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11 Schlammbehandlung

Technische Universität Dresden . Peter Krebs . Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft . Grundlagen der Siedlungswasserwirtschaft. 11 Schlammbehandlung . 11.1 Übersicht 11.2 Eindickung 11.3 Biologische Schlammstabilisierung

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11 Schlammbehandlung

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  1. Technische Universität Dresden Peter Krebs Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Grundlagen der Siedlungswasserwirtschaft 11 Schlammbehandlung 11.1 Übersicht 11.2 Eindickung 11.3 Biologische Schlammstabilisierung 11.4 Volumenreduktion 11.5 Entsorgung Kap. 11 Schlammbehandlung

  2. 11 Schlammbehandlung 11.1 Übersicht Kap. 11 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. 11 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. 11 Schlammbehandlung

  5. Übersicht aus Gujer (1999) Abwasserreinigung Primär-, Sekundär-, Tertiärschlamm Eindickung Energie Rückbelastung Hygienisierung Stabilisierung Biogas Eindickung, Stapelung Landwirtschaft Entwässerung Deponie Trocknung Bauindustrie Verbrennung Atmosphäre Kap. 11 Schlammbehandlung

  6. 11 Schlammbehandlung 11.2 Eindickung Kap. 11 Schlammbehandlung

  7. Methode 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. 11 Schlammbehandlung

  8. 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 25 - 30 20 - 35 Kap. 11 Schlammbehandlung

  9. Schwerkraft-Eindicker Erreichbarer TR: 5-10% Zulauf Schwimmschlamm- räumer Trüb- wasser Krählwerk EingedickterSchlamm Kap. 11 Schlammbehandlung

  10. Maschinelle Schlammeindickung Scheibeneindicker Erreichbarer TR: 6-8% Kap. 11 Schlammbehandlung

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

  12. Maschinelle Schlammeindickung Schneckeneindicker Kap. 11 Schlammbehandlung

  13. 11 Schlammbehandlung 11.3 Biologische Schlammstabilisierung Kap. 11 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. 11 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. 11 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. 11 Schlammbehandlung

  17. Schema eines Faulbehälters (Ei-Form) Kap. 11 Schlammbehandlung

  18. Faulturm Bauausführung Kap. 11 Schlammbehandlung

  19. 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. 11 Schlammbehandlung

  20. 11 Schlammbehandlung 11.4 Volumenreduktion Kap. 11 Schlammbehandlung

  21. Volumenreduktion Wassergehalt im ausgefaulten Schlamm > 95% !  Verminderung des Wassergehaltes und des Volumens Schlammvolumen mit Wassergehalt   Kein linearer Zusammenhang ! Kap. 11 Schlammbehandlung

  22. 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. 11 Schlammbehandlung

  23. Maschinelle Schlammentwässerung Dekanterzentrifuge Erreichbarer TR: 25 – 35 % kontininuierliche Beschickung möglich Kap. 11 Schlammbehandlung

  24. Maschinelle Schlammentwässerung Kammerfilterpresse: Erreichbarer TR: 25 – 40 % diskontinuierliche Beschickung Kap. 11 Schlammbehandlung

  25. Maschinelle Schlammentwässerung Siebbandpresse Erreichbarer TR: bis 30% Kontinuierliche Beschickung möglich Relativ wartungsarm und robust Kap. 11 Schlammbehandlung

  26. 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. 11 Schlammbehandlung

  27. 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. 11 Schlammbehandlung

  28. 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. 11 Schlammbehandlung

  29. 11 Schlammbehandlung 11.5 Entsorgung Kap. 11 Schlammbehandlung

  30. 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. 11 Schlammbehandlung

  31. 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. 11 Schlammbehandlung

  32. 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. 11 Schlammbehandlung

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