Schlammbehandlung Bedeutung von Klärschlamm Herkunft und Anfall von Klärschlamm Ziele und Aufgaben der Schlammbehandlung Begriffe Wichtigste Verfahren Stoffflüsse und Volumenverminderung

Klärschlamm Kann wertvoll sein: Nährstoffe, Stickstoff, Phosphor, organischer Dünger Kann schädlich sein: Hygiene Schwermetalle nicht abbaubare organische Stoffe Weil Regenüberläufe und nicht angeschlossene Einwohner immer Schmutzstoffe in die Umwelt verlieren, muss Klärschlamm unbedenklich sein (werden).

ARA Atmosphäre Landwirtschaft Deponie Schlammbehandlung Rück- Produkte Nahrung Schlammbehandlung ARA Entlastung Rück- belastung Kanalisation Vorflut Nicht angeschlossene Abwasserquellen

Ziele der Schlammbehandlung Hygienisieren: Vermeiden der Verbreitung von Krankheitskeimen und z.B. Wurmeiern Stabilisieren: Vermeiden von schnellen mikrobiologischen Zersetzungsprozessen Volumenverminderung: Minimieren von Stapel-, Transport- und Lagervolumen Stapelung: Anfall und Nutzung zeitlich entkoppeln Nutzung oder schadlose Endlagerung

Schlammbehandlung Die Elimination von unerwünschten Stoffen aus dem Klärschlamm (z.B. Schwermetalle, unerwünschte organischen Verbindungen, etc.) ist kein Ziel der Schlammbehandlung auf kommunalen Anlagen. Solche Stoffe sollen gar nicht ins Abwasser gelangen: Massnahmen an der Quelle, Anforderungen an Stoffe und Einleitungen ins Netz.

Schwermetalle im Klärschlamm der Stadt Zürich g Zink / t TS g Cadmium / t TS 2000 20 Zink 1500 15 1000 10 500 5 Cadmium 1980 1982 1984 1986 1988 1990 Jahr

Klärschlammentsorgung CH Klärschlamm in 106 m3 5 Entsorgung über Verbrennung Klärschlammanfall 4 3 2 1 1975 1980 1985 1990 BUWAL 1992

Stickstoffbilanz Schweiz 1990 Mineraldünger 73 Klärschlamm 4.1 Kompost 0.84 Hofdünger 167 Einsatz total 245 Gesamtentzug 177 100 200 300 400 Stickstoff in 1000 t a-1 FAC Studie für BUWAL 1992

Phosphorbilanz Schweiz 1990 Mineraldünger 17 Klärschlamm 2.4 Kompost 0.2 Hofdünger 26.6 Einsatz total 46.2 Gesamtentzug 27 10 20 30 40 50 60 Phosphor in 1000 t a-1 FAC Studie für BUWAL 1992

Kalibilanz Schweiz 1990 Kali in 1000 t a-1 Mineraldünger 58 Klärschlamm 0.2 Kompost 0.5 Hofdünger 187 Einsatz total 246 Gesamtentzug 198 100 200 300 400 Kali in 1000 t a-1 FAC Studie für BUWAL 1992

Schlammanfall: primär, sekundär, tertiär Nutzung der Energie Abwasserreinigung Rückbelastung Schlammanfall: primär, sekundär, tertiär Eindicken Hygienisieren Energie Stabilisieren Biogas Eindicken, Stapeln Entwässern Trocknen Landwirtschaft Verbrennen Deponie Atmosphäre Systemgrenze

Stoffströme in der kommunalen Abwasserreinigung

Schlammeindicker Zulauf Schwimmschlammbeseitigung Schlammwasser- abzug Krälwerk Schlammabzug

Strömungen im Eindicker Kräl- stab

Eindicker Dimensionierung basierend auf einer Feststoffoberflächenbelastung: Q TSS A B Zu E = × BA = Feststoffoberflächenbelastung in kg TSS m-2 d-1 Q = Zuflussmenge des Schlammes in m3 d-1 TSSzu = Feststoffkonzentration im Zufluss in kg TSS m-3 AE = Oberfläche (Projektion) des Eindickers in m2 Typische Werte: BA = 50 - 70 kg m-2 d-1

Thermische Hygienisierung, Pasteurisierung Reaktor 1: wird gefüllt Reaktor 2: wird entleert Thermische Hygienisierung, Pasteurisierung 70°C 70°C Wärmetauscher im Gegenstrom 70°C Zum Faulturm 40°C 70°C Dampf 40°C Frischschlamm 10°C

Aerob thermophile Hygienisierung Abluft 15°C 40°C Luft Wärme- tauscher: Chargen- betrieb 65°C 40°C Temperatur- regelung 65°C

