Schlammbehandlung

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

Klärschlamm Kann wertvoll sein:

Nährstoffe, Stickstoff, Phosphor, organischer Dünger

Kann schädlich sein:HygieneSchwermetallenicht abbaubare organische Stoffe

Weil Regenüberläufe und nicht angeschlossene Einwohner immer Schmutzstoffe in die Umwelt verlieren, muss Klärschlamm unbedenklich sein (werden).

Vorflut

ARAEntlastung

Schlammbehandlung

Atmosphäre Landwirtschaft Deponie

ProdukteNahrung

Nicht angeschlossene Abwasserquellen

Rück-belastung

Kanalisation

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

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.

0

500

1000

1500

2000

1980 1982 1984 1986 1988 19900

5

10

15

20

Jahr

g Zink / t TS g Cadmium / t TS

Zink

Cadmium

Schwermetalle im Klärschlamm der Stadt Zürich

Klärschlammentsorgung CHKlärschlamm in 106 m3

0

1

2

3

4

5

1975 1980 1985 1990

Klärschlammanfall EntsorgungüberVerbrennung

BUWAL 1992

Stickstoffbilanz Schweiz 1990

Mineraldünger 73Klärschlamm 4.1Kompost 0.84

Hofdünger 167Einsatz total 245

Stickstoff in 1000 t a-1

Gesamtentzug 177

FAC Studie für BUWAL 1992

0 100 200 300 400

Phosphorbilanz Schweiz 1990

Mineraldünger 17Klärschlamm 2.4Kompost 0.2

Hofdünger 26.6Einsatz total 46.2

Phosphor in 1000 t a-1

Gesamtentzug 27

FAC Studie für BUWAL 1992

0 10 20 30 40 50 60

Kalibilanz Schweiz 1990

Mineraldünger 58Klärschlamm 0.2Kompost 0.5

Hofdünger 187Einsatz total 246

Kali in 1000 t a-1

Gesamtentzug 198

FAC Studie für BUWAL 1992

0 100 200 300 400

Schlammanfall: primär, sekundär, tertiärRückbelastung

Eindicken

Hygienisieren

Stabilisieren

Entwässern

Trocknen

Verbrennen

Landwirtschaft

Deponie

Biogas

AtmosphäreSystemgrenze

Energie

Nutzung der Energie

Eindicken, Stapeln

Abwasserreinigung

Stoffstrom Anfall E-1 d-1

TSSg m-3

TSSg E-1d-1

VSSg E-1d-1

TKNg E-1d-1

TPg E-1d-1

Rohabwasser 350 200 70 50 11 2.0

Primärschlamm

Sekundärschlamm

Tertiärschlamm

35

45

10

25

35

0

1

2

0

0.2

0.5

1.1

Frischschlamm 2.5 36000 90 60 3 1.8

Eindicker

Faulschlamm eingedickt

Entwässert

Verbrannt

1.7

1.80.8

0.24

0.05

50000

3300075000

250’000

> 106

90

6060

60

30

60

3030

30

0

3

32.3

1.7

0

1.8

1.81.75

1.7

1.7

Stoffströme in der kommunalen Abwasserreinigung

Zulauf

Schlammwasser-abzug

Schlammabzug

Schwimmschlammbeseitigung

Krälwerk

Schlammeindicker

Strömungen im Eindicker

Kräl-stab

Eindicker

Dimensionierung basierend auf einerFeststoffoberflächenbelastung:

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 = 50 - 70 kg m-2 d-1

Q TSSA

BAZu

E

ThermischeHygienisierung,Pasteurisierung

70°C70°C

Wärmetauscherim Gegenstrom

Dampf

Reaktor 1:wird gefüllt

Reaktor 2:wird entleert

Frischschlamm10°C

ZumFaulturm40°C

70°C

40°C

70°C

15°C

40°C

65°C

40°C

65°C

Aerob thermophile Hygienisierung

Temperatur-regelung

Wärme-tauscher:Chargen-betrieb

Luft

Abluft

Aerob thermophile HygienisierungAerob: SauerstoffThermophil: 45 - 75 °C typisch 60 - 65°C

Nutzbare biogene Energie: 4 - 6 kcal g-1 VSS 3 - 4 kcal g-1 O2

Erforderliche Schlammerwärmung (38°C 63°C):

