DE19641002C1 - Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlamm aus Kläranlagen - Google Patents
Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlamm aus KläranlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur energetischen Nutzung
von Klärschlamm aus Kläranlagen.
Klärschlamm wird in der Bundesrepublik Deutschland und anderen
Ländern zunehmend zum Problem, da immer mehr Klärschlamm an
fällt. Wie ein Artikel in der Süddeutschen Zeitung vom 04.
März 1994, Seite 30, zeigt, fallen nach Angaben des Deutschen
Bauernverbandes in der Bundesrepublik Deutschland jährlich
etwa 50 Millionen m³ Klärschlamm aus kommunalen Kläranlagen
an. Davon werden 25% in der Landwirtschaft genutzt, 60% depo
niert und der Rest verbrannt. Der Deutsche Städte- und Ge
meindeverbund befürchtet, daß die Menge an Klärschlamm bis
zum Jahr 2000 durch verbesserte Klärung und das Ausfällen von
Phosphatverbindungen in den alten Bundesländern um 25% und in
den neuen Bundesländern um 300% zunehmen wird und sagt einen
Entsorgungsnotstand voraus.
Die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung, also die Rück
führung des Klärschlammes in die Kreislaufwirtschaft, ist
jedoch nach wie vor umstritten. Führte zu Beginn der 80er
Jahre die Belastung des Klärschlammes mit Schwermetallen zu
Problemen bei der Verwertung in der Landwirtschaft, so sind es
derzeit vor allem die nachgewiesenen Gehalte an persistenten
organischen Schadstoffen, wie z. B. Dioxinen, Furanen, PCB,
aber auch die große Anzahl von Krankheits- und Seuchenerre
gern, welche eine Klärschlammausbringung auf landwirtschaftli
che Flächen zumindest in den Verbraucherkreisen als bedenklich
erscheinen läßt.
Aber auch die Entsorgung von Klärschlamm auf Sonderdeponien
bzw. die Verbrennung ist mit den bekannten Verfahren derzeit
nicht unproblematisch. Diese beiden Entsorgungsmöglichkeiten
von Klärschlamm sind nämlich sehr kostenintensiv. Der Haupt
grund liegt darin, daß der in kommunalen Kläranlagen anfallen
de Klärschlamm regelmäßig einen sehr hohen Wassergehalt auf
weist. Selbst die mittlerweile angewandten Verfahren, wie z. B.
Durchfaulung und mechanische Abpressung in geeigneten Filter
pressen, sind nur in der Lage, die anfallenden Preß-Schlämme
auf einen Trockensubstanzgehalt ("TS-Gehalt") von etwa 20 bis
40% und einen organischen Anteil von etwa 65% herabzusetzen.
Weiter problematisch sind die ab dem Jahre 2005 geltenden
gesetzlichen Bestimmungen in der Bundesrepublik Deutschland.
Der Gesetzgeber hat nämlich in der "Dritten Allgemeinen Ver
waltungsvorschrift zum Abfallgesetz - Technische Anleitung zur
Verwertung, Behandlung und sonstige Entsorgung von Siedlungs
abfällen (TA-Siedlungsabfall - TASA)" vom 14.5.1993 vorge
schrieben, daß nach einer Übergangsfrist von 12 Jahren und
damit spätestens im Jahre 2005 der organische Anteil der
Trockensubstanz (Glühverlust) auf kleiner als 3% bis 5% abgesenkt
werden muß, falls der Klärschlamm in einer Deponie gelagert
werden soll. Auch das Umweltministerium des Landes Baden-Würt
temberg hat mit Erlaß vom 11.11.1994 zur Umsetzung der TA
Siedlungsabfall verfügt, daß spätestens ab dem 1.6.1999 Klär
schlämme aus der mechanisch-biologischen Abwasserreinigung,
soweit diese auf Deponien gelagert werden sollen, vor der
Ablagerung auf 85% bis 90% TS zu trocknen sind.
