DE4445702C2 - Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm aus Kläranlagen - Google Patents
Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm aus KläranlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von
Klärschlamm aus Kläranlagen.
Klärschlamm wird in der Bundesrepublik Deutschland und anderen
Ländern zunehmend zum Problem, da immer mehr Klärschlamm
anfällt. 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% deponiert
und der Rest verbrannt. Der Deutsche Städte und Gemeinde
verbund befürchtet, daß die Menge an Klärschlamm bis zum Jahr
2000 durch verbesserte Klärung und das Ausfällen von Phosphat
verbindungen 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
Rückführung des Klärschlammes in die Kreislaufwirtschaft, ist
jedoch nach wie vor umstritten. Führte zu Beginn der 80iger
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 persisten
ten organischen Schadstoffen, wie z. B. Dioxinen, Furanen, PCB
etc., aber auch die große Anzahl von Krankheits- und
Seuchenerregern, welche eine Klärschlammausbringung auf
landwirtschaftliche Flächen zumindest in den Verbraucher
kreisen 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. Die
Deponierung kostet etwa 2,5 mal soviel wie die Zuzahlung an
den Landwirt, wenn er Klärschlamm auf seine Felder ausbringt.
Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Aufnahmefähigkeiten der
bestehenden Deponien nahezu erschöpft sind. Die Verbrennung
des Klärschlamms in eigens hierfür vorgesehenen Müllver
brennungsanlagen ist derzeit etwa fünfmal teurer als das
Ausbringen des Klärschlammes auf landwirtschaftliche Flächen.
Auch die Klärschlammtrocknung mit anschließender Verbrennung
ist äußerst kostenintensiv und mit einem hohen Energieaufwand
verbunden. Wird dem Klärschlamm vor der Verbrennung zusätzlich
Hausmüll zugesetzt, ist eine aufwendige Filtertechnik
notwendig, um die bei der Verbrennung entstehenden belasteten
Rückstände 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 Aufbereitung von Klärschlamm ist aus DE 39
19 001 A1 bekannt. Dem Klärschlamm werden bei diesem Verfahren
saugfähige Faserstoffe zugemischt und der Klärschlamm dadurch
entwässert. Anschließend wird der entwässerte Klärschlamm in
Elemente verpreßt und biogen getrocknet. Im Rahmen des dort
beschriebenen Verfahrens ist es nicht zwingend, den Preß
vorgang 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 anderes, sehr einfaches Verfahren, den Klärschlamm für die
Ausbringung auf landwirtschaftliche Flächen aufzubereiten, ist
in DE 44 09 649 C1 beschrie
ben. Der Klärschlamm wird durch Beimengung von saugfähigen
Papierfasern zunächst auf einen Trockengehalt von etwa 25% bis
60% entwässert. Nachdem die Saugkraft der beigemengten
Papierfasern erschöpft ist, wird in einem weiteren Verfahrens
schritt CaO in einer Menge von etwa 100 bis 150 kg pro Tonne
Mischprodukt beigemengt. Hierdurch wird ein streufähiges
Produkt geschaffen, das unmittelbar auf landwirtschaftliche
Nutzflächen ausgebracht werden kann.
Aus DE 39 22 298 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren bekannt,
wie kommunale und/oder industrielle Klärschlämme einer
Verbrennung zugeführt werden können. Hierbei wird versucht,
einen möglichst wasserarmen Schlamm, d. h. einen solchen mit
über 40% Trockengehalt zu erhalten. Durch Zusatz geeigneter
organischer und/oder anorganischer Flockungsmittel (ins
besondere Aluminium- und Eisensalze) werden zunächst die
stabilen wäßrigen Dispersionen im Klärschlamm unter Ag
glomeration 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 werden
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
erfordert und andererseits die Entwässerung des Klärschlammes
mit mechanischen Mitteln unentbehrlich macht.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Verbrennung von Klärschlämmen anzugeben, das
einfach durchzuführen ist, den Einsatz von aufwendigen
Filterpressen nicht unbedingt erfordert und mit bereits
bestehenden Heizungssystemen ohne weiteres durchführbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf folgenden nachein
ander ablaufenden Verfahrensschritten:
- - Entwässern des Klärschlammes durch Beimengung von saug fähigen Zellulosefaserstoffen in einer vorbestimmten Menge bis der Klärschlamm einen Trockengehalt von mindestens etwa 55% aufweist;
- - Beimengen eines weiteren Stoffes zur energetischen Auf wertung des mit Zellulosefasern vermischten Klärschlammes, so daß das entstehende Mischprodukt einen Heizwert von minde stens 11000 kJ pro kg Mischprodukt aufweist, und
- - Verbrennung des Mischproduktes bei einer Temperatur von mindestens etwa 800°C.
