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Entsorgungswege für Klärschlamm

 

 

Klärschlämme aus Abwasserbehandlungsanlagen sind nach den KrW/AbfG Abfälle. Grundsätzlich sind Abfälle nach diesem Gesetz,

      1. zu vermeiden, insbesondere durch Verminderung ihrer Menge und Schädlichkeit,
      2. stofflich zu verwerten, oder zur Gewinnung von Energie zu nutzen (enegetische Verwertung)

Heute können für den Klärschlamm nachfolgend dargestellte Entsorgungswege eingeschlagen werden. Herbei werden die Akteure, die an der Klärschlammentsorgung beteiligt sind, ebenfalls aufgeführt.

 

 

Klärschlammentsorgungswege und Akteure der Entsorgung

 

 

 

Nach den bisher aktuellsten Daten nutzte man im Jahr 2001 folgende Entsorgungswege. Dabei bezieht sich der dargestellte bundesdurchschnittliche Klärschlammverbleib auf den gesamten Klärschlammanfall (im Jahr 2001) von rd. 2,43 Mio. t TM.

 

 

Klärschlammverbleib in Deutschland für das Jahr 2001  (Quelle: StatBA, 2003)

 

 

 

Die derzeit möglichen Verwertungs- bzw. Entsorgungspfade für Klärschlamm lassen sich unterteilen in:

    • Stoffliche Verwertung
              • landwirtschaftliche Vewertung
              • Verwertung im Landschaftsbau
    • Verbrennung
          • energetische Verwertung mit Klärschlamm als Ersatzbrennstoff
          • thermische Behandlung zum Zwecke der Beseitigung

 

Landwirtschaftliche Verwertung

 

Die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm als Sekundärrohstoffdünger, ist ein sehr bedeutender Verwertungspfad, der aufgrund der tatsächlichen Weiterverwertung von Rohstoffen dem KrW/AbG bevorzugt entspricht. Die gesamte landwirtschaftliche Klärschlammmenge in 2003, und deren Zunahme von 1991 bis 2003, sind nachfolgend dargestellt:

 

 

Verwertung von Klärschlamm in der Landwirtschaft  (Quelle:  BMU, 2005)

 

 

 

Es sind bei der Verwendung von Klärschlamm auf landwirtschaftlichen Flächen unbedingt die Vorschriften der AbfKlärV zu befolgen, und deren Grenzwerte einzuhalten. Die Nährstoff- und Düngungseigenschaften von Klärschlamm sind mit denen von Wirtschaftdüngern vergleichbar.

 

 

 

Blei

Cadmium

Chrom

Kupfer

Nickel

Quecksilber

Zink

AbfKlärV

900

10

900

800

200

8

2500

BioAbfV

100

1

70

70

35

0,7

300

EU-Ökoland-BauV

45

0,7

70

70

25

0,4

200


Aktuelle Grenzwerte verschiedener Düngemittel in  mg / kg TM  (Quelle: BMU & BMVEL, 2002)

 

 

 

Für die Landwirte ist deshalb diese Düngungsart günstig, da sie Kosten für die Grunddüngung einsparen. Es muss aber beachtet werden, dass nicht alle Lebensmittelhersteller Produkte von klärschlammgedüngten Anbauflächen abnehmen. Eine Verwendung von Klärschlamm ist ferner nur dort sinnvoll, wo auch landwirtschaftliche Flächen mit entsprechendem Nährstoffbedarf und geografisch günstiger Entfernung zur Verfügung stehen. Schließlich sind die angebauten Produkte nährstoffgerecht zu versorgen und es soll auch kein Klärschlammtourismus entstehen. Nicht nur der Transport, sondern auch die Boden-und Klärschlammuntersuchungen, verursachen Kosten. Diese hat der Klärwerksbetreiber, neben den Zahlungen in den gesetzlichen Klärschlammentschädigungsfont, zu übernehmen. Aus eben genannten Gründen werden in den einzelnen Bundesländern prozentual unterschiedliche hohe Anteile an Klärschlamm landwirtschaftlich verwertet. 