Derzeit kostet die noch zulässige Deponierung von Klärschlamm
etwa 2,5 mal soviel wie die Zuzahlung an den Landwirt, wenn er
Klärschlamm auf seine Felder ausbringt. Dabei ist zu berück
sichtigen, daß die Aufnahmefähigkeiten der bestehenden Depo
nien nahezu erschöpft sind. Die Verbrennung des Klärschlamms
in eigens hierfür vorgesehenen Müllverbrennungsanlagen ist
derzeit etwa fünfmal teurer als das Ausbringen des Klärschlam
mes auf landwirtschaftliche Flächen.
Auch die Klärschlammtrocknung mit anschließender zentraler
Verbrennung, wie sie derzeit den mit dem Problem Klärschlam
mentsorgung betroffenen Kommunen empfohlen wird, ist äußerst
kostenintensiv und mit einem hohen Energieaufwand verbunden.
Getrocknet wird hierbei der Klärschlamm nämlich unter Einsatz
von wertvollen Erdgas und Heizöl, ohne Rücksicht darauf, daß
diese Energiereserven viel sinnvoller einsetzbar sind und der
bei der Verbrennung von Heizöl und Erdgas entstehende Kohlen
dioxydausstoß zusätzlich die Umwelt belastet (Treibhausef
fekt). Wird dem Klärschlamm vor der Verbrennung zusätzlich
Hausmüll zugesetzt, ist eine aufwendige Filtertechnik notwen
dig, um die bei der Verbrennung entstehenden belasteten Rück
stände zu entsorgen.
Es besteht daher das dringende Bedürfnis, geeignete Verfahren
zur Entsorgung des Klärschlammes anzugeben, die die vorgenann
ten Nachteile nicht aufweisen.
Ein Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlämmen
wurde vom Anmelder bereits in DE 44 45 702 A1 vorgeschlagen.
Das dort beschriebene Verfahren beruht auf folgenden nachein
ander ablaufenden Verfahrensschritten:
- - Entwässern des Klärschlammes durch Beimengung von saugfähi gem Zellulosefaserstoffen in einer vorbestimmten Menge bis der Klärschlamm einen Trockengehalt von mindestens etwa 55% auf weist;
- - Beimengen eines weiteren Stoffes zur energetischen Aufwer tung des mit Zellulosefasern vermischten Klärschlammes, so daß das entstehende Mischprodukt einen Heizwert von minde stens 11 000 kJ pro kg Mischprodukt aufweist, und
- - Verbrennung des Mischproduktes bei einer Temperatur von mindestens etwa 800°C.
Es hat sich herausgestellt, daß dieses dem Verfahren zur
Verbrennung vorgesehene Mischprodukt, bestehend aus Klär
schlamm plus Zellulosefaserstoffe plus weiteren Stoff, ohne
weiteres in bestehenden Heizungssystemen, wie diese zum Bei
spiel in der Hackschnitzelverbrennung eingesetzt werden, ver
brannt werden kann. Voraussetzung für das erforderliche Hei
zungssystem ist lediglich eine Brenntemperatur von größer
etwa 800°C. Vorzugsweise weisen solche Heizungssysteme Gebläse
brenner auf. Als weiteren Stoff kann dem Mischprodukt aus
Klärschlamm und Zellulosefasern Holzhackschnitzel zugeführt
werden. Diese können vorzugsweise einen Trockengehalt von etwa
70% bis 80% aufweisen. Versuche haben gezeigt, daß ca. 30 kg
Holzhackschnitzel mit einem Trockengehalt von 70% bis 80% pro
100 kg Mischprodukt Klärschlamm mit zugemischten Zellulosefa
sern mit einem Trockengehalt von insgesamt etwa 55% zuzufüh
ren ist, um einen Heizwert von über 11 000 kJ/kg zu erreichen.
