Schlammfaulung statt aerober Stabilisierung? Dr.-Ing. Klaus Siekmann
Warum muss Klärschlamm stabilisiert werden? Klärschlamm hoher Anteil organischer Substanzen Kohlenhydrate Fette Eiweiß Nährboden für Mikroorganismen Spontaner Beginn von Umsetzungsprozessen Stinkende Fäulnis!
Klärschlammstabilisierung Verfahren der Schlammbehandlung zur weitgehenden Verringerung von geruchsbildenden Inhaltsstoffen und der organischen Schlammfeststoffe. Erwünschte Nebenziele dabei sind: Verbesserung der Eindick- und Entwässerungseigenschaften Verminderung von Krankheitserregern Gewinnung eines energiereichen Biogases (je nach Verfahrensführung)
Biologische Verfahren Stoffwechselprozesse aerobe Stabilisierung Faulung Stabilisierung gemeinsam mit biologischer Abwasserreinigung 4-stufiger anaerober Abbau Aktiver Klärschlamm, daher separate Stabilisierung mittels Faulung
Vor-/Nachteile der Verfahren
Stromkosten
Aerobe Stabilisierung oder Faulung Einsatzbereich der anaeroben und aeroben Stabilisierung Bisheriger Einsatzbereich Anschlussgröße (E) Zukünftiger Einsatzbereich Anschlussgröße (E)
Biologische Verfahren 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 = 10-15 Tage) Kleine Belebungsbecken (ca. 150 l/e) Gaserzeugung/-verstromung Vorklärung
Energiebilanz bei aerober Stabilisierung auf einer KA der GK 4
Energiebilanz bei anaerober Stabilisierung (Faulung) auf einer KA der GK 4
Schlammmengen bzw. Reststofffrachten *) Betriebsergebnisse von Hochleistungs-Zentrifugen Reduzierung der Schlammmenge bei der Faulung: ca. 30 %
Verfahrensführung bei anaerober Schlammstabilisierung
Anforderungen an den Betrieb eines Faulbehälters Wirtschaftliche Anforderungen: Geringe Investitionskosten Geringe laufende Kosten Frage heute: Ist es wirtschaftlich, eine nach dem Verfahren der aeroben Stabilisierung gebaute Kläranlage auf Faulung umzurüsten?
Kostenfaktor Bauform
Konventionelle Anlagentechnik
Konventionelle Anlagentechnik
Einfache Bauweise bei landwirtschaftlichen Biogasanlagen
Einfache Bauweise bei landwirtschaftlichen Biogasanlagen Höchster Planungsgrundsatz: SICHERHEIT
Anlagentechnik für Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe Faulbehälter Wie können auch kleine Faulbehälter kostengünstig, aber dennoch betriebssicher umgesetzt werden? Einfache Bauform
2-stufiger Kompaktfaulbehälter Optimierungsansätze: Einfache Bauwerkskubatur Kompakte Anordnung durch quadratische Grundrissgestaltung Durchmischung mit kostengünstigen Zentralrührwerken Aufteilung des Gesamtvolumens auf mehrere Reaktoren zur Nutzung der verfahrenstechnischen Vorteile der mehrstufigen Abbaukinetik und zur Erhöhung der Betriebssicherheit
2-stufige Faulung (Abbaukinetik)
2-stufiger Kompaktfaulbehälter Faulbehälter 1 Faulbehälter 2 Maschinenhaus
2-stufiger Kompaktfaulbehälter
2-stufiger Kompaktfaulbehälter
2-stufiger Kompaktfaulbehälter Kläranlage Linz-Unkel
2-stufiger Kompaktfaulbehälter Kläranlage Westerburg
Auszeichnung
Einfache Zentralrührwerke für den Einsatz auf kleinen KA s
Anlagentechnik: Schlammaufheizung
Anlagentechnik: Schlammaufheizung
Anlagentechnik: Schlammaufheizung Doppelrohrwärmetauscher mit Außenisolierung
Anlagentechnik: Doppelmembranbehälter
Anlagentechnik: Verstromung über Gasmotor
Anlagentechnik: Verstromung über Mikrogasturbine
Vor-/Nachteile der Verfahren
Bisherige Betriebsergebnisse KA Linz-Unkel: Gasproduktion + ca. 16 % 2013
Vergleich des Stromfremdbezugs (Betriebsjahre 2010 und 2012) KA Linz-Unkel - ca. 54 %
Vergleich der Klärschlammmengen (Betriebsjahre 2011 und 2012) KA Linz-Unkel [t/mo] - ca. 35 % Betriebsjahr 2011 Betriebsjahr 2012
Semizentrale Klärschlammbehandlung (KA Selters)
Semizentrale Klärschlammbehandlung (KA Selters) KA Selters
Studie Neubewertung von Abwasserreinigungsanlagen mit anaerober Schlammbehandlung vor dem Hintergrund der energetischen Rahmenbedingungen und der abwassertechnischen Situation in RLP tectraa Ergebnisse der Studie unter: http://www.wasser.rlp.de/servlet/is/8523/
Wirtschaftlichkeit 4% 2%
Empfehlung Unter Berücksichtigung der erläuterten Rahmenbedingungen sowie der Zukunftsentwicklungen wird den Betreibern von Kläranlagen mit einer Anschlussgröße von mehr als 10.000 EW empfohlen, die Möglichkeiten einer Umstellung der Verfahrensführung auf ihrer Anlage zu untersuchen!
Checkliste für die Umstellung der Verfahrensführung Die Checkliste wurde in drei Blöcke untergliedert: Block 1 : Basisabfrage Ausbaugröße; Ermittlung der tatsächlichen Anlagenbelastung; überschlägige Prüfung der Wirtschaftlichkeit Block 2 : Verfahrenstechnik Prüfung des Anlagenbestands hinsichtlich der weiteren Verwendbarkeit bei Umstellung auf Schlammfaulung; Einbindung zusätzlicher Anlagenstufen (z. B. VKB); Ermittlung des erforderlichen Belebungsbeckenvolumens (Kann Beckenvolumen stillgelegt werden?) Block 3 : Abschätzung der voraussichtlichen Investitionskosten Vgl. hierzu: http://www.wasser.rlp.de/servlet/is/8523/
DWA-Arbeitsgruppe KEK Themenband Schlammfaulung oder aerobe Stabilisierung bei Kläranlagen kleiner und mittlerer Größe vor der Fertigstellung
Weitergehende thermische Klärschlammhandlung (Ausblick) Verfahrensfließbild der Pyreg-Anlage
Weitergehende thermische Klärschlammhandlung (Ausblick) Pyreg-Anlage Anwendung ab ca. 10.000 E
Geplante großtechnische Umsetzung auf der KA Linz-Unkel (Ausblick) Schlammmengenreduzierung
Kläranlagen - die Energiefabriken der Zukunft? nein aber...