Anaerobtechnik “Klärschlammbehandlung – Grundoperation Wasser abtrennen” Dipl.-Ing. Matthias Hartmann Ziele der Vorlesung Sie kennen Verfahren und Funktionsweisen der •Konditionierung •Entwässerung •Eindickung •Trocknung von Klärschlämmen. Charakterisierung der Klärschlämme Was ist Klärschlamm? Klärschlamm enthält die bei der Behandlung von Abwasser in Abwasserbehandlungsanlagen anfallenden wasserhaltigen Stoffe. (ohne Rechen- und Sandfanggut) Wasser Wertgebende Substanzen (Nährstoffe) Wertmindernde Substanzen (Schadstoffe) Überblick Schlammbehandlung Grundoperationen der Schlammbehandlung Wasser abtrennen Stabilisieren Entseuchen/ Mineralisieren/ Hygienisieren Inertisieren Volumen- und Massereduzierung teilweiser Abbau organ. Feststoffe Keime abtöten, bzw. verringern - Eindicken - Entwässern - Trocknen - aerob - anaerob (Faulung) - pH - Wert - Erhitzung - Bestrahlung vollständiger Abbau organ. Feststoffe - Verbrennen - Vergasen - Nassoxidation Wasser abtrennen Ziel der Wasserabtrennung Wirtschaftliche Weiterbehandlung / Entsorgung wasserreicher Schlämmen Volumenverminderung Massenverminderung Verfahren zur Wasserabtrennung • Eindickung < 15 %TR (85% WG) • Entwässerung < 45 %TR (55%WG) • Trocknung <95 %TR (5%WG) Schlammwasser Schlammwasser Eindicker Schema der „neuen“ Schlammbehandlung KA Weimar Charakterisierung der Klärschlämme Wasser Primärschlamm WG 95% Überschussschlamm (Belebtschlammanlage) WG 99% Der hohe Wassergehalt führt bei allen nachfolgenden Behandlungsprozessen bzw. bei der Entsorgung zu technischen Problemen und erhöht den baulichen, maschinellen und betrieblichen Aufwand. Charakterisierung der Klärschlämme Zusammensetzung • Klärschlammsuspension = Feststoffe + Wasser Trockensubstanz (TS) oder Trockenrückstand (TR) Wassergehalt (WG) • Feststoffe = organische + anorganische Glühverlust (GV) oder oTS; oTR Glührückstand (GR) Charakterisierung der Klärschlämme Schlammanfall und Schlammeigenschaften sind abhängig von: • Herkunft und Beschaffenheit der Abwassers (häusliches, gewerbliches und industrielles Abwasser) • Regenwasserbehandlung • Verfahren der Abwasserreinigung Anhaltspunkte für durchschnittliche Schlammmengen und Schlammeigenschaften aus kommunalen Kläranlagen liefert die „Allgemeine Schlammliste“ von Imhoff und Möller (1943) bzw. die „Neue Schlammliste“ der DWA (2003) „Schlammliste“ nach DWA Arten und Herkunft der Klärschlämme TR-Fracht TR-Gehalt g /(E*d) Primärschlamm, eingedickt 35 % 2,0-4,0 i.M. 2,5 37,3 Wassergehalt oTR/TR WG % Schlammmenge l /(E*d) i.M. 95 0,67 1,20 0,7 99,3 0,725 5,30 34,8 0,7 99,3 0,70 5,0 Tertiärschlamm (Simultanfällung) - Eisensalz; b=1,5 ; DSF=100% 6,5 (0,7) (99,3) - - Tertiärschlamm (Simultanfällung) - Aluminuimsalz; b=1,5 ; DSF=100% Tertiärschlamm (Flockungsfiltration) - Eisensalz; b=1,5 ; DSF=100% 5,01 (0,7) (99,3) - - 7,5 (0,7) (99,3) - - Überschußschlamm (o. Fällung) - Schlammalter tTS=10d Überschußschlamm (o. Fällung) - Schlammalter tTS=15d Alle Angaben für mechan. Abwasserreinigung im