Ein anderes Verfahren zur Aufbereitung von Klärschlamm ist aus
DE 39 19 001 A1 bekannt. Dem Klärschlamm werden bei diesem
Verfahren saugfähige Faserstoffe zugemischt und der Klär
schlamm dadurch entwässert. Anschließend wird der entwässerte
Klärschlamm in Elemente verpreßt und biogen getrocknet. Im
Rahmen des dort beschriebenen Verfahrens ist es nicht zwin
gend, den Preßvorgang durchzuführen. So kann die Feuchte
Mischung aus Klärschlamm und Faserstoffen nach Entnahme aus
einem Mischer unmittelbar einer biogenen Trocknung unterzogen
und anschließend der Landwirtschaft zu geführt werden.
Ein weiteres, sehr einfaches Verfahren, den Klärschlamm für die
Ausbringung auf landwirtschaftliche Flächen aufzubereiten, ist in
dem Patent DE 44 09 649 C1 des Anmelders beschrieben. Der
Klärschlamm wird durch Beimengung von saugfähigen Papierfasern
zunächst auf einen Trockengehalt von etwa 25% bis 60% entwäs
sert. Nachdem die Saugkraft der beigemengten Papierfasern
erschöpft ist, wird in einem weiteren Verfahrensschritt CaO in
einer Menge von etwa 100 bis 150 kg pro Tonne Mischprodukt
beigemengt. Hierdurch wird ein streufähiges Produkt geschaf
fen, das unmittelbar auf landwirtschaftliche Nutzflächen aus
gebracht werden kann.
Aus DE 39 22 298 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren bekannt,
wie kommunale und/oder industrielle Klärschlämme einer Ver
brennung zugeführt werden können. Hierbei wird versucht, einen
möglichst wasserarmen Schlamm, d. h. einen solchen mit über 40%
Trockengehalt zu erhalten. Durch Zusatz geeigneter organi
scher und/oder anorganischer Flockungsmittel (insbesondere
Aluminium- und Eisensalze) werden zunächst die stabilen
wäßrigen Dispersionen im Klärschlamm unter Agglomeration der
dispergierten Teilchen zu größeren und folglich mechanisch in
Filterpressen besser abtrennbaren Feststoffen aufgespalten.
Das Mischprodukt wird in geeigneten Filterpressen gepreßt und
die dabei, z. B. als Filterkuchen, anfallenden Feststoffe dann
der Verbrennung zugeführt.
In DE 39 22 298 A1 ist des weiteren ein Verfahren beschrieben,
bei dem die im kommunalen und/oder industriellen Klärschlamm
enthaltenen dispergierten Teilchen in Gegenwart von Faser
stoffe-haltigen Klärschlämmen aus Zellstoff und/oder Papier
fabriken und durch Zusatz synthetischer, organischer
Flockungsmittel geflockt werden. Die geflockten Teilchen wer
den unter Druck mit Filterpressen auf einen Trockengehalt
größer 40% entwässert und der dabei entstehende Filterkuchen
einer Verbrennung zugeführt.
Problematisch bei diesen bekannten Verbrennungsmethoden von
Klärschlamm ist der verhältnismäßig hohe technische Aufwand,
der einerseits die Zugabe von teuren Flockungsmitteln erfor
dert und andererseits die Entwässerung des Klärschlammes mit
mechanischen Mitteln unentbehrlich macht.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlämmen
anzugeben, das einfach durchzuführen ist, den Einsatz von
aufwendigen Filterpressen entbehrlich macht und bereits heute
die zukünftigen strengen gesetzlichen Bestimmungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 erfüllt.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht demnach im wesentlichen
auf folgenden, nacheinander ablaufenden Verfahrenschritten:
- - Verbrennung von Zellulosefaserstoffen in einer Verbrennungs anlage und Ausnutzung der hierdurch entstehenden Wärme zum Trocknen von Klärschlamm auf einen Trockensubstanzgehalt von mindestens annähernd 85%,
- - Erzeugung eines brennbaren Mischproduktes aus getrockneten Klärschlamm und Zellulosefaserstoffen im Verhältnis von mindestens annähernd 1 : 4,