 

 

Landwirtschaftliche Klärschlammverwertung der Bundesländer in 2003  (Quellen: Länderberichte)

 

Aus Datenmangel konnten hier leider nur 10 Bundesländer berücksichtigt werden. Dennoch lassen sich die unterschiedlich hohen Verwertungsintensitäten sehr gut erkennen.

 

 

 

Die BSE-Problematik hat sicherlich zu einer Zurückhaltung bei der landwirtschaftlichen Verwertung von Klärschlamm geführt. Genauer betrachtet ist dies auch verständlich, da diese Prionen nur sehr schwer eliminiert werden können. Diese Krankheitserreger erzeugen die bovine spongiforme Enzephalopathie (BSE), und sind gegen anaerobe Prozesse unempfindlich. Die Anzahl der BSE-Fälle ist zwar rückläufig, liegt aber in Deutschland immerhin noch bei durchschnittlich 60 Fällen pro Jahr.

Diese Gefährdung ist nicht zu unterschätzen, und deshalb bereits im Vorfeld zu vermeiden. Dies kann geschehen, indem BSE-Schnelltests eingesetzt werden. Somit gelangen infizierte Rinder überhaupt nicht in die Schlachtung. Auch eine gesonderte Behandlung von Abwässern aus Schlachthäusern oder Tierkörperbeseitigungsanlagen ist möglich. Letztlich lässt sich sogar der Abwasserzufluss der kommunalen Kläranlagen auf BSE-Erreger untersuchen. Es gibt also durchaus Möglichkeiten eine Kontamination von Böden, durch mit BSE-Erreger infinziertem Klärschlämmen, zu vermeiden. Eine Reinfektion von Rindern wird somit verhindert. Die größere Gefahr geht sicherlich von den organischen Düngemitteln aus, die Tiermehl oder andere Tierprodukte enthalten. Das Aufbringen von Klärschlamm auf Dauergrünland ist nach der AbfKlärV ohnehin verboten.

 

Es werden vermehrt Untersuchungen zu den maximal zulässigen Schadstoffanteilen im Klärschlamm durchgeführt. Nachfolgend sind die Grenzwertvorschläge der EU für die organischen Schadstoffe angegeben:

 

Parameter

AbfKlärV  [mg/kg TS]

Entwurf EU-Richtlinie 2000  [mg/kg TS]

AOX

500

500

LAS

 

2600

DEHP

 

100

NPEO / NP

 

50

Summe 9 PAK

 

6

Summe 7 PAK

0,2 je Komponente (für 6 Komponenten)

0,8

PCDD / PCDF  [ng TE/ kg TS]

100

100


 

Eu-Grenzwertvorschläge für organische Schadstoffe  (Quelle: UBA, 2004)

 

AOX = adsorbierbare organische Halogenverbindungen

DEHP = Di-(2-ethylhexyl)phthalat

LAS = lineare Alkylbenzolsulfonate

NP = Nonylphenol

NPEO = Nonylphenolethoxylate

PAK = polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe

PCDD = polychlorierte Dibenzodioxine

PCDF = polychlorierte Dibenzofurane


 

 

Die Hauptbestandteile des Klärschlamms sind organischer Kohlenstoff, die Nährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P), sowie Kalzium (Ca), Silizium (Si) und Eisen (Fe). Der organische Stoffanteil der Trockenmasse (TM) schwankt dabei, je nach Abwasserherkunft, Klärschlammbehandlung und/oder Faulungsgrad, zwischen 45 % und 95 %. Bisher wurden 300 organische Verbindungen im Klärschlamm nachgewiesen, für deren Vorkommen i.d.R. anthropogene Aktivitäten verantwortlich sind. Seit 1989 sind die Konzentrationen von PCDD/PCDF, PCB und AOX deutlich zurückgegangen. Es kann allerdings vorkommen, dass manche Grenzwerte im Klärschlamm vereinzelt überschritten werden. Diese Klärschlämme sind natürlich von einer landwirtschaftlichen Verwertung auszuschließen. Eine kleine Übersicht an relevanten organischen Schadstoffen im Klärschlamm findet sich in Form der folgenden Tabelle:

 

Gruppe I

Gruppe II

Gruppe III

Gruppe IV

Schadstoffe, die aufgrund ihrer Umwelteigenschaften und der Gehalte im Klärschlamm als relevant angesehen werden