Vorklärbecken mit Vorklärzeiten ta,VK=1,0 h Charakterisierung der Klärschlämme TR, GV und unterer Heizwert hu organische Trockensubstanz : hu,oTS ~ 23 MJ/kg oTS 25 GV 100% 23 Trockensubstanz, gesamt (organische + anorganische TS): hu,TS ~ hu,oTR * GV/100 feuchter Klärschlamm (Trockensubstanz + Wasser : hu ~ hu,TS - 2,42 MJ/kg * WG/100 Heizwert h u [MJ/kg] 20 GV 65% 15 15 10 5 0 selbstgängige Verbrennung : ab ca. 4 - 5 MJ/kg 0 25 50 75 Wassergehalt WG [Ma-%] 100 Grundlagen der Wasserabtrennung Die notwendige Energie zum Abtrennen des Wassers ist abhängig von den Wasserbindungskräften. Grundlagen der Wasserabtrennung Wasserbindungsvermögen • Der erforderliche Energieaufwand zur Entfernung des Schlammwassers nimmt vom Zwischenraumwasser zum intrazellulär gebundenen Innenraumwasser hin zu •Zwischenraumwasser (70 -80%) Eindicken • Haft- und Kapilarwasser Entwässern • Haft- und Innenraumwasser Trocknen Wasser abtrennen Eindickung (natürlich oder maschinell): bis zu ca. 10 % TR (90% WG) Entwässerung (natürlich oder maschinell): bis zu ca. 45 % TR (55% WG) Teiltrocknung bis auf 85% TR; Volltrocknung bis auf 95% Grundlagen der Wasserabtrennung Insbesondere die organischen Klärschlammpartikel haben nur einen geringen Dichteunterschied zum Wasser Die Sedimentation kann bereits durch geringste Strömungen behindert werden • Die Konditionierung muss die Bildung von absetzbaren Makroflocken unterstützen Grundlagen der Wasserabtrennung Klärschlammpartikel haben negative (anionische) Oberflächenladungen elektrostatische Abstoßungskräfte Behinderung der Flockenbildung und der Sedimentation • Durch eine s.g. Konditionierung muss die Oberflächenladung aufgehoben (Koagulation) und die Bildung von Makroflocken unterstützt werden Schlammwasser Schlammwasser Eindicker Eindickung Ziel der Eindickung Wirtschaftliche Weiterbehandlung von Klärschlämmen durch Volumenreduzierung (kleinere Behälter, Pumpen, Umwälz- und Heizaggregate sowie geringere Transportaufwendungen) Eindicken Einsatzgebiete der Eindickung: • vor der Stabilisierung (Voreindickung) • nach der Stabilisierung (Nacheindickung) Erreichbare Feststoffgehalte: Der Feststoffgehalt kann je nach Schlammart und Verfahren auf 3 - 15 Ma.-% erhöht werden Eindickung Durchlaufeindicker auf der KA Schermbeck Dekanterzentrifugen auf der KA Regensburg Eindickung - Leistungsdaten Parameter Erreichbarer Feststoffgehalt TR [%] - Primärschlamm - Sekundärschlamm - Mischschlamm Konditionierungsmittel Verbrauch [g FHM/kg TS] Energiebedarf [kW/m³Dünnschlamm] Statische Eindicker Filtration /Siebung Flotation Dekanter 5 – 12 1–5 4 - 10 4 – 10 - 3–6 - 5 – 10 - - org. 4-8 org./anorg. - - /org.. 1-2 - 0,1 – 0,4 0,1 – 0,2 0,5 – 1,2 Für die statisch oft schlecht eindickbaren Überschußschlämme bieten sich maschinelle Eindickverfahrern an. Praxis der Überschussschlammeindickung sonstige 0,9% Flotation 0,3% Keine 32,6% Bandeindicker 5,1% statisch 44,1% Siebtrommel 9,6% nach Anzahl der Kläranlagen (2843) Zentrifuge 4,7% statisch+maschinell 2,6% sonstige 