- - Verbrennen des Mischproduktes in der genannten Verbrennungs anlage und Ausnutzung der hierdurch entstehenden Wärme zum Trocknen weiteren Klärschlammes.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
vorgesehen, als Zellulosefaserstoffe insbesondere Holzhack
schnitzel einzusetzen. Holzhackschnitzel fallen bei der Holz
wirtschaft als Abfallprodukt in hohem Maße an, so daß erfin
dungsgemäß auch dieser "Abfallstoff" sinnvoll zur Energiege
winnung herangezogen werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß der getrocknete Klärschlamm, der z. B. als
Granulat vorliegen kann, sofort nach der Trocknung dem organi
schen Faserstoffen zudosiert werden kann, derzeit bis zur
zulässigen Grenze von 25%. Hierdurch wird der Einstieg in die
gemeinsame thermische Nutzung von Abfallstoffen möglich. Die
mögliche genaue Zudosierung macht das erfindungsgemäße Ver
fahren sehr wirtschaftlich.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, ungefilterten Klärschlamm
direkt zu trocknen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung
vor, den vom Faulturm einer Kläranlage stammenden Klärschlamm
zunächst mittels Filterpresse teilzuentwässern, so daß der
teilentwässerte Klärschlamm bereits einen Trockengehalt von
etwa 20% bis 40% aufweist. Dies hat den Vorteil, daß zur ther
mischen Trocknung des Klärschlammes weniger Energie notwendig
ist.
Als einzusetzende Zellulosefasern können z. B. auch Papier- und/oder
Strohfasern eingesetzt werden. Allerdings wird der
Verwendung von reinen Strohfasern der Vorzug gegeben, da die
Papierverbrennung derzeit strengen gesetzlichen Vorschriften
unterliegt. Die Stroh- bzw. Papierfasern werden dem Klär
schlamm vorzugsweise trocken zugeführt, so daß dessen Saug
wirkung optimal ist.
Gemäß der Erfindung können dem zu verbrennenden Mischprodukt
vor der Verbrennung noch weitere organische Energieträger
stoffe, insbesondere Getreideabfälle, Rapssaaten, Sonnen
blumensaaten, Maissaaten, Strohfasern, Bioabfälle oder dgl.
zugeführt werden. Es können auch vor der Verbrennung in der
Landwirtschaft nachwachsende Rohstoffe, wie z. B. Ölsaaten oder
Chinaschilf, zugeführt werden, um den Heizwert des
zu verbrennenden Mischproduktes weiter zu erhöhen.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die bei der
Verbrennung anfallende Flugasche in einer geeigneten Filter
einrichtung zu sammeln und anschließend zu entsorgen.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehende Grob- und
Feinasche wird zweckmäßigerweise als Dünger- bzw. Streumate
rial verwendet, das auf land- und/oder forstwirtschaftlichen
Nutzflächen, auf denen nachwachsende Rohstoffe angebaut wer
den, oder auf Grünanlagen ausgebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines
konkreten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es wird bereits ein durch Filterpressen teilentwässerter Klär
schlamm einer Anlage zugeführt, durch welche dieser Klär
schlamm auf einen Trockengehalt von mindestens 85% durch ther
mische Trocknung getrocknet wird. Die Anlage weist hierfür
eine Verbrennungsanlage zur Verbrennung von Holzhackschnitzel
oder ähnliches Material auf. Die bei der Verbrennung entste
hende Wärme wird mittels geeigneter Gebläseeinrichtungen über
den Klärschlamm geführt, so daß dieser allmählich trocknet.
Falls erforderlich kann in der Anlage vorgesehen werden, daß
der Klärschlamm gewendet oder durchmischt wird, um den Trock
nungsvorgang zu beschleunigen.
Die durch die Verbrennung entstehende Heißluft wird solange
über den Klärschlamm geführt, bis dieser einen Trockengehalt
von mindestens 85% aufweist. Zweckmäßigerweise wird der ge
trocknete Klärschlamm in Form von Pellets, Kügelchen, Brickets
oder ähnliches der weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt.
