Re: Sinn und Unsinn von Schlammfaulungsanlagen

Diskussionsforum für Klärwärter und Abwassertechniker

Geschrieben von Dipl. Ing. Werner Schiefer am 04. Dezember 2012 01:53:59:

Als Antwort auf: Sinn und Unsinn von Schlammfaulungsanlagen geschrieben von Leonie am 26. November 2012 19:20:47:

Ich möchte den Faden wieder aufgreifen und ein paar Sätze zur Verbrennung von Klärschlamm schreiben. Es ist richtig, dass Klärschlamm um die 40% TS autark verbrennt! Es ist jedoch ein Entsorgen von Klärschlamm und nicht etwa eine Energiegewinnung aus Klärschlamm. KS (Klärschlamm) ist ein guter Energieträger und sollte daher zur Energiegewinnung herangezogen werden. Unabdingbare Voraussetzung ist eine wirtschaftliche Trocknung! WIRTSCHAFTLICH GETROCKNETER KS (über 95% TS) ÜBERTRIFFT BEZÜGLICH DER ENERGIEAUSBEUTE BRAUNKOHLE (40-60% TS)!!!!
Vom Gedankengang her muss man sich von einer „kostengünstigen Schlammentsorgung“ verabschieden und stattdessen zu seiner „Verwertung“ übergehen. Es ist undenkbar, dass dies auf einer jeden KA stattfinden kann, da die anfallenden Mengen bei kleinen KAs den dafür nötigen (finanziellen) Aufwand nicht rechtfertigen. Es gibt jedoch bereits Bestrebungen den aerob stabilisierten Schlamm von kleineren KAs (z.B. sechs (6) KAs in kleineren Gemeinden im französischen Elsass) mittels mobiler Anlagen vor Ort gravitativ zu entwässern und dann an einem zentralen Ort zur Energiegewinnung aufzubereiten und zu nutzen. Wir sprechen hier von einer Jahresmenge von 14.000 t Schlamm mit einem TS-Gehalt von 20%, den es für eine thermische Verwertung (Verstromung) zu trocknen gilt.
Der Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit liegt ausschließlich im Verfahren der Trocknung! Daher muss die Trocknungsenergie – in diesem Fall heiße Luft – aus der Quelle „Abfall“ gewonnen werden! Unter „Abfall“ ist entweder ABLUFT aus einem Verbrennungsprozess (z.B. Müllverbrennung und/oder andere industrielle Prozesse) zu verstehen, oder muss aus der Verbrennung des getrockneten Schlammes (Schlamm als „Abfall“) stammen. Die meisten Versuche die Schlammtrocknung betreffend scheiterten an der Ausformung bzw. Oberflächenstruktur des Schlammes (Solar). Auspressen oder Zentrifugieren sind Methoden der Schlammentwässerung und keine Art der Trocknung. Die Trocknungsmethode mit den mir bekannten besten Ergebnissen ist die Aufbereitung des Schlammes in eine pelletierbare Konsistenz. Die Form eines Pellets bietet nicht nur eine ideale Oberfläche um in heißer Luft bis in den Kern auszutrocknen (Kapillarität), sondern aufgeschüttete Pellets bilden quasi ein „Porenvolumen“, das mit Luft durchströmt werden kann. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass Nasspellets (ca. 50% TS) mit in der Landwirtschaft zur Getreidetrocknung verwendeten (und für diese Anwendung modifizierten) Rieselschachttrocknern (oder Schachtrieseltrockner) auf einen TS-Gehalt von 98% austrocknen ließen. Rein rechnerisch werden in etwa 650 kcal an Wärme für die Verdunstung/das Verdampfen von 1 Liter Wasser benötigt. In den Versuchen trat die auf 150 0C aufgeheizte Luft mit ca. 75-80 0C aus dem Trockner aus. Der „Kamin-Effekt“ im Trockner trägt erheblich zur Trocknung bei. Es ist in etwa vergleichbar mit der Trocknung von nasser Wäsche auf der Wäscheleine, die auch dann trocknet, wenn die Sonne nicht scheint. Das Zusammenspiel von „Wind“ und „Sonne“ bzw. „Kamin-Effekt“ und Hitze ermöglichen ein wirtschaftliches Austrocknen des zu Pellets geformten Schlammes.
Es ist – unter dem Aspekt der Entsorgung – unerheblich, ob der Schlamm bei seiner Verbrennung nun 5% mehr TS aufweist, besonders dann, wenn er zusammen mit („nasser“) Braunkohle verbrannt wird. Generell ist es aber keinesfalls egal, ob ein Schlamm nass oder trockener verbrannt wird. So wie es günstiger wäre eine „trockenere Braunkohle“ zu verheizen, so verhält es sich auch mit der Verbrennung von Schlämmen. Für die Verdampfung von Wasser wird immer Energie benötigt!
Brennwertvergleich Rohschlamm vs. Klärschlamm
Rohschlamm 3.800 – 4.000 kcal/kg
Faulschlamm 2.500 – 2.800 kcal/kg
Energievergleich Nassschlamm vs.
Material aus getrocknetem Schlamm
Für die folgenden Rechnungen gilt: 1000 g (1,0 kg) = 100%
1 kg Klärschlamm mit 27% TS bei 3.800 kcal/kg
270 g x 3.800 = 1.026 kcal
Für die Verdampfung des Wassers benötigte Energie (Verlust):
=> 1.026 kcal – 0,73 kg H2O x 650 kcal/kg = 474,5 kcal
1.026 kcal – 474,5 kcal = 551,5 kcal
Einer Energiegewinnung stehen folglich 551,5 kcal zur Verfügung
1 kg Klärschlamm mit 98% TS bei 3.800 kCal/kg
980 g x 3.800 = 3.724 kcal
Für die Verdampfung des Wassers benötigte Energie (Verlust):
=> 3.724 kcal – 0,02 kg H2O x 650 kcal/kg = 13 kcal
3.724 kcal – 13 kcal = 3.711 kcal
Einer Energiegewinnung stehen folglich 3.711 kcal zur Verfügung

