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Klärschlamm

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Behandlungsarten von Klärschlamm

 

 

Konventionelle Schlammbehandlungsverfahren

 

Ein wesentlicher Teil der Abwasserbehandlung ist die Schlammbehandlung. Sie macht etwa  30-40 %  der Gesamtkosten der Abwasserreingung aus. Art und Umfang der Schlammbehandlung richten sich dabei nach der späteren Verwertung bzw. Beseitigung. Eine recht gute Übersicht über die Pfade der Klärschlammbehandlung gibt nachfolgende Darstellung.

 

 

Pfade der Klärschlammbehandlung

 

NB = Nachbehandlung,   Die Pfade  6,7, 13, 14, 19 u. 20 sind nicht mehr erlaubt, und deshalb mit einem "X" gekennzeichnet

 

 

Grundsätzlich lassen sich die Arten der Schlammbehandlung einteilen in:

  • Schlammstabilisierung
  • Schlammwasserabtrennung
  • Schlammtrocknung
  • Schlammentseuchung

 


 

Schlammstabilisierung

 

Bei der Schlammstabilisierung sollen die organischen, geruchsbildenden Inhaltsstoffe reduziert werden. Weitere Ziele stellen die Verringerung der Schlammfeststoffe, die Verbesserung der Entwässerbarkeit und die Verminderung von Krankheitserregern dar. Die biologische Abbaubarkeit des Schlammes wird durch eine Stabilisierung vermindert. Dabei werden gelöste und partikuläre organische Stoffe in anorganische, oder in nur sehr langsam weiter abbaubare organische Substanzen überführt. Die Schlammstabilisierung kann dabei als aerobe, anaerobe, oder als duale biologische Stabilisation realisiert werden.

 


Bei der aeroben Schlammstabilisierung wird ein Teil der abbaubaren organischen Substanz von den aeroben Mikroorganismen zu den anorganischen Endprodukten  CO2, H2O, NO3, u.a. oxidiert. Bei diesem Energiestoffwechsel wird Sauerstoff verbraucht. Mit dem anderen Teil der abbaubaren organischen Substanz wird neue Zellmasse aufgebaut, und es werden Reservestoffe gebildet. Dieser Baustoffwechsel benötigt Energie. Die von den Mikroorganismen benötigte Grundenergiemenge wird durch das Nährstoffangebot im Schlamm bereitgestellt. Ist dieses erschöpft, so verwenden die Mikroorganismen zuerst ihre gespeicherten Reserven, und dann schließlich ihre körpereigenen endogenen Substrate.

 

 

Stoffwechselprozesse bei der aeroben Schlammstabilisierung

 

                            ATP = Adenosintriphosphat                   oTS = organische Trockensubstanz

 

 

Die aerobe Schlammstabilisierung kann in folgenden technischen Varianten realisiert werden:

  • simultane aerobe Schlammstabilisation
  • getrennte aerobe Schlammstabilisation bei Normaltemperatur
  • aerob-thermophile Schlammstabilisation von flüssigem Schlamm
  • aerob-thermophile Schlammstabilisation von festem, nicht fließfähigem Schlamm

 

Bei der gemeinsamen bzw. simultanen aeroben Schlammstabilisierung erfolgt die Stabilisierung gemeinsam mit der biologischen Abwasserreinigung in einem Verfahrensschritt, und im selben Becken. Dabei wird das Nährstoffangebot, in Form der BSB5- Schlammbelastung, für die Mikroorganismen so gering gehalten, dass diese die abbaubaren organischen Stoffe hauptsächlich im Energiestoffwechesel oxidieren. Da nur ein geringer Rest an abbaubarer organischer Substanz übrig ist, kann im Baustoffwechsel nur wenig Zellmasse aufgebaut werden. Das Mikroorganismenwachstum, und somit die Überschussschlammproduktion, fällt damit sehr klein aus. Dieses Verfahren zur Schlammstabilisierung leistet deshalb einen Beitrag zur Überschussschlamm-Vermeidung. Die Mikroorganismen enthalten keine gespeicherten Reservestoffe mehr, wodurch eine anschließende anaerobe Lagerung ermöglich wird. Die Fäulnisorganismen haben nur noch geringe Entwicklungsmöglichkeiten. Bei diesem Verfahren ist die Stabilisierungszeit mit dem Schlammalter identisch. Sie beträgt, bei einer erforderlichen BSB5- Schlammbelastung von < 50 g / (kg . d), vierzig Tage. Der Nachteil der simultanen aeroben Schlammstabilisation liegt, verglichen mit allen anderen biologischen Stabilisierungsverfahren, in der schlechten Entwässerbarkeit der so behandelten Schlämme. Das Verfahren wird bei Anlagengrößen von bis zu 40.000 EGW eingesetzt.

 

 

Der Roh- und Überschussschlamm einer normal belasteten Belebungsanlage wird bei der getrennten aeroben Schlammstabilisierung bei Normaltemperatur mehrere Tage lang in einem separaten Stabilisierungsbecken belüftet. In dieser Zeit werden die organischen Stoffe des Schlammes für den Energie- und Baustoffwechsel abegbaut. Die endogenen Substrate der Mikroorganismen werden über die Grundatmung oxidiert. Der Anlagenbetrieb erfolgt dabei ähnlich, wie beim Belebungsbecken. Im Aufstaubetrieb hat sich dieses Verfahren als wartungsarm erwiesen. Einmal pro Tag wird dabei die Belüftung für wenige Stunden abgestellt, so dass der Schlamm sedimentieren kann. Das Überstandwasser wird dekantiert und der biologischen Reinigung zugeführt. Danach kann eine Tagesmenge an stabilisiertem Schlamm aus dem Stabilisierungsbecken abgezogen werden. Es findet ebenfalls täglich eine Zuführung von Primär- bzw. Überschussschlamm (ggf. im Wechsel) statt. Erfahrungen des Ruhrverbandes haben gezeigt, dass sich eine organische Feststoffbelastung von ca. 1,5 kg oTS / (m3 . d),  bei einer erforderlichen Belüftungszeit von etwa 20 Tagen, für die Bemessung eignet. Dabei ist ein Beckenvolumen von etwa  50 l / EW (Liter je Einwohner) und eine installierte Belüftungs- und Umwälzleistung von  ca.  50 W / m3 notwendig.

 

Allerdings spielt heute die getrennte aerobe Schlammstabilisation nur noch eine gerige Rolle, da sich in kleinen und mittelgroßen Kläranlagen die simultane aerobe Schlammstabilisation durchgestzt hat. Bei mittelgroßen bis großen Klärwerken hat sich dagegen das Verfahren der aerob-thermophilen Stabilisierung, da technisch und ökonomisch günstiger, durchgesetzt.

 

 

Bei der aerob-thermophilen Schlammstabilisation von flüssigem Schlamm, auch ATS-Verfahren genannt, wird die Erwärmungsenergie aus der Stoffwechseltätigkeit der Mikroorganismen gewonnen. Dabei findet der Schlammbehandlungsprozess bei Temperaturen von über 45° C und einer Aufenthaltszeit von 5-7 Tagen statt. Die Mikroorganismen geben bei ihrer exothermen Veratmung ca. 60 % der gewonnen Energie als Wärme wieder frei. Durch entsprechend isolierte Behälter und der Voreindickung des Schlammes, lassen sich sogar im Winterbetrieb Temperaturen von 35° C erreichen. Ferner kann sich, nach anlagenbezogener Kosten-Nutzen-Analyse, eine teilweise Rückgewinnung und Nutzung der Wärmemenge als sinnvoll erweisen. Mit einer angepassten Vergasungs- und Umwälztechnik ist für eine ausreichende Sauerstoffversorgung im gesamten Reaktorbereich zu sorgen. Die Sauerstoffzufuhr kann dabei über Hohlwellenrührer, Tauchbelüfter, Injektorbelüfter, mit Drucklufteinpressung, oder durch Verwendung von technisch reinem Sauerstoff erfolgen. Hierbei bilden sich häufig große Schaummengen. Diese sind deshalb, z.B. mit Hilfe von mechanischen Schaumzerstörern, zu begrenzen. Für kleine Anlagen ist ein Reaktorbehälter mit zylindrischer Grundform ausreichend. Für mittlere und große Kläranlagen lassen sich mehrere Reaktoren kaskadenartig hintereinander anordnen. Dabei haben sich zweistufige Anordnungen betriebstechnisch am besten bewährt.

 

 

Die aerob-thermophile Schlammstabilisation von festem, nicht fließfähigem Schlamm läuft analog zum eben genannten Verfahren mit flüssigem Schlamm ab. Dabei sind die Abbauprozesse beider Verfahren nahezu identisch. Dieses Verfahren ist besser unter dem Begriff der Kompostierung von Klärschlamm bekannt. Rotte ist ein weiterer Begriff für diese biologisch-biochemische Stoffumwandlung unter aeroben Bedingungen. Nach einer maschinellen Schlammentwässerung, finden hierbei die biologischen Abbauvorgänge in wärmeisolierten Reaktoren unterschiedlicher Bauart statt. Es wird in den Bioreaktoren bzw. Rotteboxen ein gut durchlüftbares Haufwerk geschaffen, so dass Sauerstoffversorgung, Temperaturführung und Wassergehalt automatisch gesteuert werden können. Der entwässerte Klärschlamm wird dazu üblicherweise mit Zuschlagsstoffen, wie z.B. Sägemehl, Rinde, Papier, u.ä. gemischt. Häufig wird auch Rückgut aus der Rotte dem Rottereaktor selbst wieder rückgeführt. Dies soll den Rottevorgang beschleunigen, und man spricht dann von einer Schnellrotte. Im Rottereaktor selbst, finden die Entseuchungs- und Hygienisierungsvogänge statt. Meist besteht der Rotteprozess aus einer Vorrotte und einer Nachrotte. Die Verweildaur des Gemisches, bestehend aus Klärschlamm und Zuschlagsstoffen, im Reaktor ist für das Ausmaß der biologischen Abbauvorgänge, und damit der eigentlichen Stabilisierung, entscheidend. Zufriedenstellende Ergebnisse erhält man mit der Schnell- oder Vorrotte, bei einer Aufenthaltszeit von etwa 14 Tagen und einer selbstgängigen Rottetemperatur von mehr als 60° C. Es existieren unterschiedliche Verfahrenstechniken zur Klärschlammkompostierung.

