Heute, am 18.03.2022, ist Global Recycling Day. METZEN ist Spezialist im Bereich Umwelttechnik. Dabei spielt unter anderem auch die Klärschlammaufbereitung durch immer neue EU-Verfügungen eine große Rolle. Die von unseren Ingenieur.innen entworfenen Klärschlamm-Förderanlagen, kommen bei unseren Kunden erfolgreich zur Verwendung. Im weiteren Verlauf des Beitrags wird der Einsatz von unseren Lösungen bei Kunden beschrieben, sowie die einzelnen Schritte der Klärschlammverarbeitung.
Die Hauptkläranlage unseres Kunden befindet sich am tiefsten Punkt der Stadt. In der angrenzenden Verbrennungsanlage der Stadt werden der anfallende Klärschlamm, Hausmüll und gefährliche Abfälle thermisch verwertet. In unserem Beispiel können jährlich bis zu 160.000 t entwässerter Klärschlamm verbrannt werden. Insgesamt sollen durch die Verbrennung des Klärschlamms, sowie des Haus- und Sondermülls, 50 gWh elektrische Energie und 450 gWh thermische Energie erzeugt.
Bis der Klärschlamm in der Verbrennungsanlage ankommt, durchläuft er einen Prozess aus 5 Vorgängen:
1. Mechanische Reinigungsstufe
In der mechanischen reinigungsstufe werden Feststoffe bis zu Größen von kleinen Sandkörnern aus dem Abwasser entfernt.
2. Biologische Reinigungsstufe
Durch die Zugabe von Mikroorganismen und Sauerstoff findet der biologische Abbau von im Wasser gelösten Verunreinigungen (Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor) statt. In den Zwischenklär- und den Nachklärbecken sinkt der Belebtschlamm (oder Sekundärschlamm) zu Boden. Das gereinigte Abwasser bleibt an der Oberfläche und wird weitergeleitet.
3. Schlammeindickung
Der Primärschlamm aus der mechanischen Klärung und der Schlamm aus den biologischen reinigungsstufen gelangen in die Schlammeindicker, in denen der Klärschlamm durch Zentrifugieren bis zu einem Trockenschlammgehalt von ca. 30 % entwässert wird.
4. Schlammfaulung
Zur Gewinnung von Biogas für Energieerzeugung wird der entwässerte Klärschlamm in den Faultürmen für 25 Tage gelagert. Der Schlamm wird für die Faulung erwärmt. Ein geringerer Wasseranteil spart dabei Energie, zu dick darf der Schlamm aber auch nicht sein, da er sonst nicht mehr gepumpt werden kann. Das durch die Faulung entstehende Klärgas gelangt über Filteranlagen von den Faultürmen in Blockheizkraftwerke, in denen es verbrannt wird. Dabei entsteht nicht nur mechanische Energie, die mittels Generatoren in elektrischen Strom umgewandelt wird, sondern auch Wärme, die für Heizung und Warmwasserbereitung verwendet werden kann. Dadurch wird in den Blockheizkraftwerken ein gesamtwirkungsgrad von mehr als 80 Prozent erreicht. Dieses Verfahren ist dafür verantwortlich, dass die Kläranlage energiepositiv betrieben wird, wodurch der Ausstoß von CO2-Äquivalenten um rund 40.000 Tonnen pro Jahr sinkt.
5. Klärschlammverbrennung
Der ausgefaulte Schlamm wird aus den Faulbehältern abgezogen und im Werk Simmeringer Haide verbrannt. Dafür wird ein Teilstrom zunächst in einem Trockner erhitzt, sodass eine restfeuchte von 10-15% erreicht wird. Der getrocknete Schlamm gelangt über einen Auslass von in die Förderanlage von METZEN, mit dem Ziel, den Trockenschlamm abzukühlen und in explosionssicheren Silos zwischenzulagern. Von hier aus kann der Klärschlamm entweder in LKWs verladen werden oder per Direkteinspeisung der Verbrennungsanlage zugeführt werden. Die beiden Teilströme werden unmittelbar vor der Verbrennung vermischt, sodass der Ofen mit einem Klärschlamm mit ca. 50 % Trockenschlammgehalt und einem Heizwert von 5,5-6 MJ beschickt wird. In der Verbrennungsanlage wird der Klärschlamm bei bis zu 850 °C in einem Wirbelschichtofen verbrannt. Die Verbrennung kann dabei entweder als Monoverbrennung stattfinden oder als Mitverbrennung mit Altkoks.