Schadstoffe, die aufgrund ihrer Umwelteigenschaften und der Gehalte im Klärschlamm als nachrangig relevant angesehen werden

Schadstoffe, über deren Umwelteigenschaften und/oder deren Gehalte im Klärschlamm noch Informationsbedarf besteht

Die Stoffgemische wurden bewertet, konnten aber keiner der vorstehenden Kategorien zugeordnet werden

PCDD / PCDF

Toluol

Clofibrinsäure

Koplanare PCB

AOX

1,4 - Dichlorbenzol

Chlorparaffine

EOX

PCB

1,2,4 - Dichlorbenzol

EDTA

Fluortenside

Benzo(a)pyren

Hexachlorbenzol

Moschusxylol

Mineralölkohlenwasserstoffe

LAS

1,1,1 - Trichlorethan

Tris-(2-chlorethyl)-phosphat

PAK

Nonylphenol

Tetrachlorethen PER

Decabromdiphenylether

POX

Tributylzinnoxid

DDT, DDD, DDE

Pentabromdiphenylether

Textilhilfsstoffe

DEHP

Lindan

Octabromdiphenylether

Glykopeptide

 

2,4 - Dichlorphenol

2,4,6 - Trichlorphenol

 

 

Pentachlorphenol

2,4 - Dimethylphenol

 

 

Ugilec

Ethinylöstradiol

 

 

Bromophosethyl

Polyacrylsäure-Na-Salz (anionisch)

 

 

Siliconöl

Polyacrylamide (kationisch)

 

 

Phenol

DNBP

 

 

Relevanz von Stoffen und Stoffgruppen im Klärschlamm  (Quelle:  UBA-FB 000495, 2004)

 

 

 

Es wurden auch bodenartbezogene Grenzwertvorschläge, in Bezug auf Schwermetalle, für unterschiedliche Düngemittel aufgestellt: 

 

 

Auf Bodenarten bezogene Schwermetallgrenzwerte für verschiedene Düngemittel (BMU & BMVEL, 2002)

 

 

 

Inzwischen ist eine klare Tendenz zu schärferen Grenzwerten erkennbar. So fordern die Bundesländer Bayern und Baden-Württemberg bereits seit etwa vier Jahren ein generelles Ausbringverbot für Klärschlamm auf landwirtschaftliche Flächen. In Anbetracht er dortigen Anzahl an BSE-Vorfällen ist dies einerseits verständlich. Andererseits haben die beiden Bundesländer noch in 2003 zusammen 801 t TS an Klärschlamm nach Brandenburg zur landwirtschaftlichen Verwertung abgegeben, wobei es das Jahr zuvor nur 97 t TS waren. Dies mag vermutlich an den damals zu geringen anderen Entsorgungskapazitäten gelegen haben. Allerdings kann hierfür nicht die Schwermetallbelastung der Klärschlämme verantwortlich gemacht werden, da diese bereits seit Jahren mehr oder minder stark rückläufig sind. Ausgehend vom Jahr 1977 ist nachfolgend erkennbar, um wieviel Prozent sich die Schwermetallgehalte im Klärschlamm bis zum Jahr 2003 reduziert haben.

 

 

Reduktion von Schwermetallgehalten im Klärschlamm (Quelle: BGK, 2005)

 

 

Sollte sich jedoch dieser Trend zu immer extremeren Grenzwerten weiter fortsetzen, so müssen zukünftig andere Möglichkeiten der Klärschlammverwertung erschlossen und genutzt werden. Die von der EU bis 2025 geforderten Grenzwerte werden aber derzeit in der Bundesrepublik Deutschland problemlos eingehalten. Deshalb ist in naher Zukunft nicht mit einer Grenzwertverschärfung zu rechnen.