1 % Flotation 5 % Keine 12% Bandeindicker 9 % statisch 33% Siebtrommel 15 % 8% statisch und maschinell Zentrifuge 17% Quelle: DWA Klärschlammerhebung, KA 10/2005 nach Ausbaugröße (97 Mio EW) Eindickung Statische Eindickung Arten von statischen Eindickern • Standeindicker - mit Chargenbetrieb, für kleinere Anlagen – (mindestens 2 Behälter werden wechselweise befüllt und zur Eindickung stehen gelassen) • Durchlaufeindicker - kontinuierlich durchströmte Eindicker, für größere Anlagen - Einsatz als Vor-, Nach- oder Versäuerungseindicker, z.t. mit zusätzlicher Speicher- und Pufferfunktion Bemessung von Standeindickern • Auswahl des Eindick- und Speichervolumens VEind. = QDünnschlamm * tE / n QDünnschlamm: Volumenstrom Dünnschlamm [m3/d] t E: Eindickzeit (1 - 2 d) n: Anzahl der Eindicker Statischer Durchlaufeindicker hKZ hS Bemessung hinsichtlich: • erreichbarer Feststoffgehalte - Feststoffoberflächenbeschickung TSA [kgTS/m2*d] - Höhe der Schlammschicht hS [m] • Güte des Trübwassers - hydraulische Oberflächenbeschickung qA [m/h] - Höhe der Klarwasserzone hKZ [m] Bemessung als Durchlaufeindicker Bemessungswerte für Durchlaufeindicker Parameter Primär- und Mischschlamm Überschussschlamm Faulschlamm Feststoffoberflächenbelastung qA [kg TS /(m2d)] 40 –80 20 –50 40 – 80 Höhe der Schlammschicht hS [m] 1,5 – 2 gewählt: 60 2 2–5 gewählt: 3 Höhe der Klarwasserzone hKZ [m] 1,0 Oberflächenbeschickung qA [m/h] kleiner als die der Absetzbecken, aus denen der einzudickende Schlamm kommt gewählt: 1 • Erforderliche Oberfläche AO [m²]: erf Ao = FSd : TSA = 1.695 kgTS/d : 60 kgTS/m2*d = 28,25 m² vorh AO = P / 4 • d2 = 33,2 m² gewählt: Ø = 6,5 • Volumen [m³]: VNE = Ao • (hs + hKZ) = 33,2 m² • 4 m = 133 m³ Durchlaufeindicker Fotos: Durchlaufeindicker in Dortmund und Schermbeck (Emschergenossenschaft) Eindickung Filtersiebtrommeln Polymer geflockter Schlamm wird mittels trommelförmiger Filtersiebe vom Wasser getrennt Spritzrohr geflockter Schlamm Mischtrommel Filtersieb Transportschnecke Filtratwanne Filtrat eingedickter Klärschlamm 5 - 10 % TR Filtersiebtrommeln • Der Schlamm muss vor der Filtersiebtrommel durch Polymerzugabe geflockt (konditioniert) werden. Reaktionsbehälter zur Flockenbildung Filtersiebtrommel ROEFILT, Fa. ROEDIGER Filtersiebtrommeln Durch langsames Drehen der Filtersiebtrommel wird der geflockte Schlamm umgeschichtet und damit die Wasserabgabe verbessert. Foto: ÜS-Eindickung mit ROEFILT Filtersiebtrommeln in der KA Weimar Eindicken Maschinelle Eindickung: Schneckenpresse Schneckenpresse Polymer geflockter Schlamm wird mittels Spaltsiebtrommel vom Wasser getrennt Flockungsmittel Betriebswasser Flockungsreaktor Flockungsmittelaufbereitungsstation Dünnschlammpumpe Spaltsieb Überschussschlamm Schneckenpresse ROTAMAT® RoS 2, Fa. HUBER Dickschlammpumpe Filtrat Bandfilter Polymer geflockter Schlamm wird mittels Filterband vom Wasser getrennt geflockter Schlamm Filterkuchen Filtratwanne Filterband Filterbandwascheinrichtung Bandfilter Der Schlamm muss