Aerob thermophile Hygienisierung Aerob: Sauerstoff Thermophil: 45 - 75 °C typisch 60 - 65°C Nutzbare biogene Energie: » 4 - 6 kcal g-1 VSS » 3 - 4 kcal g-1 O2 Erforderliche Schlammerwärmung (38°C ® 63°C): DT = 25°C oder 25 kcal l-1 × 2.5 l E-1 d-1 = 63 kcal E-1 d-1 12 g VSS E-1 d-1 oder ca. 12 g VSS E-1 d-1/30 g VSSabgebaut E-1 d-1 = 40% Gasverlust Restgas frei verfügbar, da Faulraumheizung gewährleistet

Schlammfaulung Anaerobe, mesophile Stabilisierung Anaerob: Kein Sauerstoff, kein Nitrat Mesophil: 15 - 45°C typisch sind 33 - 37°C Stabilisierung: Hier: Mikrobiologischer Abbau der abbaubaren organischen Stoffe (VSS, GV) im Schlamm

Anaerob-mesophile Schlammstabilisierung Trübwasser zurück zur ARA Frischschlamm von der ARA Faulwasser zurück zur ARA Gasometer Biogas Eindicker Schlamm- abgabe Hygienisierung oder Wärmetauscher Faulraum Nachfaulraum Eindicker Stapel

Schlammfaulung Anaerobe, mesophile Stabilisierung Kohlenhydrate: 2 CH O ® 4 CO Biogas 2 CH + 1 3 Fette: + 2 H O 2 ® 3 - CH CO 2 CH Biogas 4 1 Eiweisse: H HCO NH 2 3 - 4 + O C 5 NO 7 8 ® CO CH Biogas 1 2

Gasproduktion in m3 kg-1 org. Feststoffe im Zulauf 0.5 30°C 25°C 0.4 20°C 15°C 0.3 10°C 0.2 Übliche Faulzeit 0.1 0.0 20 40 60 80 100 Faulzeit in Tagen

Dimensionierung eines Faulturmes q h FR V Q = qh = Hydraulische Aufenthaltszeit in d VFR = Volumen des Faulraumes Q = Schlammmenge im Zulauf in m3 d-1 Typische Werte: qh = 15 - 20 - 30 d bei 35 - 37°C Ziel: Abbau der organischen Stoffe (CSB, GV) » 50%

Gasproduktion Ca. 0.5 m3 Biogas / kg VSS oder GV im Zufluss Ca. 1.0 m3 Biogas / kg VSS die abgebaut werden Zusammensetzung von Biogas (je nach Schlamm): Typisch: 64% CH4 36% CO2 5000 kcal m-3 60 g VSS E-1 d-1 ® 0.03 m3 Biogas E-1 d-1 ® 150 kcal E-1 d-1 Schlamm: 2.5 l E-1 d-1 ® DT = 60°C Abwasser: 350 l E-1 d-1 ® DT = 0.4°C

Schlamm- trockenbeete ev. Abdeckung Faulschlamm flüssig z.B. 20 cm Sandbett 30 cm für Drainage ev. Abdeckung Zufluss Drainage Steinplatten Schlamm- trockenbeete

Schlamm und Flockungsmittel Zulauf Austrag von Filterkuchen Ablauf von Filtrat Reinigung des Filtertuches Filtertuch Pressrollen Entwässerungs- walze

Dekanterzentrifuge Getriebe Schnecke Trommel Wehr Antrieb: Trommel Schlamm- zulauf Feststoffaustrag Zentratablauf Trockenzone Flüssigzone

Kammerfilterpresse Träger Filterkammern Presskolben Hydraulischer Zylinder: Druckkraft Austrag des Filterkuchens nach dem Öffnen der Presse

Schlamm Filtrat Filtertuch mit Drainage-Membran als Unterlage Filterplatte Dichtung Druckkraft Filterkammer gefüllt mit Schlamm

Schlammtrockner Vorlauf heiss Scheibenelement beheizt Rücklauf kühler Gegenhaken fest Mantelrohr beheizt Knet- und Mischbarren bewegt Trockenschlamm

Schlammverbrennung: Wirbelschichtofen Verbren- nungsraum 800 - 900°C Abgas und Asche 850°C Zusatzbrenner Schlammzufuhr getrocknet Wirbelschicht (Sandwirbelbett) Düsenboden Anfahrbrenner Wirbelluft

Schlammverbrennungsanlage Kamin Klärschlamm entwässert Waschwasser Klärschlamm getrocknet Wärmetauscher Rauchgas und Asche Wäscher Ofen 850°C Schlamm- trocknung Stinkluft aus ARA 10°C Asche zur Deponie Waschwasser zur Vorflut

Kalibilanz Schweiz 1990 Kali in 1000 t a-1 Mineraldünger 58 Klärschlamm 0.2 Kompost 0.5 Hofdünger 187 Einsatz total 246 Gesamtentzug 198 100 200 300 400 Kali in 1000 t a-1 FAC Studie für BUWAL 1992