Es hat sich herausgestellt, daß das gemäß dem erfindungs
gemäßen Verfahren zur Verbrennung vorgesehene Mischprodukt,
bestehend aus Klärschlamm plus Zellulosefaserstoffe plus
weiteren Stoff, ohne weiteres in bestehenden Heizungssystemen,
wie diese zum Beispiel in der Hackschnitzelverbrennung
eingesetzt werden, verbrannt werden kann. Voraussetzung für
das erforderliche Heizungssystem ist lediglich eine Brenn
temperatur von größer etwa 800°C. Vorzugsweise weisen solche
Heizungssystem Gebläsebrenner auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, als
weiteren Stoff dem Mischprodukt aus Klärschlamm und Zellulose
fasern Holzhackschnitzel zuzuführen. 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 Zellulosefasern mit einem
Trockengehalt von insgesamt etwa 55% zuzuführen ist, um einen
Heizwert von über 11000 kJ/kg zu erreichen.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, ungefilterten Klärschlamm
direkt mit den Zellulosefaserstoffen zu vermischen, um einen
Trockengehalt des Mischproduktes von mindestens 55% zu
erreichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, den vom
Faulturm einer Kläranlage stammenden Klärschlamm zunächst
mittels Filterpresse teilzuentwässern, so daß der teilentwäs
serte Klärschlamm einen Trockengehalt von etwa 20% bis 40%
aufweist. Dies erlaubt es, lediglich noch geringere Mengen an
Zellulosefaserstoffen zuzumischen, um den gemäß der Erfindung
geforderten Trockengehalt von mindestens 55% zu erhalten.
Als einzusetzende Zellulosefasern können z. B. Papier- und/oder
Strohfasern eingesetzt werden. Allerdings wird der Verwendung
von reinen Strohfasern der Vorzug gegeben, da die Papierver
brennung derzeit strengen gesetzlichen Vorschriften unter
liegt. Die Stroh- bzw. Papierfasern werden dem Klärschlamm
vorzugsweise trocken zugeführt, so daß deren Saugwirkung
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 oder Bioabfälle
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
werden, oder auf Grünanlagen ausgebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines
konkreten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dieses
Ausführungsbeispiel ist Ergebnis einer Reihe von durchgeführ
ten Versuchen, dient jedoch nur zur Erläuterung der Erfindung.
Es wurde bereits ein durch Filterpressen teilentwässerter
Klärschlamm zur Verbrennung herangezogen. Der Klärschlamm wies
dank der Teilentwässerung einen Trockengehalt von durch
schnittlich 40% auf. Dem Klärschlamm wurden anschließend aus
Altpapier gewonnene Zellulosefasern, die absolut trocken
waren, untergemischt. Hierbei kamen auf 50 kg Klärschlamm 20
kg Zellulosefasern. Es wurde abgewartet bis die Saugkraft der
Zellulosefasern erschöpft war und anschließend Holzhack
schnitzel hinzugefügt.
Die Holzhackschnitzel wiesen einen Trockengehalt von 80% auf.
Hierbei wurden 70 kg Gemisch aus Klärschlamm und Zellulosefa
sern etwa 30 kg Holzhackschnitzel zugeführt, so daß sich ein
Mischungsverhältnis Klärschlamm, Zellulosefasern und Holzhack
schnitzel von 5 : 2 : 3 ergab.