vor dem Bandfilter durch Polymerzugabe geflockt (konditioniert) werden. Schikanen zum Umschichten des Filterkuchens Bandfilter TURBODRAIN, Fa. BELLMER Schikanen zum Umschichten des Filterkuchens Bandfilter TURBODRAIN, Fa. BELLMER Scheibeneindicker Polymer geflockter Schlamm wird mittels Scheibensieb (0,3 - 0,45 mm) vom Wasser getrennt Scheibeneindicker, Fa. HUBER Leistungsdaten von Filter- und Siebmaschinen (Filtersiebtrommel, Bandfilter, Schneckenpresse, ...) Nenndurchsatz m³/h 3 - 150 Feststoffdurchsatz kg/h 15 - 2.000 % 4 -10 g FHM/kgTS 4-8 % > 95 kWh/m³ 0,1 - 0,4 Feststoffgehalt TR,eingedickt spezifische Flockungshilfsmittel-Menge (organische FHM – Polymere) Abscheidegrad spezifischer Energiebedarf Der Einsatz erfolgt i.a. als Voreindicker für Überschussschlämme Eindickung Flotation Flotation Schlammfeststoffe lagern sich an feine Gasbläschen an, steigen mit diesen an die Oberfläche und werden dort abgeschöpft Zur Eindickung kommunaler Überschussschlämme wird die s.g. Entspannungsflotation angewendet. Foto: Entspannungsflotation für Überschussschlamm in der KA Bottrop (Emschergenossenschaft) Bauwerke und Ausrüstung Rechteckige Flotationsbecken mit oben- (und unten-) liegenden Bandräumern Runde Flotationsbecken mit Rundräumern Foto: rechteckiges Flotationsbecken mit Bandräumer und Transportschnecke für ÜS-Schlamm in der KA Bottrop Schlammabzug mittels Transportschnecke Foto: rechteckiges Flotationsbecken mit Bandräumer und Transportschnecke für ÜS-Schlamm in der KA Bottrop Auslegungs- und Leistungsdaten Flächenbeschickung m 3/(m 2*h) 1 - 7,5 Flächenbelastung kg/(m 2*h) 5 - 20 % 3-6 bar 3-6 l Luft / kgTS 5 - 40 % > 90 kWh/m³ 0,1 - 0,2 Feststoffgehalt TR,eingedickt (Belebtschlamm) Druckdifferenz bei der Entspannung spezifischer Lufteintrag Abscheidegrad spezifischer Energiebedarf Eindickung Eindicken Künstliche Schwerkraft: Dekanterzentrifuge Dekanterzentrifugen Foto: Dekanterzentrifugen der Fa. Flottweg in der KA Regensburg Dekanterzentrifugen Getriebe Schnecke Trommel Wehr Schlammzulauf Antriebe: Trommel Schnecke Zentratablauf Feststoffaustrag Trockenzone Flüssigzone Eine Schnecke in der Trommel dreht sich um die Differenzdrehzahl u schneller, als die Trommel und transportiert die Feststoffe zum Austrag Dekanterzentrifugen • Je nach Transportrichtung der Feststoffe und des Zentrats werden Gleichstrom- und Gegenstromzentrifugen unterschieden. • Dekanter können ohne Flockungsmittel betrieben werden, geringe Mengen an organischen FM (Polymere) erhöhen jedoch die Trennschärfe und die mögliche Durchsatzleistung. • Die Investitionskosten für Dekanterzentrifugen sind i.a. höher als für Filtrations- und Siebmaschinen. • Dem höheren Strombedarf stehen geringere (oder keine) Kosten für die Konditionierung entgegen. Leistungsdaten von Dekanterzentrifugen Nenndurchsatz m³/h 2 - 200 Feststoffdurchsatz kg/h 20 - 3.000 % 5 -10 g FHM/kgTS 1-2 % > 80 > 92 0,5 - 1,2 Feststoffgehalt TR,eingedickt spezifische Flockungshilfsmittel-Menge Abscheidegrad spezifischer