Post on 05-Apr-2015
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