Kap. 4 Schlammbehandlung Peter Krebs Grundlagen der Abwassersysteme 4 Schlammbehandlung 4.1 Übersicht 4.2 Eindickung 4.3 Biologische Schlammstabilisierung 4.4 Entwässerung und Trocknung 4.5 Entsorgung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Peter Krebs Grundlagen der Abwassersysteme 4 Schlammbehandlung 4.1 Übersicht 4.2 Eindickung 4.3 Biologische Schlammstabilisierung 4.4 Entwässerung und Trocknung 4.5 Entsorgung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Zusammensetzung des Klärschlamms  Die aus dem Abwasser entnommenen Stoffe, die nicht abgebaut werden, finden sich im Klärschlamm wieder Vorwiegend Wasser Mikroorganismen Viren, Krankheitserreger, allg. Keime Organische Feststoffe, die sich biologisch verändern lassen Organische Verbindungen, die sich im Schlamm einlagern Schwermetalle Mikroverunreinigungen, Arzneimittelrückstände, endokrin wirksame Substanzen Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Ziele der Schlammbehandlung Volumenreduktion Eindickung Entwässerung Abtöten pathogener Keime Bei Verwendung in der Landwirtschaft oder als Kompost Stabilisierung organi-scher Substanzen Gasproduktion Verringerung der Trockensubstanz Verbesserung der Entwässerung Reduktion der Geruchsentwicklung Rückgewinnung von Wertstoffen Nährstoffe, Dünger Humus Biogas Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Übersicht über die Verfahren Abwasserreinigung Primär-, Sekundär-, Tertiärschlamm Eindickung Energie Rückbelastung Hygienisierung Stabilisierung Biogas Eindickung, Stapelung Landwirtschaft Entwässerung Deponie Trocknung Bauindustrie Verbrennung Atmosphäre aus Gujer (1999) Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Peter Krebs Grundlagen der Abwassersysteme 4 Schlammbehandlung 4.1 Übersicht 4.2 Eindickung 4.3 Biologische Schlammstabilisierung 4.4 Entwässerung und Trocknung 4.5 Entsorgung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Methoden der Eindickung gravitative Trennung ähnlich einem Absetzbecken zusätzlich Krälwerk zur Förderung der Flockung und zur Abführung von Schlammwasser und Gasblasen nach oben Trübstoffarmes Schlammwasser wird vor dem Vorklärbecken - oder bei hohem Schwimmstoff- oder Fettanteil vor dem Sandfang - in die Abwasserreinigung zurückgeführt eingedickter Schlamm wird aus dem Trichter in die Schlammbehandlung geleitet zur effizienten Eindickung sollte Gasblasenbildung vermieden werden Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Schwerkraft-Eindicker Erreichbarer TR: 5-10% Zulauf Schwimmschlamm- räumer Trüb- wasser Krählwerk Eingedickter Schlamm Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Dimensionierung der Eindicker-Oberfläche Feststoff-Flächenbeschickung qTS,Eind Feststoff-Flächenbeschickung (kg TS / (m2 d)) QÜS Zufluss zum Eindicker (m3/d) TSEind,zu Trockensubstanzgehalt im Zufluss zum Eindicker (kg TS / m3) AE Oberfläche des Eindickers (m3) Übliche Werte für qTS,Eind und erzielbare Feststoffkonzentrationen qTS,Eind TSEind,ab Primärschlamm 80 – 120 80 - 150 Primär- und Sekundärschlamm 50 - 70 50 - 100 Sekundärschlamm 20 - 30 25 - 35 Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Maschinelle Schlammeindickung Scheibeneindicker Erreichbarer TR: 6-8% Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Maschinelle Schlammeindickung „Drainbelt“ Fa. Huber erreichbarer TR: 6-8% „Twinbelt“ Fa. Huber erreichbarer TR: 6-8% Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Maschinelle Schlammeindickung Schneckeneindicker Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Peter Krebs Grundlagen der Abwassersysteme 4 Schlammbehandlung 4.1 Übersicht 4.2 Eindickung 4.3 Biologische Schlammstabilisierung 4.4 Entwässerung und Trocknung 4.5 Entsorgung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Anaerobe mesophile Schlammstabilisierung Faulreaktor Erwärmung auf 33 – 37°C  Prozesse laufen schneller ab Inhalt des Faulreaktors wird umgewälzt  Schlamm und Wasser haben eine ähnliche Aufenthaltszeit Stapelbehälter nicht geheizt  wenig biologische Prozesse nicht umgewälzt  Trennung von Schlamm und Faulwasser, das in die Abwasserreinigung geleitet wird  aufgepasst mit Steuerung der Rückbelastung, Größenordnung 10% der N-Belastung Eindickung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Prozesse im Faulbehälter Anaerober Abbauprozess Abbau organischer Substanz um ca. 50% Biogasproduktion: 63% CH4 (Methan) 35% CO2 2% andere Gase (N2, H2, H2S)  Verstromung für Prozesswärme Organisch gebundener Stickstoff wird in NH4+ umgewandelt  N-Rückbelastung der Abwassereinigungsanlage Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Kennwerte des Faulbehälters Mittlere Verweilzeit des Schlammes Kleine Anlagen, schlecht durchmischt < 30 d Mittlere Anlagen mit Umwälzung 20 d Große Anlagen mit Umwälzung 12 – 16 d Biogasprod. bez. Abbau