 

 

Verwertung im Landschaftsbau

 

Die Verwertung von kommunalen Klärschlämmen im Landschaftsbau hat in den 90er Jahren an Bedeutung gewonnen. Hierbei soll das organische Kohlenstoffgerüst des Schlammes als Grundlage zur Herstellung von Bodensubstraten genutzt werden. Diese Substrate werden zur Rekultivierung von Halden und Tagebauflächen verwedet, und u.a. hauptsächlich in Sachsen-Anhalt, Thüringen und Brandenburg großflächig eingesetzt. In Nordrhein-Westfalen wird diese Verwertungsart für Klärschlamm auf umfangreichen Arealen,wie z.B. im rheinischen Revier (Braunkohletagebau), ebenfalls eingesetzt. Die landschaftbauliche Verwertung kann unterteilt werden in:

  • Rekultivierungsmaßnahmen: Vor Ort wird der Klärschlamm mit anderen Stoffen gemischt und aufgebracht. Er wird dabei als Kohlenstoffträger zur Erzeugung definierter Substrate verwendet. Der Vererdungsprozess erfolgt dann mit der Zeit automatisch am Ort seiner Anwendung. Er dient z.B. für Abdeckungen bzw. Durchwurzelungsschichten bei Haldenbegrünungen im Bergbau, sowie für Böschungen und Lärmschutzwälle im Straßenbau.

 

  • Kompost: Der Klärschlamm wird im Kompostierwerk mit Rindenmulch, Grünschnitt, Rechengut o.ä. gemischt und anschließend kompostiert. Das mineralisierte Endprodukt "Kompost" verbessert so die Böden über Humusanreicherung, und kann auch zur Düngung eingesetzt werden. Kompostierte Schlämme gelten im Garten- und Landschaftsbau als pflanzenverträglicher, im Vergleich zu unbehandelten Schlämmen.

 

  • Schilfbeet: Hierbei wird der Klärschlamm über mehrere Jahre hinweg in einem Schilfbeet vererdet. Nochfolgende Abbildung zeigt eine entsprechende Klärschlammvererdungsanlage im Querschnitt.

 

Schematischer Aufbau einer Klärschlammvererdungsanlage

 

 

 

Für den Landschaftsbau gilt die AbfKlärV mit ihren strengen Grenzwerten nicht mehr. Die zuständige Aufsichtbehörde kann, je nach Nutzungszweck, Aufgabemengen sowie einzelne Grenzwerte unabhängig davon festlegen. Bei Rekultivierungsmaßnahmen handelt es sich um Einzelmaßnahmen. Wenn auf den aufbereiteten Böden anschließend wieder Nutzpflanzen wachsen sollen, so hat dann jede weitere Klärschlammaufbringung wieder gemäß AbfKlärV zu erfolgen. Eine rechtliche Übersicht bzgl. des Landbaus gibt nachfolgendes Schema:

 

Rechtlicher Rahmen für die landbauliche Verwertung von Klärschlamm

 

 

 

Im Ggs. zur landwirtschaftlichen Verwertung, besteht in der landbaulichen Verwertung keine Nachweispflicht. Allerdings sind in der Rekultivierung Schadstoffgehalte und Nährstoffgehalte für eine schadlose und nützliche Verwertung einzuhalten.

 

Der Verwertungsweg Landschaftsbau ist wohl eher nur eine kurzfristige Möglichkeit zur Klärschlammverwertung, da neue bergbauliche Projekte in Deutschland kaum mehr erfolgen. Ferner sind Auf- bzw. Umbau der neuen Bundesländer in naheliegender Zukunft ebenfalls abgeschlossen, so dass Rekultivierungsmaßnahmen letzlich stark rückläufig sein werden.  


 

 

Im Jahr 2003 wurden deutlich mehr als 50% der angefallenen Klärschlämme in der Landwirtschaft und im Landschaftbau verwertet. Somit ist die bodenbezogene Verwertung weiterhin der gebräuchlischte Entsorgungsweg für Klärschlamm. Ferner unterschreiten die ermittelten Schadstoffgehalte der kommunalen Klärschlämme bei weitem die Grenzwert der AbfKlärV und der geltenden EU-Richtlinie 86/278 EWG. Als Grundlage diente eine Datenerhebung, in der über 3.100 Kläranlagen in Deutschland, und dadurch zwei Drittel der genehmigten Anschlusswerte (EW), erfasst wurden. Dies kann durchaus als repräsentativer Querschnitt über die hier bestehende Kläranlagenkultur gelten. Es wurde ebenso festgestellt, dass die Düngewerte des Klärschlamms bzgl. seiner Phosphogehalte sogar ansteigen. Die Ursache ist sicherlich auf die zunehmend angewandte Phosphorelimination zurück zu führen.