Bei METZEN steht die Klärschlammförderung im Fokus
In der Klärschlammverarbeitung des Klärwerks in der Stadt des Kunden kommt bis zu 5,1 t getrockneter Klärschlamm pro Stunde an, der in drei Linien zunächst durch Rohrkühlschnecken läuft und dann gemeinsam über 30 m lange Muldenbänder zu einem Becherwerk transportiert wird. Um den Trockenschlamm abzukühlen, wird 15 m³ Wasser pro Stunde bereitgestellt. Das Kühlwasser hat eine Temperatur von 20 °C und darf sich nicht stark erwärmen. Mit den Becherwerken wird der Schlamm zu Windsichtern (Ausschleusung Feinanteil) und weiter in Lagersilos mit einem Volumen von 200 m³ gefördert. In den Behältern finden eine kontinuierliche Temperatur und CO-Messung statt. Trotz des Abkühlprozesses kann es im seltensten Fall zu Glutnestern kommen, weshalb zusätzlich zu einer Inertisierung ein konstruktiver Explosionsschutz (Berstscheiben) erforderlich ist. Für den unwahrscheinlichen Fall einer Explosion ist die Konstruktion derart ausgeführt, dass die dann austretenden kurzzeitigen Flammen nicht auf Flächen treffen können, auf denen sich Menschen befinden.
In der Klärschlammverarbeitung des Klärwerks in der Stadt des Kunden kommt bis zu 5,1 t getrockneter Klärschlamm pro Stunde an, der in drei Linien zunächst durch Rohrkühlschnecken läuft und dann gemeinsam über 30 m lange Muldenbänder zu einem Becherwerk transportiert wird. Um den Trockenschlamm von 100°C auf 40°C abzukühlen, wird 15 m³ Wasser pro Stunde bereitgestellt. Das Kühlwasser hat eine Temperatur von 20 °C und darf sich auf maximal 55 °C erwärmen. Mit den Becherwerken wird der Schlamm zu Windsichtern (Ausschleusung Feinanteil) und weiter in Lagersilos mit einem Volumen von 200 m³ gefördert. In den Behältern finden eine kontinuierliche Temperatur und CO-Messung statt. Trotz des Abkühlprozesses kann es im seltensten Fall zu Glutnestern kommen, weshalb zusätzlich zu einer Inertisierung ein konstruktiver Explosionsschutz (Berstscheiben) erforderlich ist. Für den unwahrscheinlichen Fall einer Explosion ist die Konstruktion derart ausgeführt, dass die dann austretenden kurzzeitigen Flammen nicht auf Flächen treffen können, auf denen sich Menschen befinden.
In dieser Anlage ist dies eine der größten Herausforderungen, da im Bereich der Sondermüllverbrennung eine enge Bebauung vorliegt. Zudem gab es statische Randbedingungen einzuhalten. Mit der von METZEN entwickelten Lösung konnten alle Anforderungen erfüllt werden. Diese entspricht den hohen Anforderungen, nicht nur in der Ausführung, sondern auch in Langlebigkeit, sowie Wartungsfreundlichkeit.
Die direkte Verbindung zwischen Klärschlammgewinnung, -aufbereitung und -verbrennung hat eine Effizienzsteigerung der gesamten Kläranlage zur Folge. Dieser optimierte Prozess trägt dazu bei, dass unsere Kläranlage, umweltfreundlich und wirtschaftlich betrieben werden kann.