T = 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

SchlammfaulungAnaerobe, mesophile Stabilisierung

Anaerob: Kein Sauerstoff, kein Nitrat

Mesophil: 15 - 45°C typisch sind 33 - 37°C

Stabilisierung: Hier: Mikrobiologischer Abbauder abbaubaren organischenStoffe (VSS, GV) im Schlamm

Eindicker

Trübwasserzurück zur ARA

Hygienisierungoder

Wärmetauscher Faulraum NachfaulraumEindicker

Stapel

Schlamm-abgabe

Faulwasserzurück zur ARA

Gasometer

Biogas

Frischschlammvon der ARA

Anaerob-mesophile Schlammstabilisierung

SchlammfaulungAnaerobe, mesophile Stabilisierung

Kohlenhydrate: 2 CH2O 4CO

Biogas2 CH

Eiweisse: H HCO NH2 3

-4+OC5H NO7 2 8 2 2 CO CH2 4

Biogas

3 5

Fette:+ 2 H O2 3 2 CH CO + 2 CH

Biogas2 4

2

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 20 40 60 80 100

30°C

20°C

15°C

10°C

25°C

ÜblicheFaulzeit

Faulzeit in Tagen

Gasproduktionin m3 kg-1 org. Feststoffe im Zulauf

Dimensionierung eines Faulturmes

h = Hydraulische Aufenthaltszeit in dVFR = Volumen des FaulraumesQ = Schlammmenge im Zulauf in m3 d-1

Typische Werte: h = 15 - 20 - 30 d bei 35 - 37°C

hFRVQ

Ziel: Abbau der organischen Stoffe (CSB, GV) 50%

GasproduktionCa. 0.5 m3 Biogas / kg VSS oder GV im ZuflussCa. 1.0 m3 Biogas / kg VSS die abgebaut werden

Zusammensetzung von Biogas (je nach Schlamm):

Typisch: 64% CH4 36% CO2

5000 kcal m-3

60 g VSS E-1 d-1 0.03 m3 Biogas E-1 d-1 150 kcal E-1 d-1

Schlamm: 2.5 E-1 d-1 = 60°CAbwasser: 350 E-1 d-1 = 0.4°C

Faulschlamm flüssigz.B. 20 cm

Sandbett 30 cmfür Drainage

ev. Abdeckung

Zufluss

Drainage

Steinplatten

Schlamm-trockenbeete

Schlamm und Flockungsmittel Zulauf

Austrag vonFilterkuchen

Ablauf vonFiltrat

Reinigung desFiltertuches

Filtertuch

Pressrollen

Entwässerungs-walze

Antrieb:TrommelSchnecke

Getriebe

Feststoffaustrag Zentratablauf

Schlamm-zulauf

Schnecke Trommel Wehr

FlüssigzoneTrockenzone

Dekanterzentrifuge

Träger

HydraulischerZylinder:Druckkraft

Filterkammern

Austrag des Filterkuchensnach dem Öffnen der Presse

Presskolben

Kammerfilterpresse

Schlamm

Filtrat

Filtertuch mitDrainage-Membranals Unterlage

Filterplatte

Dichtung

Druckkraft

Filterkammergefüllt mit Schlamm

Vorlaufheiss Scheibenelement

beheizt

Rücklaufkühler

Knet- undMischbarrenbewegt

Mantelrohrbeheizt

Trockenschlamm

Gegenhakenfest

Schlammtrockner

Zusatzbrenner

AnfahrbrennerWirbelluft

Abgas und Asche 850°C

Verbren-nungsraum800 - 900°C

SchlammzufuhrgetrocknetWirbelschicht

(Sandwirbelbett)

Düsenboden

Schlammverbrennung: Wirbelschichtofen

Rauchgasund AscheWäscher

Asche zurDeponie

Waschwasserzur Vorflut

Waschwasser

Kamin

Stinkluftaus ARA

10°C

Ofen850°C

Klärschlammentwässert

Wärmetauscher

Schlammverbrennungsanlage

Schlamm-trocknung

Klärschlamm getrocknet

Kalibilanz Schweiz 1990

Mineraldünger 58Klärschlamm 0.2Kompost 0.5

Hofdünger 187Einsatz total 246

Kali in 1000 t a-1

Gesamtentzug 198

FAC Studie für BUWAL 1992

0 100 200 300 400