 

Der Anteil der in Deutschland mitverbrannten Klärschlämme nimmt allerdings ebenfalls zu.


 

 

Energetische Verwertung

 

Bei der energetischen Verwertung dient der Klärschlamm als Ersatzbrennstoff. Sie kann dabei unterschiedlich erfolgen:

  • Mitverbrennung in der Müllverbrennungsanlage (MVA)
  • Mitverbrennung im Kraftwerk oder Heizwerk
  • Mitverbrennung in Zementwerken

Für alle eben genannten Möglichkeiten der energetischen Verwertung sind, wie bei der herkömmlichen Verbrennung auch, die Grenzwerte und Anforderungen der 17. BImSchV zu erfüllen.

 

Die Mitverbrennung von kommunalen Klärschlämmen in Hausmüllverbrennungsanlagen hat in den letzten Jahren an Bedeutung verloren. Häufig wurde dort deshalb die Klärschlammverbrennung wieder eingestellt. Hauptsächlich werden bei dieser Möglichkeit der Mitverbrennung Rostfeuerungen eingesetzt. Dabei wird das Brenngut auf einen Rost gegeben, der dann durch den Brennofen transportiert wird. Die Aschen werden größtenteils über den Rauchgasstrom in die Rauchgasreinigung abgeführt, und die Schlacke fällt durch den Rost. Es gibt bei der Mitverbrennung nicht nur grundsätzlich verschiedene Anlagenkonfigurationen, sondern auch unterschiedliche Arten der Klärschlammaufgabe in das System. Es kann dabei der Schlamm getrocknet oder nur entwässsert dem Abfall direkt im Bunker oder erst im Aufgabetrichter zugemischt werden. Der Klärschlamm kann aber auch in getrockneter Form in den Brennraum eingeblasen werden, oder lässt sich in entwässerter Form auf den hausmüllbestückten Rost aufstreuen. Als Reststoffe der Verbrennung werden die Filterstäube unter Tage entsorgt. Die Rostschlacke wird, nach einer Aufbereitung, meist im Straßenbau als Schottermaterial verwendet.

 

 

Bei der Möglichkeit der Mitverbrennung im Kraftwerk werden als Feuerungssystem Rost-, Wirbelschicht- ud Staubfeuerungen eingesetzt. Diese Art der energetischen Verwertung von Klärschlamm hat in den letzten Jahren immer größeren Anteil an der Klärschlammentsorgung eingenommen. Es eignen sich als Brennstoff sowohl Steinkohle mit einem Heizwert Hu von 30 MJ / kg und einem Wassergehalt von < 13 Gew.-%, sowie Braunkohle mit einem Heizwert Hu von 8 MJ / kg und einem Wassergehalt von 50 Gew.-%. Es werden i.d.R. nur stabilisierte, d.h. ausgefaulte Klärschlamm verbrannt, da der Rohschlamm Schwierigkeiten bei der Handhabung und der Lagerung bereitet, sowie eine Gas- und Geruchsbildung mit sich bringt. Es werden in den meisten mitverbrennenden Kraftwerken derzeit entwässerte Klärschlämme mit einem Gehalt an Trockensubstanz (TS) von ca. 25-25 % TR (Trockenrückstand) angenommen. Ein angelieferter Klärschlamm mit einem Wassergehalt von 65-75 % ergibt keinen Energiegewinn, da sein Heizwert bei 0 MJ / kg liegt. Meist genügen die Klärschlämme der AbfKlärV, dennoch macht sich der zusätzliche Eintrag an Schwermetallen, insbesondere Quecksilber, bemerkbar. Es hat sich deshalb in den meisten Kraftwerken ein Klärschlammanteil von bis zu 5 % der Brennstoffmasse bewährt. Die Schlacke wird meist als Schottermaterial oder als Zuschlagstoffe stofflich erwertet. Staubfeuerungsanlagen sind meist Großanlagen, und unterliegen bei ihrer aufwändigen Rauchgasreinigung den Emissionsgrenzwerten gemäß der 13. BImSchV. Durch den Klärschlammeinsatz müssen ebenfalls die Vorschriften und Grenzwerte der 17. BImSchV eingehalten werden. Die Mitverbrennung von Klärschlamm in Kraftwerken ist eine ökonomische und ökologisch günstige Möglichkeit mit einem elektrischen Wirkungsgrad von ca. 40 %. Er ist damit doppelt so hoch, wie die Wirkungsgrade bei Stromerzeugung durch Mono- und Müllverbrennungsanlagen.