 

 

Die aerobe Schlammstabilisierung ist, wie alle biologischen Vorgänge, temperaturabhängig. Dies kann sich entscheidend auf die Betriebszeiten, vor allem an kalten Wintertagen, auswirken. Das nachfolgende Diagramm stellt die Stabilisierungszeit in Abhängigkeit von der Temperatur dar.

 

 

Aerobe Stabilisierungszeit in Abhängigkeit von der Temperatur

 

 

Der Stabilisierungsgrad hängt von unterschiedlichen Kennwerten ab. Eine Auflistung der Kennwerte zur Beurteilung des Stabilisierungsgrades aerob behandelter Klärschlämme findet sich als Tabellenform in folgender Literatur:  Anaerobtechnik, 2005, Bischofsberger W.; Hegemann W.; 2.Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, S. 102-103

 

 

In vielen Fällen sind aerob stabilisierte Klärschlämme nicht geruchsfrei. Es erscheint deshalb als zweckmäßig, die angefallenen Klärschlämme in nachgeschalteten Teichanlagen unter Wasser anaerob weiter zu stabilisieren. Nach einer dortigen Zwischenlagerung, von über einem Jahr Dauer, ergeben sich dann auch deutlich bessere Entwässerungsergebnissse in der Nachbehandlung.

 


 

Die anaerobe Schlammstabilisierung ist unter dem Begriff der Faulung bekannt, und findet in sog. Faulbehältern statt. Der in Form von Kohlehydraten, Proteinen und Fetten vorliegende Energiegehalt des Rohschlamms soll dabei weitgehend abgebaut werden. Dieser Abbau von hochmolekularen reduzierten Verbindungen zu niedermolekuleren oxidierten Verbindungen, erfolgt in vier Schritten. Bei einem vollständigen anaeroben Abbau entsteht als Endprodukt das gasförmige Methan. Es entweicht aus dem System und wird zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) verbrannt.

 

 

Anaeober Abbau in vier Stufen

 

 

 

Während der Hydrolyse-Phase spalten Enzyme die hochmolekularen, oft ungelösten, Verbindungen zu Bruchstücken und gelösten Polymeren auf. Von verschiedenen, fakultativ und obligat, anaeroben Bakterienarten werden in der Versäuerungs-Phase kurzkettige organische Säuren (z.B. Buttersäure, Propionsäure und Essigsäure), Alkohole, Wasserstoff (H2) und CO2 gebildet. Hiervon können die Methanbakterien nur Essigsäure, H2 und CO2 dirrekt in Methan umwandeln. Im dritten Verfahrensschritt, der acetogenen Phase, werden nun also die gebildeten organischen Säuren und die Alkohole durch die acetogenen Bakterien in Essigsäure (Acetat) umgewandelt. Die methanogene Phase ist hauptsächlich für die Bildung von Methan verantwortlich. Die beiden ersten Phasen, sowie die beiden letzten Phasen, stehen jeweils eng miteinander in Verbindung. Deshalb kann man in der Praxis den gesamten anaeroben Abbau im Faulbehälter auch als zweistufiges Abbauschema sehen.

 

 

Schema des zweistufigen anaeroben Abbaus

 

 

Aufgrund der, im ersten Schritt anfallenden, Produkte spricht man in der Praxis sehr oft von saurer Gärung. Der gesamte anaerobe Abbau verläuft nur dann optimal, wenn in beiden Stufen gleich große Abbaugeschwindigkeiten herrschen. Sonst kommt es entweder zu Nährstoffmangel in der zweten Stufe, oder zum Umschlagen der zweiten Stufe in eine saure Gärung. Letzteres tritt, durch Hemmungen der Methanbakterien, in der Praxis häufiger ein.

 

Mit dem Rohschlamm gelangen auch bereits die, für die erste Phase notwendigen, Bakterien in den Faulbehälter. Für die zweite Abbauphase muss der Klärschlamm mit den entsprechenden Bakterien geimpft werden, da diese noch nicht im Klärschlamm vorhanden sind. Das geschieht meist über eine Einarbeitung von Faulschlamm aus den benachbarten Faulbehältern. Alle Abbauvorgänge, selbst in mehrstufigen Anlagen, finden dabei im gleichen Reaktorraum bzw. Faulbehälter statt. Die Temperatur hat auf die erste Stufe der Faulung nicht viel Einfluss. Dies liegt daran, dass dort viele verschiedene Bakterienarten vorhanden sind, die auch jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen ihren optimalen Stoffumsatz entfalten. In dieser thermophilen Stufe findet der Vorabbau der organischen Substanzen bei ca. 55° C statt. Die zweite Faulstufe ist hingegen temperaturanfällig, da nur die spezialisierten acetogenen Bakterien und die Methanbakterien tätig sind. Sie fühlen sich im mittleren Temperaturbereich bei 35° C wohl.

 

 

Abhängigkeit der Faulzeit von der Temperatur

 

 

Bei der anaeroben Schlammstabilisation sollte das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C/N) zwischen  10:1  und  16:1  liegen. Das Verhältnis von Stickstoff zu Phosphor und Schwefel sollte  7:1:1  betragen. Metalle, Schwermetalle und toxische Stoffe in bestimmten Konzentrationen, sowie Senkungen des pH-Wertes  < 7, können den anaeroben Abbau, insbesondere in der methanogenen Phase, hemmen. Pathogene Keime werden durch die Methanbakterien im Faulbehälter weitgehend reduziert und Wurmeier werden nach zwei Monaten im beheizten Faulraum geschädigt. Es findet jedoch keine umfassende Eliminierung statt. Vor einer landbaulichen oder landwirtschaftlichen Verwertung von anerob behandeltem Klärschlamm, ist deshalb eine gesonderte Behandlung zur Abtötung der Keime und Wurmeier ratsam.

 

Es gibt eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauausführungen zur anaeroben Schlammstabilisation. Dabei können die Faulbehälter z.B. in Beton, Stahl, Stahlbeton oder Spannbeton ausgeführt werden. Als optimale Bauform hat sch die Eiform nicht nur betriebstechnisch, sondern auch bautechnisch durchgesetzt. Große Behältervolumen sind hierbei wirtschaftlicher als kleine, da mit zunehmender Größe sowohl die Herstellkosten, als auch die Betriebskosten sinken. Es existieren ferner unterschiedliche Faulraumtypen, wie z.B. offene, einfache, unbeheizte und beheizte Faulräume, sowie zweistöckige Anlagen. Die Beheizung kann mit einer direkten Niederdruck-Dampfheizung, einer indirekten Kreislauf-Heizung, oder mit einem Heizschlamm-Wärmetauscher erfolgen.

 


Die duale biologische Schlammstabilisierung ist eine Kopplung aus einer aeroben Vorstufe mit einer anaeroben Faulungsstufe. Dabei handelt es sich bei der Vorstufe vorzugsweise um eine aerob-thermophile Stufe, bei der die selbständig ablaufenden exothermen Stoffwechselvorgänge den Rohschlamm auf über 50° C  erwärmen. Hierdurch findet eine Vorpasteurisierung des Klärschlammes statt. Es erfolgt dabei ebenfalls eine chemisch-physikalische Veränderung der organischen Inhaltsstoffe. Letztere verbessert die Abbaubedingungen im Faulraum. Vorzugsweise wird hierfür eine anaerob-mesophile Faulungsstufe verwendet. Im Ggs. zu den vorher genannten Verfahren, erzeugt die duale Stabilisation ein seuchenhygienisch unbedenkliches Produkt. Eine Entseuchung erreicht man, indem der Rohschlamm  24 Stunden lang in der aerob-thermophilen Vorstufe bei Temperaturen um 55° C behandelt wird. Dabei ist zumindest, für eine Stunde lang, die Temperatur zwischen 55-60° C zu halten. Der Vor- bzw. Teilabbau der organischen Inhaltsstoffe bewirkt eine Ersparnis an nachgeschaltetem benötigten Faulraum. Somit können bereits bestehende Klärschlammfaulungsanlagen entlastet, und bei neu geplanten Anlagen Herstellkosten gesenkt werden. Eine weitere Kombinationsmöglichkeit besteht in einer anaerob-thermophilen Vorstufe mit nachgeschalteter anaerob-mesophiler Stufe.

 

Es gibt zwar noch andere Verfahrenskombinationen, welche aber in der Praxis kaum von Bedeutung sind. Wie bei der aeroben Stabilisation, hängt auch hier der Grad der Stabilisierung von unterschiedlichen Kennwerten ab. Die entsprechenden Kriterien mit guter Aussagekraft bzw. brauchbare Parameter sind als Tabellenform in folgender Literatur:  Anaerobtechnik, 2005, Bischofsberger W.; Hegemann W.; 2.Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, S. 103 aufgelistet.

 

Anmerkung: Die Menge an Klärschlamm wird mit den aeroben bzw. anaeroben Stabilisierugsverfahren abgebaut. Somit reduziert sich auch die Menge an Überschussschlamm. Der Klärschlamm wird jedoch in den Klärwerken meist als Gemisch aus Primär- und Überschussschlamm abgezogen und stabilisiert. Diese gemeinsame Behandlung ist in der Praxis deshalb sinnvoll, damit der Primärschlamm nicht aufwändig separat behandelt werden muss. Außerdem ist dies in sehr vielen Fällen, aufgrund des Abwasserreinigungsverfahrens, nicht anders möglich. Die Reduzierung des Überschussschlammes, in Form des eben erwähnten Klärschlammgemisches, lässt sich deshalb nicht mit den speziell zur Überschussschlammreduzierung entwickelten Verfahren vergleichen.

