Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

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1 Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource? Sewage sludge global problem or valuable resource? EXPOVAL - 9. BMBF Forum für Nachhaltigkeit, 22./ , Berlin Prof. Dr.-Ing. Norbert Dichtl, Dr.-Ing. Katrin Bauerfeld

2 Woher kommt der Klärschlamm? Biologische Stufe Mechanische Stufe Rechen Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Vorfluter Nachklärung Zulauf Rücklaufschlamm Eindickung Schlammbehandlung Stabilisierung Biogas Entwässerung/ Trocknung Entsorgung Verwertung Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

3 Woher kommt der Klärschlamm? Biologische Stufe Mechanische Stufe Rechen Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Vorfluter Nachklärung Zulauf Eindickung Schlammbehandlung Stabilisierung Biogas Entwässerung/ Trocknung Entsorgung Verwertung Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

4 Woher kommt der Klärschlamm? Biologische Stufe Mechanische Stufe Rechen Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Vorfluter Nachklärung Zulauf Eindickung Schlammbehandlung Stabilisierung Biogas Entwässerung/ Trocknung Entsorgung Verwertung Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

5 Warum wird Klärschlamm behandelt? Primäre Zielsetzung: Sekundäre Effekte: Umsetzung organischer Schlamminhaltsstoffe zur Vermeidung negativer Umwelteinflüsse Verringerung der Schlammmenge Verbesserung der Entwässerbarkeit Verminderung von Krankheitserregern Gewinnung von Faulgas Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

6 Worin liegt der Handlungsbedarf? 2012 Millenniumsdeklaration im Endspurt? Sanitärversorgung: 2,5 Mrd. Menschen sind nicht versorgt Prognose 36 % 56 % 67 % 75 % Pro Tag eine Großkläranlage für 2,5 Mio. Einwohner nötig! Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

7 Worin liegt der Handlungsbedarf? 2012 Millenniumsdeklaration im Endspurt? Sanitärversorgung: 2,5 Mrd. Menschen sind nicht versorgt % % 2015 Prognose 75 % 67 % Pro Tag eine Großkläranlage für 2,5 Mio. Einwohner nötig! Rohschlamm = 80 g TS/(E d) Faulschlamm = 50 g TS/(E d) Mg TS/a Mg TS/a Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

8 Die Herausforderung I. Anpassung an andere Randbedingungen? Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

9 Die Herausforderung I. Anpassung an andere Randbedingungen? II. Abwasser und Klärschlamm = Ressource Wertstoffe Schadstoffe Stickstoff vs. Schwermetalle Phosphor Organische Schadstoffe Spurenstoffe Arzneimittelrückstände Organische Substanz Krankheitserreger Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

10 Die Lösungswege: Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Biologische Stufe Mechanische Stufe Rechen Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Vorfluter Nachklärung Zulauf Eindickung Schlammbehandlung Stabilisierung Biogas Entwässerung/ Trocknung Entsorgung Verwertung Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

11 Die Lösungswege: Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Klärschlammfaulung Anlagenvalidierung im Betriebsbereich 25 C + Bemessungsempfehlung für Faulanlagen Solare Trocknung und Desinfektion Validierung klimahydrolog. Bemessungsgrundlagen Entwicklung einer Pilotanlage zur Desinfektion Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

12 Fazit Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Wie werden Anlagenkomponenten zur Schlammbehandlung bemessen? Klärschlammmenge Klärschlammfaulung Solare Trocknung und Desinfektion Behandlungsdauer in Abhängigkeit der Temperatur Simulationsmodelle haben keine Praxisrelevanz Bemessung des Wasseraustrages bei Trocknung mit Klimadaten (Wasserbilanz) Desinfektionstemperaturen und -zeiten angelehnt an Empfehlungen Keine geschlossene Bemessungsvorschrift vorhanden Keine Bemessungsvorschrift zur Trocknung und Desinfektion vorhanden Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

13 Die Lösungswege: Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Potential: organische Substanz = Einziger derzeit wirtschaftlich nutzbarer Energieträger auf Kläranlagen Faulgasanfall: L/(E*d) Methangehalt: 65 % Wirkungsgrad BHKW: 35 % Energieoutput: kwh/(e*a) Schlammanfall: 80 g/(e*d) Organikgehalt: 64 % Rohschlamm Spezifische Energieausbeute: kwh/(e*a) Klärschlammfaulung x Datenquellen: M. Schröder, 2007 Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

14 Die Lösungswege: Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Potential: organische Substanz = Einziger derzeit wirtschaftlich nutzbarer Energieträger auf Kläranlagen Faulgasanfall: L/(E*d) Methangehalt: 65 % Wirkungsgrad BHKW: 35 % Energieoutput: kwh/(e*a) Schlammanfall: 80 g/(e*d) Organikgehalt: 64 % Rohschlamm Spezifische Energieausbeute: kwh/(e*a) Klärschlammfaulung Für Großkläranlage mit 2,5 Mio. E: MWh/a x Datenquellen: M. Schröder, 2007; Strombedarf 4-Personenhaushalt: 5 MWh/a Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

15 Die Lösungswege: Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Potential: Nährstoffe im Klärschlamm = Sekundärrohstoffdünger als Ersatz mineralischer Düngemittel kg/mg Trockenmasse 60 Gesamt-N P2O5 K2O MgO Rindermist Milchviehgülle Biokompost Klärschlamm Klärschlamm Datenquellen: Landwirtschaftskammer NRW, 2008 Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

16 Fazit Beitrag des Forschungsverbunds EXPOVAL, Unterverbund Klärschlammmanagement Die Sicherung der Sanitärversorgung der Weltbevölkerung stellt hohe Anforderungen an die Anlagentechnik zur Abwasser- und Klärschlammbehandlung. Existierende deutsche Bemessungsempfehlungen zur Schlammbehandlung sind nicht für andere Randbedingungen validiert. Ein gesamtgesellschaftlicher Paradigmenwechsel ist notwendig: Abwasser und Klärschlamm = Ressource Kreisläufe schließen Energetisches Potential ausschöpfen negative Umweltauswirkungen minimieren Besonders erfolgversprechende Behandlungskonzepte bergen ein hohes Marktpotential, müssen allerdings für andere Randbedingungen optimiert und angepasst werden. Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?

17 Projektbeteiligte Unterverbund Klärschlammmanagement Das Projekt EXPOVAL Unterverbund 6 Klärschlammmanagement wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert. Prof. Dr.-Ing. N. Dichtl Klärschlamm weltweites Problem oder wertvolle Ressource?