 

 

Der getrocknete Klärschlamm kann bei der Mitverbrennung in Zementwerken einerseits fossile Brennstoffe ersetzen. Andererseits kann sein hoher Inertateil auch die zur Herstellung benötigten mineralischen Rohstoffe, wie Sand oder Eisenerz, ersetzen. Die Zementherstellung ist ein sehr energieintensiver Prozess, der bei Temperaturen von 1.200-1.500° C abläuft. Dabei wird im Drehrohrofen aus Kalkstein und Ton/Kalksteinmergel Zementklinker gebrannt. Wasseraufbereitungsschlämme, Gießereialtsande und Aschen aus Verbrennungsprozessen ersetzen bis zu 35 %, in Extremfällen sogar bis zu 95 %, der Primärrohstoffe. Die Hauptenergieträger dieses Hochtemeraturprozesse sind Stein- und Braunkohle. Dabei wird bis zu 60 % des Energiebedarfs mit Sekundärbrennstoffen gedeckt. Diese sind hauptsächlich Altreifen, Altöl und aufbereitete Fraktionen aus Haus- und Gewerbemüll. Enthält der Klärschlamm Konzentrationen an Phosphat (P2O5) von > 2 Gew.-%, so beeinflusst er die Klinkerqualität negativ. Aufgrund der Mengenverhältnisse ist dieser Wert jedoch für den Klärschlammeinsatz im Zementprozess nicht problematisch. Aufgrund von hohen Temperaturen und Verweilzeiten werden die organischen Stoffe im Klärschlamm praktisch vollständig zerstört. Für eine ökologische Bewertung dieser Verwertungsmöglichkeit ist die Einbindung von Schwermetallen in den Baustoff Zement entscheidend. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass ein mengenmäßig begrenzter, kommunaler Klärschlammeinsatz im Zementwerk schadlos möglich ist. So hat ein Versuch gezeigt, dass dadurch bis zu 10 % Feuerungswärmeleistung durchaus möglich ist, und der Klärschlamm hierbei sowohl stofflich als auch energetisch vollständig verwertet wird. Auf der Abgasseite waren lediglich erhöhte Quecksilberemissionen messbar, die sich allerdings innerhalb des Grenzwertbereiches der novellierten 17. BImSchV bewegten. In der Bundesrepublik Deutschland sind hohe Kapazitäten verfügbar, und das Verfahren ist ökonomisch günstig.

 

 

Die thermische Behandlung von Klärschlamm zum Zweck der Beseitigung lässt sich unterteilen in:

  • Monoverbrennung
  • Pyrolyseverfahren

Die Anlagen zur Monoverbrennung von Klärschlamm werden speziell für diese Entsorgungsart erbaut und eingerichtet. Für den Betreiber einer Kläranlage hat dies den Vorteil, dass seine Klärschlammentsorgung immer am gleichen Ort stattfindet.

 

Bei der Monoklärschlammverbrennung lassen sich die Feuerungssysteme in Wirbelschichtöfen, Etagenöfen, Etagenwirbelöfen und Zykloidfeuerungen unterscheiden. Der Verbrennungsprozess findet hier zwischen 850 und 950° C statt. Bei Temperaturen unter 850° C kann es zu Geruchsemissionen kommen, und über 950° C ist mit Versinterung der Asche zu rechnen. Ein Vergleich dieser Feuerungssysteme gibt nachfolgende Tabelle.