 


 

Schlammwasserabtrennung

 

 

Für die Klärschlammentsorgung ist eine weitgehende Schlammwasserabtrennung erforderlich. Es wird dabei das Gewicht und das Volumen des Klärschlamms durch eine mechanische Abtrennung des Schlammwassers verringert, und eine Zustandsänderung des Schlammes herbeigeführt. Die Beschaffenheit des Schlammes ist von seinem Wassergehalt abhängig.

 

Wassergehalt  (WG)

Beschaffenheit

> 85 %

flüssig und pumpfähig

75 - 65 %

i.A. stichfest, noch plastisch, breiartig und schmierend

< 65 - 60 %

krümelig-fest, nicht mehr schmierend

< 40 - 35 %

streufähig, beständig fest

< 15 - 10 %

staubförmig

 

Beschaffenheit von Klärschlämmen bei abnehmenden Wassergehalt

 

Die hohen Wassergehalte im Klärschlamm werden durch sein großes Wasserbindevermögen verursacht, welches von der jeweiligen Abwasserzusammensetzung und den verschiedenen Behandlungsstufen des Klärwerks abhängt. Es ergeben sich dadurch gravierende Unterschiede bei der Eindickfähigkeit und Entwässerbarkeit. Die Grenzen für Eindickfähigkeit und Entwässerbarkeit von Klärschlamm können der Literatur ATV-Handbuch Klärschlamm, 1996, 4. Aufl., Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin, entnommen werden. Die Wassermenge im Klärschlamm setzt sich aus folgenden Anteilen zusammen:

 

 

Innenwasser, bestehend aus:

Außenwasser, bestehend aus:

  • Zellwasser
  • Hydratwasser
  • Innenkapillarwasser
  • Hohlraum- bzw. Zwischenraumwasser
  • Kapillarwasser
  • Adhäsions- bzw. Haftwasser
  • Quellwasser

 

 

     a)  Innenwasser

 

 

 

 

     b)  Benetzungs- und Haftwasser

 

 

 

 

 

     c)  Kapillarwasser

 

 

     d)  Hohlraum- bzw. Zwischenraumwasser

 

Schematische Darstellung der Restflüssigkeitsanteile im Klärschlamm

 

 

Das Hohlraum- bzw. Zwischenraumwasser füllt die Partikelzwischenräume im Klärschlamm. Es ist physikalisch kaum gebunden und bildet den größten Anteil am Außenwasser. Der zweitgrößte Anteil bildet das Kapillarwasser, das sich in den kleinen Partikelzwischenräumen befindet. Es lässt sich in Grobkapillarwasser, Zwischenraumkapillarwasser als kapillare Steigflüssigkeit, und Zwickelkapillarwasser an den Partikelberührungspunkten unterscheiden. Auf das Adhäsions- bzw. Haftwasser wirken noch geringe Molekularkräfte von den Schlammpartikeln. Das Haftwasser ist zwar nicht direkt an die Partikel angelagert, jedoch ist ihr Abstand zu den Partikeln gering. Kolloidgebundenes Wasser ist ein großer Bestandteil des Adhäsionswassers. Die Kolloide lagern, als halb gelöste organische Teilchen (Proteine, Stärke, Zellulose), unter Mitwirkung der Kohäsionskräfte Flüssigkeitsteilchen an. Die gebundene Wassermenge wird deshalb sehr groß. Das Quellwasser befindet sich in den zwischenmolekularen Räumen von makromolekularen Schlammpartikeln. Über Wasserstoffbrückenbindung ist es mit Molekülen bipolarer Gruppen (Eiweiße, Glucose, Stärke) verbunden, und bildet den Übergang zwischen Adsorptions- und Adhäsionswasser. Diese Verbindungskräfte sind bereits so groß, dass sie nur mit Hilfe von thermischer Energie überwindbar sind. Die Schlammpartikel binden das Adsorptionswasser mit den Kräften ihrer Oberflächenmoleküle. Der Energieaufwand für die Entfernung des Schlammwassers kann der Literatur ATV-Handbuch Klärschlamm, 1996, 4. Aufl., Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin, entnommen werden.

 


 

Konditionierung

 

 

Der recht hohe Wasseranteil in Klärschlämmen ist mehr oder weniger stark an die Schlammpartikel gebunden. Dadurch gestaltet sich eine Entwässerung ohne vorangegangener Aufbereitung schwierig und ist manchmal sogar unmöglich. Durch eine vorgeschaltete Konditionierung lässt sich der Klärschlamm jedoch bis auf  65 Gew.-%  reduzieren. Die Klärschlammkonditionierung soll damit eine weitgehende Lockerung der Schlammwasserbindung erreichen und den Entwässerungsvorgang beschleunigen.

 

Die Konditionierung ist die Vorstufe für eine weitergehende Schlammentwässerung und kann an verschiedenen Stellen der Kläranlage, und auf unterschiedlicher Art und Weise, erfolgen. Dabei sind die Konditionierverfahren für alle Schlammarten geeignet, und werden zur Beschleunigung des Absetzvorgangs durch Flockung, bei der Schlammeindickung und bei der Schlammentwässerung eingesetzt. Für das zu wählende Konditionierverfahren werden nachfolgende Ergebnisse angestrebt:

 

  • eine optimale Schlammkonzentration bei optimalem Feststoffgehalt. Hierbei sind die nachfolgenden Verfahrensstufen und der Verwendungszweck zu beachten,
  • einen hohen Durchsatz bei der Entwässerungseinrichtung,
  • ein hoher Abscheidungsgrad; das eine hohe Abtrennung, eines von suspendierten Stoffen freien Wassers, vom Klärschlamm bedeutet,
  • die Minimierung von negtiv auf den Klärprozess einwirkenden, sowie umweltbelastenden Nebenwirkungen, und
  • die Stabilisierung der organischen, faulfähigen Schlammfeststoffe.

Es gibt eine Vielzahl von Konditionierungsverfahren. Es werden jedoch in der Praxis hauptsächlich nur chemische und maschinelle Verfahren eingesetzt. Ein systematischer Verfahrensüberblick ist im nachfolgenden Diagramm gegeben. Die chemische Schlammkonditionierung wird am häufigsten angewandt. Hierbei werden dem Klärschlamm chemisch wirkende Fällungs-Flockungsmittel zugesetzt. Bei der maschinellen Konditionierung verwendet man hingegen z.B. meist Asche oder Kohle als Filterhilfsmittel.

 

Verfahren der Klärschlammkonditionierung

 

Anmerkung: Der Klärschlamm lässt sich durch die Zugabe von Stoffen wesentlich schneller und besser entwässern. Außer bei der Zugabe von organischen Konditionierungsmitteln, erhöht sich dadurch aber auch gleichzeitig der Feststoffgehalt im Klärschlamm. Die chemischen oder mechanischen Konditionierungsverfahren tragen deshalb nicht zu einer Klärschlammreduzierung bei, sondern erwirken nur eine Wasser- und Volumenreduzierung.

 

Die Gefrierkonditionierung hat keine praktische Bedeutung. Die Ursache ist dabei in der schlechten Energiebilanz zu suchen, da die zum Einfrieren verbrauchte Energiemenge nicht mehr zurückgewonnen werden kann. Bei der thermischen Konditionierung, unter mittleren Temperaturen, werden Rauchgase aus der Schlammverbrennung durch den Schlamm geleitet. Durch die erzielte Erwärmung des Klärschlamms lässt sich der Verbrauch an Hilfsmitteln zur Entwässerung einschränken. Allerdings müssen die Rauchgase in den Verbrennungsofen zurückgeführt und nachverbrannt werden, damit Geruchsbelästigungen unterbleiben. Dieses Verfahren hat ebenfalls keine weitere Verbreitung gefunden. Das thermische Verfahren nach Porteous ermöglicht, neben der Abtrennung von Adsorptions-, Zwischenraum- und Kapillarwasser, auch noch eine weitgehende Abtrennung des inneren Zellwassers. Diese Wärmebehandlung verbessert die Entwässerungseigenschaften des Klärschlamms, ganz ohne den Zusatz von Fremdstoffen bzw. Hilfsmitteln. Es wird damit also weder die Schlammmenge vergrößert, noch wird der Heizwert des entwässerten Schlammes herabgesetzt. Anlagen zur thermischen Behandlung wurden aufgrund von hohen Betriebs- und Instandhaltungskosten meist wieder stillgelegt. Einerseits liegt es daran, dass dabei ein stark mit organischen und anorganischen Stoffen angereichertes Filtratwasser angefallen ist, das dann aufwändig wieder behadelt werden musste, andererseits wurden eine Reihe von maschinen- und elektrotechnischen Einrichtungen eingesetzt, die hohen Beanspruchungen unterlagen und deshalb wartungsintensiv waren.

 

Ultraschallbehandlung und Nassoxidationsverfahren eignen sich zur Überschussschlammreduzierung. Sie werden deshalb unter dem Menüpunkt <Klärschlamm-Reduktion> ausführlicher behandelt.

 

Die Klärschlammkonditionierung muss im Rahmen der gesamten Schlammbehandlung betrachtet werden. Diese umfasst z.B. die Verfahrensschritte Eindickung, Konditionierung, Entwässerung, Filtratwasserbehandlung, Verbrennung und Deponierung.