Energiebedarf *) einschließlich Flockungshilfsmittel ohne FHM mit FHM kWh/m³ *) Gesamt-Prozessbild Nachverdünnung FM: Flockungshilfsmittel Eindickung Zusammenfassung wichtiger Parameter Statische Eindickung erreichbarer TR - Primärschlamm - Überschussschlamm - Mischschlamm Konditionierungmittel und -verbrauch Energiebedarf [kW/m³Dünnschlamm] 5 - 12 1- 5 4 - 10 i.a. ohne --- Flotation Dekanterzentrifuge ----3-6 5 - 10 ----organ./anorg ohne/organ. --1-2 0,1 - 0,2 0,5 - 1,2 Filtration / Siebung --4 - 10 --organ. 4-8 0,1 - 0,4 Schlammwasser Schlammwasser Eindicker Konditionierungsverfahren aus: Weiterbildendes Studium Wasser & Umwelt, Kurs Abwasser II - Abwasserbehandlung, WS 1999/2000 Konditionierungsverfahren • Chemische Konditionierung - Anorganische Chemikalien (Metallsalze, Kalk) - Organische Chemikalien (Polymere) • Mechanische Konditionierung (z. B. Kohle- oder Aschezugabe) • Thermische Konditionierung (Erhitzen / Einfrieren) • Sonstige Verfahren (z. B. Ultraschallbehandlung) Chemische Konditionierung Ziel der chemischen Konditionierung: • Koagulation (Ladungsausgleich) Anorganische Flockungsmittel (Eisen- oder Alu-Salze) • Flocculation (Flockenbildung) Organische Flockungshilfsmittel (Polymere, auch Polyelektrolyte genannt) Chemische Konditionierung Konditionierung mit Kalk Inkrustrationen und Ammoniakausgasung kontrollieren Organische Flockungsmittel (Polymere) Löse- und Dosierstationen für Polymere • Herstellung einer 0,5 - 0,6%-igen Stammlösung (Reifezeit 30 - 60min) PolymerDosierpumpen Polymer-Stammlösung Organische Flockungsmittel (Polymere) Löse- und Dosierstationen für Polymere • Vor der Vermischung mit dem Schlamm wird die Stammlösung durch Nachverdünnung auf eine 0,1 - 0,5%-ige Gebrauchslösung verdünnt Brauch-, oder Trinkwasser Gebrauchslösung Polymer: Stammlösung Konditionierung bei Filterpressen Polymer- und kombinierte Polymer-Konditionierung: • neben der alleinigen Polymerdosierung werden Polymere auch in Kombinationen mit Kalk, Feinkohle oder Asche angewendet • Vorteile: - geringere Schlammengen (weniger oder keine anorganischen Konditionierungsmittel) • Nachteile: - geringere Feststoffgehalte im entwäss. Filterkuchen - verlängere Presszeiten, da der Filtrationsdruck nur langsam gesteigert werden darf - höherer Aufwand für MSR-Technik Polymer - Feinkohle - Konditionierung Anmischbehälter für die Feinkohle in der KA Bottrop (Emschergenossenschaft) Schlammwasser Schlammwasser Eindicker Entwässerung Ziel der Entwässerung Wirtschaftliche Weiterbehandlung von Klärschlämmen durch Volumenreduzierung (kleinere Behälter, Pumpen, sowie geringere Transportaufwendungen) Möglichst vollständige Entfernung von freiem, ungebundenem Wasser Entwässern • Natürlich bis 25- 35 % TR Trockenbeete, Schlammteiche oder Schlammstapelräume KA Schmallenberg • Maschinell bis 45 % TR Filtration Kammerfilter-, Membranfilter- und Bandfilterpressen KA Bottrop Künstliches Schwerefeld Zentrifugen (Dekanter) Entwässerung Verfahren zur Entwässerung Filtrationsverfahren