Schlammbehandlung Bedeutung von Klärschlamm

Präsentation zum Thema: "Schlammbehandlung Bedeutung von Klärschlamm"—  Präsentation transkript:

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

2 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).

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

4 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

5 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.

6 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

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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 Stoffströme in der kommunalen Abwasserreinigung

13 Schlammeindicker Zulauf Schwimmschlammbeseitigung Schlammwasser- abzug
Krälwerk Schlammabzug

14 Strömungen im Eindicker
Kräl- stab

15 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 = kg m-2 d-1

16 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

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

18 Aerob thermophile Hygienisierung
Aerob: Sauerstoff Thermophil: °C typisch °C Nutzbare biogene Energie: » kcal g-1 VSS » 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

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

20 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

21 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

22 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

23 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 = d bei °C Ziel: Abbau der organischen Stoffe (CSB, GV) » 50%

24 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% CH % CO2 5000 kcal m-3 60 g VSS E-1 d-1 ® m3 Biogas E-1 d-1 ® 150 kcal E-1 d-1 Schlamm: l E-1 d ® DT = 60°C Abwasser: 350 l E-1 d ® DT = 0.4°C

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

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

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

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

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

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

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

32 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

33 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