Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Ausstieg aus der stofflichen Verwertung von Kl\u00e4rschlamm in Landwirtschaft und Landschaftsbau steigert die Bedeutung von thermischen Entsorgungsverfahren. Die Verfahrenstechnik auf Kl\u00e4ranlagen ist auf die Erzeugung stabilisierter Kl\u00e4rschl\u00e4mme abgestimmt. Damit werden zwar Probleme bei der Schlammlagerung und -verwertung vermieden, allerdings mindert dies den Heizwert des Schlamms. F\u00fcr die thermische Verwertung ist dies kontraproduktiv, da die Schl\u00e4mme auf einen h\u00f6heren Feststoffgehalt zu trocknen sind. Gegenstand des Projektes ist die Untersuchung einer alternativen Verfahrensweise zur Verminderung von Heizwertverlusten bei der Abwasser- und Schlammbehandlung durch Intensivierung der Vorkl\u00e4rung durch den Einsatz kohlenstoffhaltiger Adsorbentien wie bspw. gemahlener Pflanzenkohle oder Pyrolysekoks in Kombination mit einem Flockungshilfsmittel. Durch die erh\u00f6hte CSB-Abscheidung in der Vorkl\u00e4rung sinken der Luftbedarf und damit der Elektroenergiebedarf in der biologischen Stufe sowie der \u00dcberschussschlammanfall. Im Gegensatz zu bisher erprobten Konzepten soll der Prim\u00e4rschlamm nicht zur Biogaserzeugung genutzt, sondern direkt thermisch verwertet werden. Voraussetzung daf\u00fcr ist ein Paradigmenwechsel hin zur sektor\u00fcbergreifenden Energieerzeugung (thermische Verwertungsanlage) und Energienutzung (Kl\u00e4ranlage).<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Auswahl von geeigneten Adsorbentien und Flockungshilfsmitteln sowie zur Bestimmung der Prozessbedingungen wurden Versuche im labortechnischen Ma\u00dfstab durchgef\u00fchrt. Von Interesse waren dabei die erreichbaren Wirkungsgrade f\u00fcr die Elimination von AFS, CSB, Stickstoff und Phosphor, da diese Parameter entscheidend f\u00fcr die folgende Verfahrenskette sind. Zur Beurteilung der Lagerungsf\u00e4higkeit des erzeugten Gemischs wurden G\u00e4rtests durchgef\u00fchrt. Die erzielten Ergebnisse wurden zur Bewertung des Verfahrens und von M\u00f6glichkeiten zu dessen Anwendung und Weiterentwicklung genutzt. Dabei spielten insbesondere Auswirkungen auf den Elektroenergie- und W\u00e4rmebedarf von Kl\u00e4ranlagen eine Rolle.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Von den untersuchten Kohlen hat sich Aktivkohle als am effektivsten erwiesen. Urspr\u00fcnglich sollte Aktivkohle nicht im Fokus des Projektes stehen, allerdings machten die Ergebnisse eine entsprechende Anpassung des Projektplans erforderlich. Grunds\u00e4tzlich spielt die Kohle f\u00fcr die CSB-Elimination eine geringe Rolle. Einen wesentlich gr\u00f6\u00dferen Einfluss haben die dosierten F\u00e4llungs- und Flockungshilfsmittel. Die Intensivierung der Vorkl\u00e4rung erfolgt daher analog zu den bekannten CEPT-Verfahren. Im Unterschied dazu wird der Prim\u00e4rschlamm nicht zur Erh\u00f6hung der Biogasproduktion eingesetzt, sondern als heizwertreiches Substrat f\u00fcr die thermische Verwertung. Die Dosierung von Aktivkohle in die Belebungsanlage dient der zeitweiligen Unterdr\u00fcckung von Geruchsemissionen bei der Lagerung von entw\u00e4ssertem Rohschlamm.
\nDie heizwertorientierte Kl\u00e4rschlammbehandlung (HOKB) hat ein gro\u00dfes Potenzial zur Einsparung an Elektroenergie durch die Verringerung des erforderlichen Behandlungsvolumens infolge der verst\u00e4rkten CSB-Ausschleusung \u00fcber die Vorkl\u00e4rung, der Senkung der zu nitrifizierenden Frachten durch die fehlende R\u00fcckbelastung aus Faulungsanlagen und der Senkung des Schlammalters bei aeroben Schlammstabilisierungsanlagen auf das notwendige Schlammalter. Die Versuche haben gezeigt, dass Geruchsemissionen vor allem bei flie\u00dff\u00e4higen, d. h. eingedickten Schl\u00e4mmen auftreten. Bei entw\u00e4sserten, aktivkohlehaltigen Rohschl\u00e4mmen treten bei kurzer Lagerung nur geringf\u00fcgige Emissionen auf. Die Verdichtung des Schlamms verz\u00f6gert offenbar schnelle Abbauprozesse.