Bandfilterpressen Kammerfilterpressen Membranfilterpressen künstliche Schwerkraft Natürliche Schwerkraft DekanterZentrifugen Schlammtrockenbeete Die maschinelle Entwässerung erfordert stets eine vorherige Konditionierung des zu entwässernden Schlammes maschinelle Entwässerung und Konditionierung sind daher gemeinsam zu betrachten. Bandfilterpressen Polymer geflockter Schlamm wird zwischen zwei Filterbändern durch Druck- und Scherkräfte entwässert Zulauf: Schlamm und Flockungsmittel Austrag von Filterkuchen Pressrollen Skizze: W. Gujer, in: Siedlungswasserwirtschaft Filtertuch Ablauf von Filtrat Entwässerungswalze Reinigung des Filtertuches Entwässerungszonen • Vorentwässerung: drucklos oder mit Unterdruck (Bandfilter und Filtersiebtrommeln) • Vorpresszone: langsamer Aufbau von Druckkräften • Presszone: Steigerung der Druckkräfte • Scher- oder Press-Walk-Zone: (Druck- und Scherbeanspruchung) Skizze: Fa. Bellmer, bearbeitet in: Klärschlammentsorgung - Enzyklopädie der Kreislaufwirtschaft Foto: Bandfilterpresse ROEPRESS, Fa. Roediger Kammer- / Membranfilterpressen Konditionierter Schlamm wird in Hohlräume gepresst, die mit Filtergewebe bespannt sind. Träger Filterkammern Presskolben Hydraulischer Zylinder: (Gegendruck) Austrag des Filterkuchens nach Öffnen der Presse Skizze: W. Gujer, in: Siedlungswasserwirtschaft Kammerfilterpressen Dichtung Filterplatte Schlamm Filtertuch mit Drainage-Membran als Unterlage Filtrat Skizze: W. Gujer, in: Siedlungswasserwirtschaft Gegen-Druckkraft Filterkammer gefüllt mit Schlamm Kammerfilterpressen • Der Schlamm wird bei Drücken von 8 bis 16 (20) bar an Filtertüchern und dem sich bildendem Filterkuchen ausfiltriert • Damit das Filtratwasser ablaufen kann, muss der Filterkuchen über ausreichend Kapillaren verfügen • Voraussetzung für die Kapillarbildung ist ein Stützgerüst aus mineralischen (inkompressiblen) Feststoffen und Konditionierungsmitteln (Kalk, Asche, Kohle und Polymere) • Die Dauer eines Pressvorganges liegt zwischen 1 und 3 h Membranfilterpressen • Membranfilterpressen (MFP) sind eine Weiterentwicklung der KFP mit grundsätzlich gleichem Aufbau • Unterschied: Zwischen Filterplatte und Filtertuch befindet sich zusätzlich eine aufblasbare Membran • Betrieb: Nach einer Vorpresszeit wird Druckluft oder Wasser zwischen Filterplatte und Membran gedrückt und mit 15 - 25 bar nachgepresst Membranfilterpressen Dichtung Schlamm Filterkammer aufblasbare Membran Filtrat Filterplatte Vorteile der MFP: • geringerer Pressdruck (bis 6 bar, gegenüber 16 bar bei KFP) • höherer Feststoffgehalt im entwässerten Filterkuchen (bis 5 %-Punkte mehr als mit KFP) Kammerfilterpressen Foto: Kammerfilterpresse DEKAMAT, Fa. PASSAVANT Membranfilterpressen Foto: Membranfilterpresse für kohlekonditionierten Faulschlamm in Bottrop (Emschergenossenschaft) Entwässerung Verfahren zur Entwässerung Filtrationsverfahren Bandfilterpressen Kammerfilterpressen Membranfilterpressen künstliche Schwerkraft Natürliche Schwerkraft DekanterZentrifugen