 PYREG Verfahren Praxisbeispiel Linz-Unkel 38

39 Abgaswärmetauscher und Abgasbehandlung Praxisbeispiel Linz-Unkel 39

40 Emissionsmessstelle für Abgas und Abluft Praxisbeispiel Linz-Unkel 40

41 Mineralisierungssubstrat Praxisbeispiel Linz-Unkel 41

42 Kaskadische Wärmebewirtschaftung Praxisbeispiel Linz-Unkel 42

43 Kaskadische Wärmebewirtschaftung 65 kw 240 kw 120 kw 90 kw 110 kw Wärmerückgewinnung Wärmebedarf Praxisbeispiel Linz-Unkel 43

44 Vielen Dank und für Ihre Aufmerksamkeit 44