4 Schlammbehandlung

1. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

2. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

3. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

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

5. 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) Kap. 4 Schlammbehandlung

6. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

7. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

8. Schwerkraft-Eindicker Erreichbarer TR: 5-10% Zulauf Schwimmschlamm- räumer Trüb- wasser Krählwerk EingedickterSchlamm Kap. 4 Schlammbehandlung

9. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

10. Maschinelle Schlammeindickung Scheibeneindicker Erreichbarer TR: 6-8% Kap. 4 Schlammbehandlung

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

12. Maschinelle Schlammeindickung Schneckeneindicker Kap. 4 Schlammbehandlung

13. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

14. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

15. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

16. 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% Kap. 4 Schlammbehandlung

17. Schema eines Faulbehälters (Ei-Form) Kap. 4 Schlammbehandlung

18. Bauliche Ausführung des Faulbehälters Kap. 4 Schlammbehandlung

19. Kap. 4 Schlammbehandlung

20. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

21. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

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

23. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

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

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

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

27. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

28. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

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

30. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

31. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung

32. 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 ! Kap. 4 Schlammbehandlung

33. 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 Kap. 4 Schlammbehandlung