 

 

Vergleich der Feuerungssyteme (Quelle: UBA, 2004)

 

Im Jahre 1996 waren in der Bundesrepublik Deutschlan sechzehn öffentliche und sieben industrielle Anlagen in Betrieb. Dabei wurden in diesen Anlagen ca. 15 % des gesamten Klärschlammaufkommens verbrannt, das dem Anteil von 75 % der insgesamt verbrannten Klärschlammenge entspricht. Am weitesten verbreitet ist die stationäre Wirbelschichtfeuerung. Dabei wird der Klärschlamm mit einem Trocknungsgrad zwischen 25 % (Rohschlamm) und 50 % (Faulschlamm) in einer vertikalen zylindrischen Brennkammer, dem sog. Wirbelbett, verbrannt. Dieses Verfahren bietet sich geradezu an, aufgrund er relativ homogenen und feinkörnigen Struktur von Klärschlamm. Die Klärschlammasche wird nahezu vollständig aus dem Brennraum ausgetragen, und muss über Filter (meist Elektrofilter) aus der Abluft ausgefiltert werden. Die Grenzwerte der 17. BImSchV werden bei diesem Verfahren weit unterschritten. Dabei haben insbesondere Ofenbau, Feuerungsführung, Betriebsweise, zu- bzw. nachgeschaltete Reinigungseinrichtungen und der Transport der verschiedenen Stoffströme Einfluss auf diese Emissionen. Es sind deshalb notwendige Reinigungsschritte, wie z.B. Entstaubung, Adsorption saurer Gase, sowie die Elimination von Schwermetallen, insbesondere von Quecksilber, zu leisten. Der Wirbelschichtofen ist im Bezug auf die Zerstörung von organischen Schadstoffen und Abscheidung von Schwermetallen eine günstige Verfahrensvariante. Allerdings besitzt dieses Verfahren mit < 20 % gegenüber Kraftwerken einen relativ geringen elektrischen Wirkungsgrad und verursacht zudem hohe Kosten. Etagenherdöfen sind technisch anspruchsvolle Verfahren, da drehende Teile mit im Hochtemperaturprozess integriert sind. Sie bieten aber gegenüber den Wirbelschichtöfen keine Vorteile bei der Monoverbrennung von Klärschlamm.

 

Erfolgt eine thermische Zerstörung brennbarer, organischer Stoffe durch Ent- und Vergasung unter Luftabschluss bzw. Luftmangel, so bezeichnet man diesen Vorgang als Pyrolyse.

 

Die Pyrolyse von Klärschlamm ist ein geeignetes Verfahren um Schadstoffe zu entfernen und die Wertstoffe verfügbar zu machen. Es wird dabei Strom, Wärme und ein vielseitig verwendbares Mineralgranulat erzeugt. Eine Monovergasung in Form einer Wirbelschicht-Vergasung wird in z.B. in Balingen, mit einer Jahreskpazität von 1.250 t TM, von einem Kläranlagenbetreiber eingesetzt. Dabei wid der betriebsintern solar getrocknete Klärschlamm mit einem Gehalt von 70-80 % TS vergast. Die aus dem Produktgas im eigenen BHKW (Blockheizkraftwerk) erzeugte Energie dient zur Deckung des Energiebedarfs im Klärwerk. So stehen über 75 % der Leistung vom BHKW der Kläranlage zur Verfügung und die thermische Leistung wird zur Heizung der vorhandenen Faultürme eingesetzt. Ein etwaiger Überschuss an Gas wird in einer Nachbrennkammer entsorgt. Das Mineralgranulat findet als Zuschlagstoff in einem ortsnahen Asphaltmischwerk seine Anwendung. Das Verfahrensschema ist nachfolgend abgebildet.

 

 

 

Verfahrensschema des Kopf®-Vergasungssystems

 

Nähere Informationen zum Kopf®-Vergasungssystem und weiterer Anlagentechnik erhalten Sie unter: http://www.kopf-ag.de/

 

 

Bei Cottbus existiert im Sekundärstoffverwertungszentrum SVC "Schwarze Pumpe" eine weitere Vergasungsanlage. Dort werden die Abfallstoffe und Klärschlämme von Berlin entsorgt. Dies geschieht unter Beimischung von 15 % Steinkohle. Im Jahr 2001 wurden dort 24.000 t  thermisch getrockneter und brikettierter Klärschlamm vergast.