 


 

Eindickung

 

 

Durch die Eindickung von Klärschlamm soll eine Durchsatzminimierung für die nachgeschalteten Behandlungsstufen erreicht werden. Die weitgehende Konzentration der Feststoffe ist dabei ein wirtschaftlicher Aspekt. Je höher der Feststoffgehalt des zu behandlenden Schlammes nämlich ist, desto größer ist auch der Wirkungsgrad und die Durchsatzleistung in den anschließenden Entwässerungs-, Trocknungs- und Verbrennungsverfahren. Die Eindickung kann dabei statisch, mit Flotationsanlagen, oder maschinell erfolgen.

 

Die statische Eindickung erfolgt über die physikalische Feststoffsedimentation in einem flächenbeschickten Eindicker. Die Absetzgeschwindigkeit der feinsten Schlammpartikel soll dabei größer sein, als die vertikale Aufströmgeschwindigkeit des, in die obere Wasserzone und von dort abfließenden, Wassers. Dabei hängt die Geschwindigkeit des Absetz- und Konsolidationsvorgangs von dem spezifischen Gewicht der Schlammpartikel, ihrer Größe und ihrer Struktur ab. Durch eine Vorbehandlung mit einer mechanischen oder chemischen Flockung, oder durch eine thermische Schlammbehandlung, kann die Schlammflockenstruktur derart verändert werden, dass ihr Raumgewicht erhöht wird. Der Absetzvorgang wird dadurch beschleunigt und der Kompressionsdruck erhöht sich. Letzteres lässt sich auch durch mächtigere Schlammschichten erreichen. Durch die aufgelagerten Schlammpartikel entstehen am Eindickerboden geringe Kompressionsdrücke zwischen 0,5 - 2,0 mbar. Entstehen aber durch biologische Umsetzungsprozesse Gase, wie z.B. bei der Denitrifikation oder Faulung, so wirken diese dem Kompressionsdruck entgegen und erzeugen beim Verlassen des Schlammes einen Auftrieb. Die Zersetzungsprodukte können dabei die Schlammschichten zusätzlich verdichten und somit eine Freisetzung des Zwischenraumwassers verhindern. Eine Schlammwaschung wirkt sich positiv auf Faulschlämme und Schlammpumpvorgänge aus, und verbessert so den Eindickprozess. Dabei werden kolloidale Feinststoffe freigesetzt und ausgewaschen. Mit Hilfe von Rührstäben können im Klärschlamm freie Dränagewege erzeugt werden, die dann den Porenwasserdruck der Schlammschichten schneller abbauen lassen.

 

Rundeindicker mit Krählwerk

 

Bei der Flotation haften sich feine Luftbläschen an die Schlammpartikel und bringen sie dadurch zum Aufschwimmen. Das Flotat sammelt sich an und über der Wasseroberfläche. Das Zwischenraumwasser kann dadurch nach unten abfließen. Bei manchen Schlämmen kann somit, im Ggs. zur statischen Eindickung, ein besserer Eindickungsgrad erreicht werden. Der Eindickvorgang geht hier auch wesentlich schneller vonstatten. Somit sind auch die daraus hervorgehenden Klärschlämme frischer, und damit meist auch besser zu entwässern. Für die Eindickung leichter biologischer Überschussschlämme ist das Verfahren besoders geeignet, da diese Schlämme schnell faulen. Ferner setzen sie, aufgrund von Denitrifikationserscheinungen, gasförmige Stickstoffbläschen frei, wodurch die Schlammpartikel von sich aus gerne aufschwimmen. Die Schlammflotation wird vorzugsweise zur Eindickung und Rückgewinnung von Industrieschlämmen verwendet. Die Verfahren bei Flotationsanlagen lassen sich in Vollstrom-Verfahren und Rücklauf-Verfahren gliedern.

 

Beim Vollstrom-Verfahren wird die gesamte Schlammmasse in der Druckstufe mit Luft gesättigt.

 

Beim Rücklauf-Verfahren hingegen wird ein schlammfreier Abwasserteil aus dem Flotationsbecken entnommen, unter Druck mit Luft angereichert, und dann dem Schlammeinlauf wieder beigemischt. Hierfür kann aber auch gereinigtes Abwasser aus dem Kläranlagenbetrieb verwendet werden.

 

Es gibt kleinere Anlagen in Kompaktbauweise aus Stahl. Größere Flotationsbecken können in Stahlbeton hergestellt werden. Dabei wird die zugehörige Ausrüstung separat in einem Maschinenraum untergebracht.

 

Die Eindickung mit Maschinen eignet sich für Klärschlamm und insbesondere für Überschussschlamm aus Belebungsanlagen. Im Vergleich zur statischen Eindickung kann hier, durch den Einsatz von Filtersiebtrommeln und Zentrifugen, eine höhere Vorkonzentrierung des Klärschlamms erzielt werden. Mit beiden Maschinen lässt sich der Schlamm auf ca. 10 % des ursprünglichen Volumens reduzieren.

 

Für den Einsatz von Filtersiebtrommeln werden die frischen Überschussschlämme erst durch Zugabe von polymeren Flockungshilfsmitteln vorgeflockt. Danach erfolgt die Filtratwasserabtrennung in der rotierenden Siebtrommel, mit Hilfe der Schwerkraft und durch die Walkarbeit des sich abrollenden Schlammes. Die Siebtrommel wird kontinuierlich abgespritzt, um sie von Verstopfungen zu befreien. Die Filtersiebtrommeln sind für Durchsatzleistungen von bis zu  40  m3/h  ausgelegt. Der Energieverbrauch liegt dabei zwischen  0,2 - 0,4 kWh/m3 zu entwässerndem Schlammvolumen.

 

Zetrifugen werden zur Eindickung von biologischen Überschussschlämmen, in Form von Düsenseparatoren, eingesetzt. Dabei lassen sich, auch ohne Beigabe von Flockungsmitteln, gute Schlammkonzentrationen erreichen. Es werden stets Feinsiebe zur Abtrennung von Faser- und Sperrstoffen vor den Zentrifugen angebracht. Diese verhindern eine Verstopfung der Austragsdüsen. Mit den Düsenseparatoren wird nicht nur eine gute Eindickung, sondern auch eine ausreichend niedrige Feststoffbelastung des Zentrats erreicht. Große Zentrifugen haben eine Durchsatzleistung zwischen  150 - 200 m3/h, bei einem Energieverbrauch von  1,2 - 1,6 kWh/m3.

 


 

Schlammentwässerung

 

 

Die Schlammentwässerung ist ein wesentlicher Verfahrensschritt bei der Volumenreduktion von Klärschlamm. Es existieren folgende Entwässerungsverfahren:

  • natürliche Entwässerung
  • maschinelle Entwässerung

Die natürliche Entwässerung von Klärschlamm wurde früher häufig verwendet. Es wurden dabei Verfahren, wie z.B. Schlammbeete bzw. Schlammtrockenbeete, Schlammplätze und Schlammlagunen zur Entwässerung eingesetzt. Sie fanden besonders bei kleineren und mittleren Kläranlagengrößen, aber auch manchmal bei großen Anlagen ihren Einsatz. Bei allen Verfahren wird eine Bodenfilteraufschichtung, mit von oben nach unten abnehmenden Körnungsgrößen, vorausgesetzt. Darunter befindet sich eine Dränageschicht mit Dränageleitung, in der das zu aufbereitende Filtratwasser abgeführt wird. Der Schlammwasserabzug kann auch über senkrecht im Boden eingelassene und geschlitzte Rohre mit innerer Schlackeschüttung erfolgen. Bei der Trocknung der Schlammschicht entstehen Trockenrisse. Diese ermöglichen eine Nachtrocknung der tieferen Schichten. Eine vorherige Stabilisierung des Schlammes vor Ablagerung ist dabei notwendig, da es sonst zu Faulprozessen kommt. Bau und Betrieb dieser Örtlichkeiten beanspruchen zwar nur einen geringen Aufwand, benötigen aber viel Platz. Da heute in den Industrieländern die verfügbare Fläche immer rarer wird, ist es sicherlich verständlich, weshalb diese Verfahren nicht mehr eingesetzt werden. Neben dem hohen Flächenbedarf wird bei den natürlichen Entwässerungsverfahren, mit  3 - 6 Monaten Ablagerungsdauer, auch relativ viel Zeit benötigt. Dabei werden nur Feststoffgehalte von  20 - 25 %  erreicht. Ungünstige Wetterverhältnisse, wie z.B. Regen oder Winterkälte, behindern dabei die Trocknung des Schlammes zusätzlich.

 


Die maschinelle Entwässerung benötigt hingegen wesentlich weniger Platz. Allerdings sind hierbei Personal- und Energieaufwand erheblich höher. Die maschinelle Entwässerung lässt sich einteilen in:

      • Unterdruckfilter
      • Filterpressen
      • Fliehkraftabscheider
      • Hochleistungsgeräte

 

Unterdruckfilter waren jahrelang, in Form von Vakuumfiltern, weit verbreitet. Dieses Verfahren wird kontinuierlich betrieben, und saugt dabei mit Hilfe einer Unterdruckpumpe, das Schlammwasser durch ein Filtermedium ab. Als Filtermedium wird dabei feinmaschiges Kunststoffgewebe, Baumwolltuch oder Metallgeflecht verwendet, das meist auf zylindrischen Trommeln gespannt ist. Diese Trommel rotiert dann durch den Klärschlamm im Filtertrog. Durch den in der Trommel erzeugten Unterdruck, wird das Schlammwasser in das Trommelinnere abgezogen, so dass auf der Außenseite des Filtermediums ein Schlammkuchen übrig bleibt. Dieser wird mit einer Umlenkrolle oder einem Schlammabnehmer abgestreift. Eine Verfahrensvariante stellen Flachbettfilter dar, bei denen ein Flachbett mit Klärschlamm beschickt wird, und der Filterkuchen über Umlenkrollen seitlich abgeführt wird. Diese Flachbettfilter wurden allerdings nur für kleine Leistungen ausgelegt. Dennoch lebt dieses Verfahren modifiziert und leistungsfähiger in Form von Bandfilterpressen weiter. Richtwerte für die Leistung dieser Filter sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt:

 

Schlammart

 

 

 

TR im flüssigen Schlamm

 

[%]

Filterleistung

 

 

[kg/(m2.h)]

TR im Kuchen

 

 

[%]

Primärschlamm, ausgefault

 

Primär- u.Sekundärschlamm, ausgefault

 

Überschussschlamm aus Belebungsanlagen

6 - 10

 

4 - 8

 

 

2 - 3

 

20 - 30

 

15 - 20

 

 

10 - 15

 

25 - 35

 

20 - 25

 

 

15 - 20

 


 

Richtwerte für die Schlammentwässerung auf Saugfiltern

 

Inzwischen sind jedoch die Verfahren mit Unterdruckfiltern nahezu vollständig durch Zentrifugen und Filterpressen verdrängt worden.