Das Gesamtgemisch wies einen Gesamttrocknungsgehalt von etwa
64% auf. Dieses Gemisch zeigte einen Heizwert von etwa 14000
kJ/kg, was deutlich über dem geforderten Mindestheizwert von
11000kJ/kg für die Verbrennung von Abfallstoffen liegt. Eine
Verbrennung ist daher ohne weiteres möglich.
Brennversuche mit Heizungssystemen der Ackermann Gruppe,
Massing (Bayern), zeigten, daß bei einer Heiztemperatur von
etwa 1100°C ein Feuerungswirkungsgrad von größer 75% erreicht
wurde. Das den Klärschlamm enthaltende Mischprodukt zeigte
sehr gute Brenneigenschaften. Die bei der Verbrennung
entstandene Asche wurde anschließend auf Grünflächen als
Düngerstoffe ausgebracht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, den
Klärschlamm wirksam zu entsorgen, wobei die bei der Ver
brennung entstehende Wärme als Energiequelle genutzt werden
kann. Darüber hinaus kann die anfallende Asche dem Naturkreis
lauf als Düngerstoff rückgeführt werden, wodurch eine optimale
Verwertung des Klärschlammes erreicht ist.
Es hat sich herausgestellt, daß sich bei der beschriebenen
Verbrennung des Klärschlammes nach der Erfindung Brenntempera
turen von deutlich über 800°C einstellen. Hierdurch vergasen
die brennbaren Bestandteile des zu verbrennenden Mischproduk
tes aus Klärschlamm, Zellulosestoffen und Holzhackschnitzeln
sofort.
Des weiteren werden die im Mischprodukt enthaltenen organischen
Schadstoffe in ihre Bestandteile aufgespalten, so daß bei
Bedarf eine verhältnismäßig einfache Filtertechnik zum
Sammeln dieser Bestandteile eingesetzt werden kann.
Claims (13)
1. Verfahren zur Verbrennung von Klärschlamm aus Kläranlagen
mit folgenden Schritten:
- - Entwässern des Klärschlammes durch Beimengung von saug fähigen Zellulosefaserstoffen in einer vorbestimmten Menge bis der Klärschlamm einen Trockengehalt von mindestens etwa 55% aufweist;
- - Beimengen eines weiteren Stoffes zur energetischen Auf wertung des mit Zellulosefasern vermischten Klärschlammes, so daß das entstehende Mischprodukt einen Heizwert von minde stens 11000 kJ pro kg Mischprodukt aufweist, und
- - Verbrennung des Mischproduktes bei einer Temperatur von mindestens etwa 800°C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als weiterer Stoff Holzhackschnitzel zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Holzhackschnitzel einen Trockengehalt von etwa 70% bis
80% aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in 100 Kilo Mischprodukt aus Klärschlamm und Zellulosefa
sern etwa 30 kg Holzhackschnitzel enthalten sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der zur Verbrennung vorgesehene
Klärschlamm einen Trockengehalt von mindestens 20%
aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Klärschlamm als Zellulosefasern
Stroh- und/oder Papierfasern aus Altpapier zugeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zellulosematerial trocken zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß dem zu verbrennenden Mischprodukt vor der
Verbrennung noch weitere organische Energieträgerstoffe
zugeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß dem zu verbrennenden Mischprodukt vor der
Verbrennung in der Landwirtschaft nachwachsende Rohstoffe
zugeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in einer Filtereinrichtung die bei der
Verbrennung entstehende Flugasche gesammelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Klärschlamm vor der Vermischung mit
den Zellulosefaserstoffen in einer Filterpresse teilentwässert
wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbrennung in einer Verbrennein
richtung für Festbrennstoffe mit Gebläsebrenner erfolgt.
13. Verwendung der bei der Verbrennung nach einem der
Ansprüche 1 bis 12 angegebenen Verfahren entstehenden Grob- und
Feinasche als Dünger- oder Streumaterial, das auf land- und/oder
forstwirtschaftlichen Nutzflächen, auf denen
nachwachsende Rohstoffe angebaut werden, oder auf Grünanlagen
ausgebracht wird.
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