 

 

Das Noell-Konversionsverfahren ist eine Kombination aus Ent- und Vergasung. Dabei wird der zu verarbeitende Klärschlamm trocken, mit  > 92 % TS, angeliefert, entladen, zwischengelagert und unter Inertgas gemahlen. Danach wird der gemahlene Staub zum Dosiersystem transportiert und in einem Bunker zwischengelagert. Anschließend erfolgt eine Vermischung mit dem Inertgas (Stickstoff oder Rauchgas), die unter Betriebsdruck erfolgt. Im Reaktorraum wird der Klärschlamm bei 25 bar mit Sauerstoff in einer Flammenreaktion umgesetzt. Bei einer Vergasungstemperatur von 1.500° C entsteht als Hauptprodukt einer wasserstoff- und kohlenmonoxidreiches Rohgas, das zusammen mit der Schlacke unten aus dem Reaktionsraum abgeführt wird.

 

Ursprünglich wurden die Verfahren zur Vergasung von Abfällen aus der Kohlevergasung heraus weiter entwickelt. Sie arbeiten mit unterschiedlich hohen Temperaturen und Drücken, um Abfälle in ein heizwertreiches Gas umzuwandeln. Die Verfahren sind zwar ökologisch günstig, dennoch ist ihre Wirtschaftlichkeit momentan noch nicht vollständig geklärt. Derzeit hat die Anwendung von Verfahren zur Ent- und Vergasung in der Bundesrepublik Deutschland noch keine große Bedeutung erlangt. So wurden im Jahr 2002 lediglich eine Pyrolyseanlage, eine Vergasungsanlage und eine Thermoselect-Anlage, als Variante der Vergasungstechnik, eingesetzt.

 

 

Außer den thermischen Behandlungsverfahren gibt es noch zahlreiche chemisch-physikalische Verfahren, wie z.B. Nassoxidationsverfahren, Hydrolyse, Hydrothermaloxidation, Niedertemperaturkonvertierung und Mikrowellen-Hochdruckverfahren als thermochemische Umwandlung. Diese Verfahren sid allerdings meist noch in der Entwicklung bzw. Erprobung.

 

Heute nimmt die Mitverbrennung von Klärschlämmen in Kohle- und Müllverbrennungsanlagen, oder bei der Zementherstellung, merkbar zu. Gemeinsam mit der Monoverbrennung und den thermischen Sonderverfahren, wurden im Jahr 2003 mehr als ein Drittel des Klärschlammaufkommens thermisch behandelt oder energetisch verwertet.

 

Anmerkung: Bei der Verbrennung von Klärschlamm geht der darin enthaltene Nährstoff Phosphor verloren. Dieser lässt sich nämlich nicht durch Filtereinsatz rückgewinnen. Die weltweiten Phosphorvorkommen sind jedoch begrenzt, so dass das Phosphat im Klärschlamm vor der Verbrennung zurückgewonnen werden sollte.


 

 

Deponierung von Klärschlamm

 

Die Deponierung von unbehandeltem Klärschlamm ist gemäß der TA Siedlungsabfall (TASi) seit dem 01. Juni 2005 nicht mehr zulässig!

 

So bleibt für die Deponierung von Klärschlamm einerseits nur die Möglichkeit über den Zwischenschritt der energetischen Verwertung bzw. thermischen Behandlung, oder andererseits eine mechanisch-biologische Behandlung mit anschließender Ablagerung. Durch die energetische Verwertung bzw. die thermische Behandlung wird problemlos die Ablagerungsbedingung von ≤ 3 Masse-% an TOC, bzw.  ≤ 5 Masse-% an GV, der AbfAblV eingehalten. Mechanisch-biologisch behandelter Klärschlamm darf nach der AbfAblV auf speziell hierfür vorgesehene Deponien abgelagert werden, falls er den Grenzwert von 18 Masse-% TOC nicht überschreitet.

 

Bei der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung werden zu Beginn im mechanischen Behandlungsteil heizwertreiche Fraktionen (z.B. Kunststoffe) zur energetischen Nutzung und Metalle zur stofflichen Verwertung abgetrennt. Die anschließende biologische Behandlungkann aerob als Rotte, anaerob als Vergärung, oder als kombiniertes Verfahren stattfinden. Erfolgt die biologische Behandlung anaerob als Vergärung, so wird Biogas erzeugt, das energetisch nutzbar ist. Die Anlagen werden gemäß 30. BImSchV räumlich geschlossen betrieben, und haben deren Grenzwerte einzuhalten.

 


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