Zieht man 1/3 der Energie zur Trocknung des Schlammes auf 98% TS heran (z.B. falls Abwärme aus anderen Prozessen nicht zur Verfügung steht/ungenügend ist), so verbleiben 2.474 kcal zur Energiegewinnung.
Getrockneter Klärschlamm verliert die Eigenschaften eines Schlammes und ist bei einem TS-Gehalt von 98% keine „feuchte Masse“ und ist somit keineswegs als „Schlamm“ zu bezeichnen! Dies ist keine "Wortspielerei"! Teig wird durch das Backen zu Brot. Brot hat völlig andere Eigenschaften als Teig! Was wir essen, ist nicht Teig, sondern Brot und was da verbrannt wird, ist definitiv kein Schlamm!


Guten Abend Herr Schiefer und Herr Merai,
ich erlaube mir ein neues Thema zu eröffnen, da unsere Dis. nichts mehr mit dem Thema Lagerung von Abwässern zu tun hat.
Herr Schiefer, ich gebe Ihnen Recht, dass die Entsorgungskosten nicht wegzuleugnen sind, wir die Augen nicht verschließen dürfen und somit die möglichst kostengünste Schlammbeseitigung oberste Priorität haben sollte. Allerdings verstehe ich Herrn Merai so, als sei eine Kläranlage gleichzeitig ein Kraftwerk (" wird der Rohschlamm mit seiner vollen Energie verwertet und dies gleich dreimal hintereinander" , "Bei der darauf folgenden Rauchgasreinigung fällt noch immer Abfallwärme an, womit Warmwasser erzeugt werden kann."). Hier muss man sich die Frage stellen kann das sein?
Herr Merai, Herr Schiefer ich möchte Sie um eine kurze Bilanzierung der für Ihr Verfahren ein- und ausgehenden Energie- und Massenströme bitten. Ein evtl. vorhandener Fehler wird sich einfach aufdecken lassen. Interessant wäre auch die für die Trocknung benötigte Wärmemenge. Hiervon hängt auch ab ob sich eine Trocknung überhaupt lohnt. Danke!



Antworten:

Diskussionsforum für Klärwärter und Abwassertechniker