 

 

Es gibt viele Arten und Bauweisen von Filterpressen. So gibt es Bandfilterpressen, Kammerfilterpressen, Membranfilterpressen, Rahmenfilterpressen und Pressfilterautomaten.

 

Die Bandfilterpressen werden kontinuierlich betrieben. Der Klärschlamm wird mit einer Dosierpumpe in eine Mischeinrchtung verbracht. In dieser wird der Klärschlamm mit einem Flockungsmittel vermischt, und gelangt schließlich in die Vorentwässerung bzw. Seihzone. Dort verliert er aufgrund der Schwerkraft einen erheblichen Teil an Wasser. Danach wird der Schlamm, unter einem immer weiter steigenden Druck, zwischen zwei Filterbänder gepresst. Der steigende Druck kommt dadurch zustande, dass sich in Arbeitsrichtung die Bandabstände stetig verengen. In der nachfolgenden Hochdruckzone wird der Schlamm durch eine S-Linienführung der beiden Bänder gewalkt. Der Filterkuchen fällt dann schließlich am Ende in eine Auffangvorrichtung. Inzwischen existiert eine Vielzahl an Bandfilterpressen mit mehr oder weniger leicht unterschiedlichen Bauweisen der verschiedenen Hersteller. Hierbei erreichen sie bei mittelmäßig entwässerbaren Schlämmen ein Ergebnis zwischen  18-30 % TR.

 

Die Kammerfilterpressen haben sich bei der Schlammentwässerung durchgesetzt. Diese Maschinen werden diskontinuierlich betrieben. Die eigentlichen Kammern werden jeweils durch zwei beidseitig vertiefte Filterplatten gebildet. Die Schlammzuführung erfolgt über Mittelbohrungen der Filterplatten. Jede Filterplatte besitzt dabei Entlüftungskanäle, Stütznocken, Filtratabzugskanäle und den mittig ausgebohrten Zuführungskanal. Die Filterplatten sind parallel zueinander in langen Reihen angeordnet, und werden beim Pressvorgang durch einen oder mehrere Hydraulikzylinder gegenseitig aufeinander gedrückt. Wird eine gewisse Ablaufmenge an Filtrat unterschritten, so wird der Pressvorgang automatisch beendet. Es gibt unterschiedliche Baugrößen, Betriebsweisen und auch Filterplattengrößen bei Kammerfilterpressen. Bei der Entwässerung von Abwasserschlämmen werden, aufgrund der Geruchsbildung, nur noch geschlossene Filtratablaufsysteme verwendet. Filtrationsdrücke  16 bar sind dabei ausreichend. Ein Restwassergehalt von mindestens 50 % verbleibt jedoch im Filterkuchen.

 

Der wesentliche Unterschied von den Membranfilterpressen liegt in dem anderen Filterplattenaufbau. Hierbei hat jede oder jede zweite Filterplatte eine gerippte undurchlässige Gummimembran, die mit Luft oder meist Wasser unter Druck gesetzt wird. So wird während des Filtrationsvorgangs ein Nachpressen erreicht und der Filtrationsvorgang dadurch abgekürzt. Man erhält damit auch einen Filterkuchen mit geringerer Restfeuchte.

 

In Rahmenfilterpressen werden hingegen Filterplatten ohne Kuchenvertiefung verwendet. Der umlaufende Rahmen der Filterplatte begrenzt somit die Filterkuchendicke. Die Rahmenfilterpressen dienen hauptsächlich zur Abtrennung geringer Feststoffanteile aus Flüssigkeiten, und werden deshalb für die feststoffreichen Abwasserschlämme nicht eingesetzt.

 

Pressfilterautomaten besitzen horizontal angeordnete Filterkammern. Diese sind mit Abpressmembranen ausgestattet. An den Umkehrstellen eines durchlaufenden Bandes werden die Filterkuchen nach dem Pressvorgang abgeworfen. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Entwässerung und Aufbereitung industrieller Schlämme mit hohen Feststoffgehalten. Es weist dabei konstruktive Merkmale von Band- und Kammerfilterpressen auf.

 

Generell eignen sich Filterpressen für alle Konditionierungsverfahren, sowie bei der Forderung hoher Feststoffgehalte oder Entwässerungsgrade. Schwankungen im Entwässerungsverhalten lassen sich durch Erhöhen von Filtrationsdruck und bzw. oder -dauer ausgleichen. Sie sind robuste und betriebssichere Konstruktionen mit hoher Lebensdauer.

 

 

Fliehkraftabscheider trennen mit Hilfe von Zentrifugalkräften Schlammfeststoffe und Wasser. Hydrozyklone und Zentrifugen sind solche Fliehkraftabscheider.

 

Hydrozyklone sind feststehende Geräte, bei denen die Fliehkraft durch eine tangentiale Einleitung des zu entwässernden Klärschlamms erfolgt. Der flüssige Klärschlamm ist bei diesem Verfahren in Bewegung, und trennt sich in das mehr oder weniger saubere Schlammwasser (dem Oberlauf), und dem schwereren Gut inkl. der ungelösten Stoffe (dem Unterlauf). Hydrozyklone sind prinzipiell Klassiergeräte und keine reine Entwässerungseinrichtungen. Häufig werden sie in kommunalen Klärwerken zur Sandabscheidung eingesetzt. Der Grad der Abscheidung ist bei diesen kontinuierlich betriebenen Geräten nicht besonders hoch.

 

Bei den Zentrifugen wird die Fliehkraft mit Hilfe eines umlaufenden Rotors erzeugt. Bedingt durch unterschiedliche Bauweisen, gibt es Siebzentrifugen, Vollmantelzentrifugen, Schälzentrifugen, Doppelkegelzentrifugen, Horizontalzentrifugen und Vertikalzentrifugen. Das grundlegende Prinzip der Abscheidung ist jedoch bei all diesen Zentrifugenarten nahezu identisch. Die Schäl- und Doppelkegelzentrifugen laufen davon allerdings nicht in einem kontinuierlichen Betrieb.

 

Dekanter bzw. Dekantierzentrifungen sind Vollmantelschneckenzentrifugen, und die derzeit gebräuchlichsten Fliehkraftabscheider. Dabei gelangt der zu entwässernde Klärschlamm durch ein zentrisch angeordnetes Einlaufrohr in das Dekanterinnere. Es wird ein Konditionierungsmittel mit in das Einlaufrohr gegeben. Durch die Rotation der Trommel werden Fliehkräfte erzeugt, so dass sich die ungelösten Stoffe an der Trommelinnenseite absetzen. Das Zentrat bildet sich hingegen als ein innen liegender Ring aus. Die Transport- und Austragsschnecke dreht sich etwas schneller als die Trommel, und befördert dabei die Sedimente von der Klär- bzw. Flüssigkeitszone über die Entwässerungs- bzw. Trockenzone bis hin zum Austrag. Der Konus verjüngt sich hierbei auf einen kleineren Durchmesser, als den gegenüberliegenden Wehrscheibendurchmesser. Der einstellbare Wehrscheibenradius ermöglicht eine Steuerung der Klärteichtiefe in der Flüssigkeitszone. Die Dauer der Sedimentation hängt von dieser Klärteichtiefe ab.

 

 

Schnitt durch eine Vollmantelschneckenzetrifuge

 

 

Es gibt noch weitere Formen und Bauweisen von Zentrifugen. Ferner lässt sich sagen, dass mit senkrecht stehenden Röhrenzentrifugen, und ohne Verwendung von Flockungsmitteln, hohe Abscheidegrade von  80-90 %  erreicht worden sind.

 

 

Die Hochleistungsgeräte bzw. -maschinen entstehen fortlaufend durch Verbesserungen und Modifikationen bestehender Verfahren, unter Ausnutzung der neuesten Forschungsresultate in den unterschiedlichsten Fachgebieten. Dabei lassen sich die Entwicklungen in folgende Systemgruppen einordnen:

  • Stempelpressen
  • Hochleistungsbandpressen
  • Hochleistungszentrifugen
  • Membranpressen
  • Kerzenfilter

Diese Verfahren arbeiten alle entweder mit sehr hohen Drücken, oder mit hohen Geschwindigkeiten. Es gibt dabei spezifische Herstellerunterschiede, auch was die Entwässerungsleistung sowie den Energie- und Hilfsstoffverbrauch anbelangt. Vor einer Anschaffung im kommunalen Kläranlagenbereich sind deshalb Leistung und Eignung der unterschiedlichen Systeme zu prüfen, und in Verbindung mit den entstehenden Kosten in einem aktuellen Datenvergleich zu analysieren.

 

Eine kleine Übersicht über Anwendungsbereiche und Leistungen von Verfahren zur Schlammentwässerung wird in Tabellenform in der Literatur Abwassertechnik, 1998, Hosang, W.; Bischof W., 11. Aufl., Teubner Verlag, Stuttgart, Leibzig gegeben.