org. Substanz 0,9 m3 / kg GVabgeb Abbau org. Substanz 40 – 55% Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Schema eines Faulbehälters (Ei-Form) Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Bauliche Ausführung des Faulbehälters Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Aerobe simultane Schlammstabilisierung Keine Vorklärung  kein Primärschlamm Hohes Schlammalter X ca. 25 d Das Belebungsbecken wird wesentlich größer als bei einer Anlage mit anaerober Schlammstabilisierung Keine Biogasproduktion Zusätzlich ev. Stapelbehälter oder Trockenbeete, die zur Eindickung genutzt werden können Stabiler, einfacher Betrieb Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Peter Krebs Grundlagen der Abwassersysteme 4 Schlammbehandlung 4.1 Übersicht 4.2 Eindickung 4.3 Biologische Schlammstabilisierung 4.4 Entwässerung und Trocknung 4.5 Entsorgung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Volumenreduktion Wassergehalt im ausgefaulten Schlamm > 95% !  Verminderung des Wassergehaltes und des Volumens Schlammvolumen mit Wassergehalt   Kein linearer Zusammenhang ! Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Entwässerung Konditionierung mit Flockungshilfsmitteln (Polyelektrolyte) zur effizienteren Entwässerung Verfahren Betrieb Methode W TS Dekanter Kontinuierlich Zentrifuge > 0,7 < 0,3 Kammerfilter-presse (große Anlagen) Batch-weise Hydraulische Pressen bringen Druck auf bis 0,6 bis 0,4 Bandfilterpresse (kleine Anlagen) Kontinuierlich Zuerst Unterdruck, dann „kneten“ über Umlenkrollen bis 0,7 bis 0,3 Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Maschinelle Schlammentwässerung Dekanterzentrifuge Erreichbarer TR: 25 – 35 % kontinuierliche Beschickung möglich Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Maschinelle Schlammentwässerung Kammerfilterpresse Erreichbarer TR: 25 – 40 % diskontinuierliche Beschickung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Maschinelle Schlammentwässerung Siebbandpresse Erreichbarer TR: bis 30% Kontinuierliche Beschickung möglich Relativ wartungsarm und robust Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Trockenbeet Dünne Schlammschicht (< 20 cm) Sandschicht mit Drainage als Filterschicht Schlamm wird zuerst drainiert dann luftgetrocknet durch Verdunstung Für kleine Anlagen geeignet Auslegung  W  0,55 (Imhoff, 1990) Anlage Spezifischer Flächenbedarf Nur mechanische Reinigung 13 EW/m2 Tropfkörper 6 EW/m2 Belebungsanlage 4 EW/m2 Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Trocknung  Verdampfung des Wassergehaltes Teiltrocknung  W 0,3 bis 0,4 Volltrocknung  W bis < 0,1 Kontakttrocknung durch beheizte Flächen Konvektionstrocknung durch heiße Luft im Gegenstrom Zuluft ca. 600°C, Abluft ca. 300°C (Imhoff, 1999) Einsatz nur für große Kläranlagen wirtschaftlich Lagerung ist kritisch: Brand, Staubexplosion In Granulatform als Dünger einsetzbar Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Schema Schlammbehandlung DD-Kaditz TSPS_ED = 1,4% TSÜS = 0,65% TSÜS_ED = 3% TSPS_ED = 6% CSB = 70 mg l-1 3,5 kg t TS-1 TSTr = 90% CSB = 2500 mg l-1 TSMS = 28% Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Peter Krebs Grundlagen der Abwassersysteme 4 Schlammbehandlung 4.1 Übersicht 4.2 Eindickung 4.3 Biologische Schlammstabilisierung 4.4 Entwässerung und Trocknung 4.5 Entsorgung Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Verwertung in der Landwirtschaft  Recycling der Nährstoffe, aus ausgefaultem Schlamm Schlammbehandlung Düngerart* Flüssiger Klärschlamm P- und N-Dünger Entwässerter Klärschlamm P-Dünger, N als Depot Getrockneter Klärschlamm P-Dünger * Beschränkung der Überdüngung durch Vorgabe  5 (tmT/3a) Probleme Generell Akzeptanz Schwermetalle Mikroschadstoffe: Arzneimittelrückstände, endokrin wirksame Substanzen Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Kompostierung  Aerober biologischer Abbau organischer Inhaltsstoffe Voraussetzungen Stabilisierung Entwässerung Hygienisierung Verfahren Strukturmittel: gehäckselter(s) Strauchschnitt, Stroh, Holz Sägemehl, -späne Mischung ca. 1:1 Wassergehalt des Rottegemisches ca. 0,65  Anforderungen sind höher als an Klärschlammausbringung ! Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung

Kap. 4 Schlammbehandlung Verbrennung  Nutzung des Energieinhalts, aber nicht der Nährstoffe Monoverbrennungsanlagen (d.h. ohne Zuschlagsstoffe) bei ausreichend hohem Heizwert des Schlamms  höherer Heizwert, wenn dem Schlamm kein Biogas entzogen wurde bei ausreichendem Wassergehalt (keine Volltrocknung) Wirbelschichtofen Verbrennung bei 800 – 950°C im in Schwebe gehaltenen Sandbett teuer! Mitverbrennung in Kohlekraftwerken in Müllverbrennungsanlagen in Zementwerken, Asche wird in den Werkstoff eingebunden Grundlagen der Abwassersysteme Kap. 4 Schlammbehandlung