\nInfolge des geringeren elektrischen Wirkungsgrades von Dampfturbinen im Vergleich zu BHKW verringert sich bei der heizwertorientierten Kl\u00e4rschlammbehandlung die Elektroenergieerzeugung um rd. 50 %. Daher ist die aus der direkten Rohschlammverbrennung erzeugbare Elektroenergie gegenw\u00e4rtig geringer als bei der Kl\u00e4rgasverstromung. Allerdings vernachl\u00e4ssigt dies den Fakt, dass die Gesamtenergie mit HOKB deutlich h\u00f6her ist als mit der gegenw\u00e4rtigen Vorzugsl\u00f6sung mit Faulung und Kl\u00e4rgasverstromung. Der gr\u00f6\u00dfte Teil der Energie f\u00e4llt allerdings als W\u00e4rme an. Da im Zuge der W\u00e4rmewende zunehmend kommunale W\u00e4rmenetze ausgebaut werden, steigt auch der Bedarf f\u00fcr die W\u00e4rmebereitstellung. Die W\u00e4rmebereitstellung aus der Kl\u00e4rschlammverbrennung steht ganzj\u00e4hrig, gleichbleibend und damit berechenbar zur Verf\u00fcgung. Der Fremdstrombedarf von Kl\u00e4ranlagen steigt zwar an, in der Gesamtbilanz wird der Energiegehalt aus Abwasser aber besser genutzt. Dazu ist es aber notwendig, vom Ziel der energieautarken Kl\u00e4ranlage abzur\u00fccken und die Kl\u00e4ranlage im Kontext von kommunaler Elektroenergie- und W\u00e4rmeerzeugung und deren Verbrauch zu betrachten.
\nIm Vergleich zu Anlagen mit aerober oder anaerober Stabilisierung f\u00fchrt die HOKB aufgrund des geringeren oTS-Abbaus (fehlende Stabilisierung) zur Steigerung der zu verwertenden Schlammmasse. Damit sind die Phosphatkonzentrationen im entw\u00e4sserten Schlamm zun\u00e4chst geringerer als in stabilisierten Schl\u00e4mmen. Bezogen auf den mineralischen Anteil sind die Phosphatkonzentrationen vergleichbar. F\u00fcr die Phosphatr\u00fcckgewinnung aus Kl\u00e4rschlammasche h\u00e4tte die HOKB demzufolge keinen negativen Einfluss.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Projekt wurde zu verschiedenen Anl\u00e4ssen bei mehreren Akteuren vorgestellt und diskutiert, u. a. bei der CARBUNA AG und der Stadtentw\u00e4sserung Hildesheim. Daran waren auch der DWA-Landesverband Nord sowie die Kommunale N\u00e4hrstoffr\u00fcckgewinnung Niedersachsen (KNRN) beteiligt. Dar\u00fcber hinaus wurden verschiedenen Organisationen und Firmen im Rahmen des fachlichen Austauschs kontaktiert (u. a. Berliner Wasserbetriebe, Brenntag GmbH, Cabot Norit GmbH, Freiberger Abwasserbeseitigung, Hiller GmbH, Kompetenzzentrum Spurenstoffe Baden-W\u00fcrttemberg, Kl\u00e4ranlage \u00d6hringen). Die Publikation der Projektergebnisse wird gegenw\u00e4rtig vorbereitet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der Fokus der Abwasserbehandlung ist gegenw\u00e4rtig auf den Inselbetrieb von Kl\u00e4ranlagen ausgerichtet. Dies spiegelt sich in Betriebs- und Energiekonzepten wieder. Da Schl\u00e4mme zuk\u00fcnftig weitgehend thermisch verwertet werden, sind diese Konzepte zu \u00fcberpr\u00fcfen. Wenn als letzte Stufe der Abwasser- und Schlammbehandlung die thermische Kl\u00e4rschlammverwertung vorgesehen ist, sollte zur Vermeidung von gesamtenergetischen Wirkungsgradverlusten die bisherige Linie der Abwasser- und Schlammbehandlung \u00fcberdacht werden. Da der Fremdbezug von Elektroenergie und W\u00e4rme zu h\u00f6heren Kosten f\u00fchrt als die Eigenproduktion, ist eine Realisierung der HOKB nur im Verbund der beteiligten Akteure aus Energieversorgung, Wasserversorgung, Abwasserbehandlung und thermischer Kl\u00e4rschlammbehandlung m\u00f6glich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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