 


 

Schlammtrocknung

 

 

Die Schlammtrocknung dient zur Entfernung des verbliebenen Außenwassers und eines Großteils an Innenwasser. Chemisch gebundenes Wasser kann mit der Trocknung nicht entfernt werden. Als sinnvoll erweist sich die Schlammtrocknung dann, wenn eine Verbrennungsanlage nachgeschaltet ist. Wird nämlich durch die Klärschlammentwässerung ein nicht ausreichender Feststoffgehalt erzielt, so arbeiten die Verbrennungsanlagen unwirtschaftlich. Es ist dann eine Teiltrocknung angebracht, bei der sich ein  TR von < 85 %  einstellt. Höhere Feststoffgehalte erzielt man bei einer Volltrocknung, in der ein Granulat erzeugt werden muss, um den Brand- und Explosionsvorschriften zu genügen. Vollständig getrockneter Schlamm besitzt nämlich als Brennstoff ungefähr das gleiche Gefährdungspotenzial wie Braunkohle. Sein Heizwert liegt bei ca.  21.000  kJ / kg.

 

Die früher betriebenen Trocknungsanlagen wurden aufgrund hoher Heizkosten später wieder stillgelegt. Inzwischen haben sich die Techniken dahin gehend verbessert, dass sich der Bau dieser Anlagen wieder lohnt. So lässt sch beispielsweise angefallenes Faulgas zur Trocknerheizung für den ausgefaulten Schlamm nutzen, und die Wärmemenge im Brüden1 kann man für die Beheizung des Faulbehälters verwenden. Die Unterscheidung der Trocknungsverfahren kann dabei nach Art der Wärmeübertragung erfolgen:

  • Konvektionstrocknung (direkte Trocknung)
  • Kontakttrocknung (indirekte Trocknung)
  • Strahlungstrocknung

Es gibt noch viele Verfahren, wie Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung und Hochfrequenztrocknung. Diese haben allerdings bei der Volumenreduzierung von Klärschlämmen keine Bedeutung.

 

1 Brüden ist die bei technischen Prozessen (z.B. Trocknen oder Verdampfen) entweichende Luft, die mit Wasserdampf übersättigt ist. Häufig enthält diese Luft auch feste, flüssige oder gasförmige Verunreinigungen.


Die Konvektionstrocknung kann als reine Verdunstungstrocknung bezeichnet werden. Die Wärme wird hierbei direkt aus dem Trocknungsgas (Luft oder Rauchgas) an den zu trocknenden Klärschlamm übertragen, indem er diesen um- bzw. überströmt. Das Trockengut steht also direkt mit dem Wärmeträger in Kontakt. Das Wasser im Schlamm verdunstet dabei. Es wird von dem Trocknungsgas aufgenommen und abgeführt. Diese Konvektionstrockner werden bei der Klärschlammtrocknung am häufigsten eingesetzt:

 

      • Bandtrockner
      • Trommeltrockner
      • Wirbelschichttrockner
      • Etagentrockner
      • Schwebetrockner

 

 

Beim Bandtrockner wird der zu trocknende Klärschlamm auf laufende Förderbänder gegeben, die dann den Trocknungsraum langsam durchlaufen. Im Raum werden dann die Trocknungsgase im Kreuzgegen- oder Kreuzgleichverfahren über das Trocknungsgut geführt. Es wird damit eine maximale Wasseraufnahme der Trocknungsgase erreicht. Es gibt auch neuartige Bandtrockner, die mit vergleichsmäßig niedrigen Temperaturen  < 150° C  betrieben werden. Dabei wird ein perforiertes Förderband mit  6-8 mm  dicken Klärschlammwürstchen beschickt. Die lose Schüttung kann somit von den Trocknungsgasen auch einfach durchströmt werden. Dies beschleunigt natürlich den Trocknungsvorgang.

 

Trommeltrockner sind robuste und meist einfache Konstruktionen. Der Klärschlamm wird dabei in ein horizontal liegendes, zylindrisches Rohr gegeben, das langsam rotiert und zum Austrag hin leicht geneigt ist. Der Verfahrensaufbau benötigt keine feuerfeste Ausmauerung. Bei einer Verweilzeit von  30-60 min, wid der zu trocknende Schlamm durch die eingebauten Rieselvorrichtungen mehrfach umgelagert. Es gibt andere Trommeltrockner, die drei ineinander liegende, längsgerippte Rohre verwendet. Dadurch wird einerseits der zu trocknende Klärschlamm umgelagert, andererseits erfolgt damit eine zweifache Umlenkung von 180°. Neuere Trommeltrockner verwenden in ihrer Kreislaufführung den Brüden als Wärmeträger. Hierdurch wird der Gefahr einer Klärschlammentzündung vorgebeugt, und man vermeidet den unerwünschten Austritt von Gerüchen und Wasserdampf aus dem Schornstein.

 

Der Klärschlamm wird beim Wirbelschichttrockner durch von unten eingeblasene Heißluft, Umluft oder Brüden, in Schwebe gehalten. Er wird dabei, ggfs. durch die Rückführung von Trockengut, so aufbereitet, dass er wirbelfähig wird. Das Trockengut wird hierzu zum Granulator rückgeführt, wo es mit feuchtem Schlamm vermischt wird. Es gibt Verfahrensvarianten, bei denen zusätzlich beheizte Rohre oder Platten im Wirbelbereich eingebaut sind. Diese werden von Dampf oder Thermalöl durchströmt und verbessern somit die Verdampfung des Schlammwassers.

 

In einem Etagentrockner befinden sich unterschiedlich hoch angeordnete Ebenen. Diese horizontalen, kreisrunden Flächen besitzen wechselseitig innen und außen angebrachte Öffnungen. Der zu trocknende Klärschlamm wird dabei in die oberste Ebene verbracht. Mit Hilfe von horizontal arbeitenden Abstreifern, wird er dann langsam durch die Etagenöffnungen geschoben, wobei dieser schließlich in der jeweilig darunter liegenden Ebene liegen bleibt. Die Führung der Trocknungsgase erfolgt hierbei im Gleich- oder Gegenstrom. Allerdings wird diese Art Trockner kaum noch zur Schlammtrocknung verwendet. Heute sind hingegen, die in der Verbrennung verwendeten, Drehetagenöfen hierfür sehr gebräuchlich.

 

Beim Schwebetrockner erfolgt die Verdunstung des Schlammwassers in einem aufsteigenden Rauchgasstrom. Der vorentwässerte Schlamm wid dabei im Ofenraum in Schwebe gehalten. Damit der Schlamm nicht mehr klebt, wird er vor Eingabe mit dem ein- bis dreifachen seiner Trockenmenge gemischt. Wie bei den meisten anderen Trockenverfahren, existieren auch hier unterschiedliche Verfahrensvarianten.


Bei der Kontakttrocknung steht dagegen das Trockengut nicht direkt mit dem Wärmeträger in Kontakt. Der Wärmeträger (Thermalöl, Dampf, etc.) beheizt hier vielmehr eine Fläche, auf der sich die zu trocknende Klärschlammmenge befindet. Durch die Erhitzung des Schlammes über den Siedepunkt von Wasser hinaus, verdampft dieses Wasser in die Umgebungsluft, und wird mit ihr zusammen abgeführt. Deshalb kann man die Kontakttrocknung auch als reine Verdampfungstrocknung bezeichnen. Ihr spezifischer Wärmebedarf ist hierbei gering, und es tritt beim Verdampfungsvorgang nur ein kleiner Brüden- und Abgasstrom auf. Die hauptsächliche Menge an Brüden ist wieder kondensierbar, und ist somit für die Wärmerückgewinnung nutzbar. Schwankungen im Klärschlammaufbau wirken sich auf den Betrieb kaum aus. Dies sind wohl die bekanntesten Verfahren mit Kontakttrocknung:

 

      • Scheibentrockner
      • Dünnschichttrockner
      • Schaufeltrockner
      • Schnecken-Wärmetauscher

 

Ein Scheibentrockner besteht aus einem feststehenden, beheizten Gehäuse. In dem horizontal liegenden Rundgehäuse rotiert eine hohle Welle mit druckfesten Hohlscheiben. Dort wird ein Wärmeträger (Dampf oder Thermalöl) durchgeleitet. Das Gehäuse des Trockners wird über einen Heizmantel ebenfalls mit dem Wärmeträger beheizt. Der zu trocknende Klärschlamm wird dabei von oben in den Trockner gegeben. Damit dieser sich nicht an der rotierenden Welle festsetzt, sind am Gehäuse Schaber angebracht. Jede Hohlscheibe besitzt eiine Schaufel für die Durchmischung und den Weitertransport des Trockenguts.

 

Die Dünnschichttrockner haben einen oder mehrere Zylinder, die horizontal liegend angeordnet sind. Die Zylinder besitzen dabei einen Heizmantel, der vom Wärmeträger durchströmt wird. Im Innern dieser beheizten Hohlzylinder rotiert eine Welle mit Misch- und Förderelementen. Der fließfähige Klärschlamm wird am Zylinderboden mit Hilfe einer Eintragsschnecke eingebracht. Die Misch- und Förderelemente schaben nun den zu trocknenden Schlamm in einer dünnen Schicht, auf der Innenwand des Rohrzylinders entlang, zum gegenüberliegenden Zylinderboden. Dafür darf der Klärschlamm nur mäßig vorentwässert werden. Es lassen sich mit diesem Verfahren rund  75 % TR  erreichen.