Anschließend wird der Klärschlamm mit Zellulosefaserstoffen,
z. B. Holzhackschnitzeln, vermischt, um einen ausreichend hohen
Heizwert zu erreichen. Als günstig hat sich ein Mischungs
verhältnis von getrockneten Klärschlamm zu Zellulosefaser
stoffen von etwa 1 : 4 herausgestellt.
Dieses Mischprodukt wird der genannten Verbrennungsanlage
rückgeführt, um dort verbrannt zu werden. Die bei dieser Ver
brennung frei werdende Wärmeenergie wird erfindungsgemäß dazu
eingesetzt, weiteren Klärschlamm zu trocknen, der dann wieder
mit Zellulosefaserstoffen vermischt wird.
Hierdurch wird ein Kreislauf bereitgestellt, durch den ge
trockneter Klärschlamm selbst dank seiner Verbrennung dazu
herangezogen wird, Klärschlamm zu trocknen. Auf den Einsatz
der immer knapper werden Fossilbrennstoffe Erdgas und Öl kann
daher vorteilhafterweise verzichtet werden.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, den bei der Verbrennung
des Mischproduktes von getrocknetem Klärschlamm und Zellulose
faserstoffen entstehenden Wasserdampf von rüber 1000 Celsius
zur Erzeugung von Strom einzusetzen. Hierfür werden eine oder
mehrere Dampfturbinen eingesetzt.
Claims (10)
1. Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlamm aus
Kläranlagen mit folgenden Schritten:
- - Verbrennung von Zellulosefaserstoffen in einer Verbrennungs anlage und Ausnutzung der hierdurch entstehenden Wärme zum Trocknen von Klärschlamm auf einen Trockensubstanzgehalt von mindestens annähernd 85%,
- - Erzeugung eines brennbaren Mischproduktes aus getrocknetem Klärschlamm und Zellulosefaserstoffen im Verhältnis von mindestens annähernd 1 : 4,
- - Verbrennen des Mischproduktes in der genannten Verbrennungs anlage und Ausnutzung der hierdurch entstehenden Wärme zum Trocknen weiteren, noch ungetrockneten Klärschlammes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Zellulosestoffe Holzhackschnitzel verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Holzhackschnitzel einen Trockengehalt von etwa 70% bis
80% aufweisen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zur Verbrennung vorgesehene Klärschlamm
einen Trockengehalt von mindestens 20%
aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Klärschlamm als Zellulosefasern Stroh- und/oder
Papierfasern aus Altpapier zugeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zellulosematerial trocken zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem zu verbrennenden Mischprodukt vor der Ver
brennung noch weitere organische Energieträgerstoffe
zugeführt wer
den.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem zu verbrennenden Mischprodukt vor der Ver
brennung in der Landwirtschaft nachwachsende Rohstoffe
zugeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß in einer Filtereinrichtung die bei der Ver
brennung entstehende Flugasche gesammelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Klärschlamm vor dem Trocknen in einer
Filterpresse teilentwässert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996141002 DE19641002C1 (de) | 1996-06-04 | 1996-10-04 | Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlamm aus Kläranlagen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19622242 | 1996-06-04 | ||
DE1996141002 DE19641002C1 (de) | 1996-06-04 | 1996-10-04 | Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlamm aus Kläranlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19641002C1 true DE19641002C1 (de) | 1998-01-02 |
Family
ID=7796016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996141002 Expired - Fee Related DE19641002C1 (de) | 1996-06-04 | 1996-10-04 | Verfahren zur energetischen Nutzung von Klärschlamm aus Kläranlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19641002C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009025713A1 (de) | 2009-06-20 | 2010-12-23 | Frank Selbach | Verfahren und Vorrichtung zur Klärschlammentwässerung |
Citations (4)
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DE3922298A1 (de) * | 1989-07-07 | 1991-01-17 | Roehm Gmbh | Klaerschlammentwaesserung |
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DE4445702A1 (de) * | 1994-12-21 | 1995-07-06 | Hans Roesch | Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm aus Kläranlagen |
-
1996
- 1996-10-04 DE DE1996141002 patent/DE19641002C1/de not_active Expired - Fee Related
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