 

Beim Schaufeltrockner berührt der Klärschlamm die heiße Innenwand einer doppelwandigen Wanne. Die Doppelwand der Wanne wird dabei von dem Wärmeträger (Thermalöl oder Dampf) durchströmt. Der zu trocknende Klärschlamm wird von Transportschaufeln umgewälzt, und dann schließlich zur Ausfallöffnung hin befördert. Die Transportschaufeln reinigen sich während des Umwälzvorgangs laufend an stationären Abstreifern. Der Brüden wird, wie bei den meisten Verfahren, oben abgesaugt.

 

Schnecken-Wärmetauscher funktionieren ähnlich dem Verfahren der Scheibentrockner. Allerdings besitzen sie zwei horizotal liegende Hohlschnecken, die von innen mit dem Wärmetauschmittel (Thermalöl oder Dampf) durchströmt werden. Der zylindrische Trog kann ebenfalls beheizt werden. Die Schnecken, mit speziell geformten Schneckenprofil, greifen beim Trocknungsvorgang ineinander. Dadurch reinigen sie sich selbst. Das Verfahren eignet sich deshalb auch für Klärschlämme, die zum Kleben und Anbacken neigen. Die Zugabe des Klärschlamms erfolgt von oben und das Trockengut wird am Ende der Schnecke nach unten ausgetragen. Die Verdampfungsleistung hängt dabei von der Verweilzeit des Klärschlamms im Trockner ab, welche direkt über die Drehzahl der Schnecken steuerbar ist.


 

 

In der Abwassertechnik gibt es oft auch Kombinationen von Anlagen bzw. Verfahren, wie z.B. Faulung mit Trocknung, Trocknung mit Verbrennung, oder Trocknung im Kraftwerksverbund.

 

Ferner sind vielmals mechanische und thermischeTrocknung in einer Maschine intergriert. So z.B. in Hochleistungszentrifugen mit Konvektionstrocknung, Kammerfilterpressen mit intergrierter Kontakttrocknung, oder Membranfilterpressen mit Dampfdruckentwässerung. Dies ist nur ein kleiner Überblick an den möglichen Variationen von Verfahren und deren Anordnungen. Nachfolgend wird eine kleine Übersicht, über die Arbeitsbereiche mancher Trocknertypen, gegeben:

 

 

Arbeitsbereiche ausgewählter Trocknertypen

 

 

Bei der Kaltlufttrocknung handelt es sich um einen solchen Verfahrensverbund. Zunächst wird der Nassschlamm mit Polyelektrolyten geflockt. Danach werden ihm  20-200 %  seines Feststoffgewichtes an gemahlenem Trockengut beigemischt, wodurch sich die Entwässerungseigenschaften verbessern. Im Anschluss folgt die Entwässerung mit einer Hochdruckbandpresse. Es werden dabei  40-60 % TR  erreicht. Der Presskuchen wird dann zu ca. 5 mm großem Granulat zerkleinert, und in einer 3-5 cm dicken Schicht auf einem Siebband verteilt. Das Siebband läuft schließlich durch einen Trocknungsschacht, in dem die Umgebungsluft das Siebband und die Granulatschüttung durchströmt. Aufgrund von kurzen Diffusionswegen und der großen spezifischen Oberfläche des Granulats, verdunstet die Feuchtigkeit sehr schnell. Bei diesem Verfahren ist die erforderlich Energiemenge, mit 75-80 W je kg verdunsteter Wassermenge, sehr gering. Dies liegt an dem geringen Durchströmwiderstand, den der granulierte Klärschlamm aufweist.

 

Global gesehen, ist jedoch die arbeits- und flächenintensive natürliche Trocknung in Trockenbeeten am weitesten verbreitet. Diese Möglichkeit der Trocknung spielt in Industrienationen, aus Gründen des großen Platzbedarfs, der Geruchsbildung, sowie der Ästhetik, kaum mehr eine Rolle. Dennoch ist dieses natürliche Entwässerungsverfahren insbesondere in Ländern der dritten Welt interessant. Ihr Aufbau wurde bereits erläutert. Es bleibt allerdings noch zu erwähnen, dass fest im Boden eingelassene Sickerdome Probleme bei der maschinellen Räumung der Beete bereiten. Um dies zu umgehen, können aber die Mönche nur locker auf die Dränageleitungen aufgesetzt werden. Das Räumgerät nimmt diese dann einfach bei der Räumung des getrockneten Schlamms mit. Später werden die Sickerdome einfach wieder aufgestellt. Die natürliche Trocknung in Trockenbeeten erzeugt weniger Entropie, als alle anderen Verfahren zur Trocknung von Klärschlamm.


 

 

Bei der solaren Trocknung absorbiert der, auf Bandfilterpressen vorentwässerte, Klärschlamm die einfallende Strahlung der Sonne. Dabei erwärmt er sich mehr, als die ihn umgebende Luft, und es entsteht eine Dampfdruckdifferenz zwischen dem warmen Schlamm und der Umgebungsluft. Die Dampfdruckdifferenz ist also für die Trocknung des Klärschlamms verantwortlich. Das Wasser wird von der Luft aufgenommen und abtransportiert. Der partielle Wasserdampfdruck hängt dabei nur von der absoluten Luftfeuchte ab. Mit zunehmend trockener Luft und zunehmend wärmerem Schlamm, steigt die Trocknungsleistung. Der Verfahrensaufbau besitzt die Form eines Gewächshauses, allerdings mit einem asphaltierten Untergrund. In der Mitte dieses Gewächshauses befindet sich oben ein Abluftkamin, in der die feuchtwarme Luft mit Hilfe von Ventilatoren abgesaugt wird. Eine Wende- und Fördermaschine aktiviert durch ihre intensive Belüftung die Mikroorganismen zur Kompostierung. So werden anaerobe Zonen vermieden und es entstehen keine Faulgerüche. Meist wird dem Klärschlamm Sägemehl beigemischt. Dadurch wird der, bei der Kompostierung entstehende, Erwärmungseffekt erhöht, und es findet eine Hygienisierung des Gemisches statt. Der Energiebedarf für Wendeeinrichtung und Ventilatoren beträgt dabei nur 20-30 kWh je t Wasserentzug. Mit diesem Verfahren wird ein Gehalt von 70-90 % TR erreicht. Die Trocknungszeit ist allerdings von den Tages- und Jahreszeiten anhängig.

 

 

Wasseraustrag als Funktion der jahreszeitlichen Einstrahlung einer solaren Trocknungsanlage

 


 

Schlammentseuchung

 

Durch die Schlammentseuchung wird der Klärschlamm hygienisiert. Diese Hygienisierung stellt ein alternatives Behandlungsverfahren für den Rohschlamm dar. Im Rohschlamm der Kläranlage sind aus dem Einzugsgebiet alle Arten an Krankheitserregern in konzentrierter Form enthalten. In nachfolgender Tabelle sind beispielhaft einige, im Klärschlamm zu erwartende, Arten aufgeführt:

Gruppe der Krankheitserreger

Beispiele für Vertreter der Gruppe





Bakterien

Salmonellen

Clostridien

Pseudomonaden

Enterobacter

Escherichia Coli



Parasiten

Protozoen

Cestoden

Nematoden



Viren

Enteroviren

Adenoviren

Im Klärschlamm zu erwartende Krankheitserreger

 

 

Durch diese pathogenen Keime kann, bei entsprechender landwirtschaftlicher Klärschlammnutzung, das Wohl der Allgemeinheit gefährdet werden, falls auf eine Desinfektion verzichtet wurde. Durch eine Schlammentseuchung wird jedoch die Kette der möglichen Infektionswege unterbrochen.

 

 

Mögliche Infektionswege durch Klärschlamm oder Abwasser

 

 

Die neue Klärschlammverordnung stellt nur indirekt seuchenhygienische Anforderungen an den Klärschlamm, indem sie die Aufbringungszeiten regelt, und auch gänzliche Ausbringungsverbote erteilt. Ein vorab als seuchenhygienisch unbedenklich beurteilter Klärschlamm, wirkt sich deshalb qualitätssteigernd auf dessen Vermarktung aus. Er wird dadurch auch in der Landwirtschaft besser akzeptiert. Prinzipiell lässt sich eine Desinfektion des Schlammes erreichen durch:

      • Erhitzung
      • pH-Wert-Verschiebung
      • Bestrahlung

Für alle diese Möglichkeiten ist eine jeweilig angepasste Dauer der Einwirkung Voraussetzung für den Erfolg der Entseuchung. Die Verfahren zur Schlammentseuchung können unterteilt werden in:

          • Flüssigschlammentseuchung
          • Entseuchung entwässerter Klärschlämme

Die Verfahrensauswahl sollte immer auf den konkreten Fall ausgerichtet sein und es sind die maßgeblichen betriebstechnischen und wirtschaftlichen Aspekte mit zu berücksichtigen. Bei den Verfahren selbst, ist darauf zu achten, dass sich keine sog. Nester der Rekontaminierung bilden können. Diese Stellen werden vermieden, indem gröbere Schlammpartikel auf Durchmesser < 5 mm maschinell zerkleinert werden. Ferner sollten bei allen Verfahren eine gemeinsame Nutzung von Anlagenteilen vermieden werden. Dies erreicht man, indem die kontaminierte Zulaufseite anlagentechnisch streng von der entseuchten Ablaufseite getrennt wird.


 

 

Die Verfahren zur Flüssigschlammentseuchung lassen sich einteilen in:

      • Kalkhydratbehandlung
      • ATS-Verfahren
      • duale biologische Schlammstabilisierung
      • Schlammpasteurisierung
      • andere Verfahren:
                • Entseuchung durch Bestrahlung mit  γ - Strahlen
                • thermische Konditionierung in beheizten Druckreaktoren
                • Einsatz anderer Desinfektionsmittel als Kalk
      • neuere Entwicklungen:
                • zweistufige anaerob-thermophile Schlammstabilisierung mit nachfolgender anaerob-thermophiler Faulung
                • anaerob-mesophile Schlammfaulung mit nachgeschalteter aerob-thermophiler Schlammstabilisierung (ATS-Stufe)

Bei der Kalkhydratbehandlung wird dem Flüssigschlamm Kalkhydrat bzw. Löschkalk (Ca(OH)2), meist in Form von Kalkmilch, zugegeben. Die Kalkmilch lässt sich einfach und gleichmäßig in den Klärschlamm einmischen und der pH-Wert steigt an. Für den am Anfang erforderlichen pH-Wert von  12,5 ± 0,3  wird eine Kalkhydratmenge von  7-15 kg / m3  benötigt. Das Klärschlamm-Kalkgemisch verweilt dann mindestens drei Monate in Zwischenspeichern. Während dieser Einwirkungsdauer darf kein neuer Schlamm hinzugegeben werden. Dadurch sind, für den kontinuierlichen Betrieb, mehrere Zwischenspeicher aus ammoniak- und alkalibeständigem Material notwendig. Das Verfahren ist, bau- und betrieblich gesehen, nicht aufwändig, und eignet sich für kleine bis mittelgroße Kläranlagen. Wird der Kalk vor der Entwässerung zugegeben, so dient er zur Konditionierung des Schlammes.

 

Die Grundlagen vom ATS-Verfahren wurden bereits bei den Verfahren zur Schlammstabilisierung erläutert. Deshalb wird hier nur kurz auf die wesentlichen Faktoren bzgl. der Schlammentseuchung eingegangen. Neben der Erwärmung, durch die aeroben und exothermen Stoffwechselvorgänge der Mikroorganismen, tritt bei den Abbauprozessen auch ein Anstieg des pH-Wertes auf über 8 auf. Da für die Hygienisierung eine Mindestaufenthaltszeit von fünf Tagen erforderlich ist, sollte bei der Anlagenplanung eine Hintereinanderschaltung  zweier gleich großer Reaktorbehälter berücksichtigt werden. Damit wird einem kontinuierlichen Betrieb Rechnung getragen. Nochfolgend sind die zur Entseuchung erforderlichen Einwirkzeiten, in Abhängigkeit von der Temperatur, angegeben:  

  • 23 Stunden bei 50° C, oder
  • 10 Stunden bei 55° C, oder
  •   4 Stunden bei 60° C

Während der Einwirkzeit darf natürlich kein frischer Klärschlamm zugegeben werden. I.d.R. eignet sich das ATS-Verfahren für Kläranlagen mit  10.000 - 50.000 EW. Die Abluft wird mit Biofiltern ausgewaschen.

 

Die duale biologische Schlammstabilisierung wurde ebenfalls bereits erläutert. Allerdings werden hier, bzgl. der Verfahren zur Entseuchung, andere Bedingungen fomuliert. So wird für die Vorstufe entweder die Vorpasteurisierung, oder eine aerob-thermophile Einwirkzeit von mindestens vier Stunden bei  ≥ 60°C verlangt. Für die anaerobe Nachstufe sollen Prozesstemperaturen von  ≥ 30° C  eingehalten werden. Dabei wird die Vorstufe nur für relativ kurze Aufenthaltszeiten ausgelegt. Dies soll den Abbau der organischen Trockenmasse begrenzen. Ist nach der Vorstufe noch genügend organische Trokenmasse vorhanden, so erfolgt auch in den nachgeschalteten Faulbehältern eine gute Methanproduktion. Dieses Verfahren ist auch für Kläranlagengrößen  > 100.000 EW einsetzbar. Es findet auch hier eine Abluftreinigung mit Biofilter, Wäscher und Abwasserbehandlungsanlage statt.

 

Bei allen Verfahren zur Schlammpasteurisierung wid der Rohschlamm unter Wärmezufuhr erhitzt. Dabei werden Temperaturen zwischen  65-100° C  mindestens 30 Minuten lang gehalten. Es werden heute nur noch Anlagen zur Vorpasteurisierung eingesetzt, wodurch die Gefahr einer Rekontaminierung des Schlammes durch die nachfolgenden Faulräume deutlich vermindert wird. Dies liegt daran, dass im Faulraum die erwünschten Bakterien in großer Zahl vorhanden sind. Diese bauen dann die gelösten Stoffe im Klärschlamm sehr schnell ab. Den unerwünschten pathogenen Keimen steht somit innerhalb kürzester Zeit keine Nahrung mehr zur Verfügung, und  sie können sich nicht mehr vermehren. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass der gesamte Klärschlammanfall hygienisiert werden muss. Es sind nachfolgende Kombinationen von Enwirkdauer und Temperatur möglich:

  • 25 min bei 70° C, oder
  • 20 min bei 75° C, oder
  • 10 min bei 80° C

Höhere Temperaturen können durchaus verwendet werden, jedoch sollte die Einwirkdauer mindestens  10 Minuten betragen. Es gibt hierzu zahlreiche verschiedene Verfahren, wie z.B. MTS-Verfahren, Dampfeinpressverfahren, Alfa-Laval-Verfahren und Tauchbrennerverfahren. Die Vorpasteurisierung ist bei  > 10.000 EW  wirtschaftlich auf Kläranlagen einsetzbar. Die Nachpasteurisierung, die eine Pasteurisierung von Faulschlamm bedeutet, erzeugt hingegen bei Temperaturen von 70° C gelöste organische Stoffe. Diese bieten den pathogenen Keimen eine reichhaltige Nahrungsgrundlage und der Klärschlamm verkeimt wieder. Die Nachpasteurisierung wird deshalb nicht mehr angewandt.


 

 

Es gibt folgende Verfahren für die Entseuchung entwässerter Schlämme:

      • Behandlung von Klärschlamm mit Branntkalk
      • Kompostierung von Klärschlamm in:
                      • Mieten, oder
                      • Bioraktoren

Die Klärschlammbehandlung erfolgt bei der Behandlung von Klärschlamm mit Branntkalk durch die Zugabe von Kalziumoxid  (CaO). Dieser ungelöschte Kalk reagiert exotherm mit dem im Klärschlamm enthaltenen Wasser, und erwärmt dabei das Gemisch auf Temperaturen zwischen  55-70° C. Die Hygienisierung setzt dabei einen anfänglichen ph-Wert von 12,5 ± 0,3  voraus. Die Temperatur muss dabei im gesamten Gemisch mindestens  55° C  betragen, und das für eine Mindestdauer von zwei Stunden. Die benötigte Kalkmenge hängt von den Schlammeigenschaften ab, und beträgt  25- 30 %  der Schlammtrockenmasse. Die entstehenden Ammoniakdämpfe sind zu behandeln bzw. schadlos abzuführen. Das Verfahren ist für alle Kläranlagengrößen geeignet.

 

Bei der Mietenkompostierung von Klärschlamm wird der entwässerte Klärschlamm mit Strukturmaterial gemischt. Durch die Beimischung von Stroh, Sägespäne oder Fertigkompost erreicht man die notwendigen Wassergehalte von  40-60 %  im Mischgut. Die Entseuchung erfolgt dabei durch die Temperaturerhöhung, infolge der aeroben mikrobiellen Rotteprozesse. Ferner tragen antibiotische Stoffwechselprodukte zur Hygienisierung bei. Damit ein einwandfreier Kompostierungsablauf gewährleistet werden kann, ist für die ausreichende Belüftung der Mieten zu sorgen. Diese kann durch Umsetzen der Mieten und bzw. oder über eine Zwangsbelüftung erfolgen. Für eine vollständige Mischgutentseuchung sind in der gesamten Kompostmiete Temperaturen von  ≥ 55° C  erforderlich, bei einer Mindesteinwirkdauer von drei Wochen. Das Verfahren eignet sich besonders für kleinere bis mittlere Kläranlagengrößen.

 

Für die Kompostierung von Klärschlamm in Bioreaktoren verwendet man wärmegedämmte, zwangsbelüftete zylindrische Behälter. Diese können je nach Hersteller in Etagen unterteilt sein. Bei diesem Rotteverfahren wird ebenfalls der entwässerte Klärschlamm mit Strukturmaterial, wie zB. Sägemehl, Sägespäne oder Baumrinden vermischt. Man erreicht somit einen im Mischgut erforderlichen Wassergehalt von  < 70 %. Das Mischgut wid von oben her flächig im Bioreaktor verteilt, und durchläuft ihn von oben nach unten. Das Mischgut soll dabei mindestens zehn Tage lang, bei einer permanenten Temperatur von ≥ 55° C,  im Reaktorbehälter verweilen. In dieser Zeit soll eine über 48 Stunden dauernde heiße Phase mit einer Mindesttemperatur von  65° C  im Reaktor ablaufen. Damit eine vollständige Entseuchung sichergestellt werden kann, folgt anschließend eine zweite Rottestufe als Nachrotte. Diese Nachrotte kann dabei in einem zweiten Bioreaktor, bei einer Rottedauer von zwei Wochen, erfolgen. Ferner ist auch eine Nachrotte in Form von Mieten oder Haufen möglich. Für den Kompost werden qualitätsverbessernde Nachrottezeiten von zwei bis drei Monaten empfohlen. Erfolgt die Nachrotte als Haufen oder Mieten, so ist zur ausreichenden Belüftung eine wöchentliche Umschichtung notwendig. Das Verfahren ist für größere Anlagen gut geeignet.

 


 

Eine Übersicht über die Entseuchungsverfahren und deren Parameter wird in der Literatur ATV-Handbuch Klärschlamm, 1996, 4. Aufl., Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin, gegeben.

 

Andere Verfahren zur Schlammentseuchung, insbesondere Neuentwicklungen, sind nach betriebstechnischen und wirtschaftlichen Aspekten zu wählen, und besonders bzgl. ihrer seuchenhygienischen Unbedenklichkeit zu untersuchen.

 


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