Schlammtrockenbeete Die maschinelle Entwässerung erfordert stets eine vorherige Konditionierung des zu entwässernden Schlammes maschinelle Entwässerung und Konditionierung sind daher gemeinsam zu betrachten. Dekanterzentrifugen Foto: Dekanterzentrifuge in der KA Bottrop (Emschergenossenschaft) Dekanterzentrifugen Seit einigen Jahren kommen zur Entwässerung Hochleistungszentrifugen der s.g. dritten Generation (z.B. Centripress) zum Einsatz: •Schlankheitsgrad L/D > 4 •Drehzahlen von 2.500 - 4.500 U/min • Der Schlamm wird zusätzlich durch die Schnecke ausgepresst Entwässern - Leistungsdaten Entwässerungsaggregat Konditionierungsmittel erreichbare spezifischer Trockenrückstände Energieverbrauch Ca(OH)2 - FeCl3 - Polymer ~3-8 [%] ~ 20 - 32 [kWh/m³)] ~ 1,8 – 2,0 Hochleistungsdekanter Bandfilterpresse - - ~4-8 ~ 28 - 40 ~ 1,8 – 2,2 - - ~ 2,5 - 5 ~ 20 - 32 ~ 0,3 – 0,5 Hochdruckbandfilterpresse Kammerfilterpresse - - ~ 2,5 - 5 ~ 30 - 40 ~ 0,5 ~ 15 ~ 5 - 7,5 - ~ 28 - 40 ~ 1,5 ~ 30 - 45 ~ 1,2 Dekanter / Zentrifuge Membranfilterpresse ~3-4 ~ 1 – 1,5 ~ 3,5 - 5 Quelle: DWA Klärschlammerhebung, KA 10/2005 Praxis der Entwässerung Zentrifuge 18,0% Kammerfilterpresse 17,0% Bandfilterpresse 8,3% nach Anzahl der Kläranlagen (2843) Entwässerung durch Dritte bzw. keine Entwässerung 56,7% Kammerfilterpresse 34,6% Zentrifuge 44,1% nach Ausbaugröße (97 Mio EW) Bandfilterpresse 6,8% Entwässerung durch Dritte bzw. keine Entwässerung 14,5% Quelle: DWA Klärschlammerhebung, KA 10/2005 Natürliche Entwässerung Foto: Schlammentwässerungsbeete in der Kläranlage Weimar (bis 1991) in Betrieb Natürliche Entwässerung Foto: Schlammentwässerungsbeete in der Kläranlage Weimar (bis 1991) in Betrieb Natürliche Entwässerung Verringerung des Wassergehalts durch: • • • Verdunstung in die Atmosphäre Versickerung über eine Drainage Schlammwasserabzug über sog. Mönche (geschlitzte Rohre) oder Betondielen aus: Weiterbildendes Studium Wasser & Umwelt, Kurs Abwasser II - Abwasserbehandlung, WS 1999/2000 Natürliche Entwässerung Entwässerung in Schlamm(trocken)beeten • Beschickung in Einzelschichten von 0,20 - 0,30 m bis zu einer Gesamthöhe von 0,80 - 1,50 m • Jährliche Durchsatzleistung: 50 - 200 kgTS/(m²*a) Die natürliche Entwässerung hat heute nur noch geringe Bedeutung: • großer Flächenbedarf • Geruchsemissionen • Entwicklung der maschinellen Entwässerungsverfahren „Natürliche“ Entwässerung (Solare Trocknung) Überdachte Trockenbeete mit PC-gesteuerter Be- und Entlüftung, sowie maschineller Umschichtung Schlammwasser Schlammwasser Eindicker Überblick Schlammbehandlung Trocknen • Natürlich bis 85 % TR Strahlungtrockner Solar-/Ventilationstrockner • Thermisch bis 95% Konvektionstr. Kontakttrockner Bandtrockner Trommeltrockner Dünschichttrockner Scheibentrockner Trommeltrockner Dünnschichttrockner Praxis der Trocknung Thermisch 3% Natürlich 1% keine 96% Thermisch 20% nach Anzahl der Kläranlagen (2843) keine 79% Natürlich 1% nach Ausbaugröße (97 Mio EW) Schlammwasser Schlammwasser Eindicker Rückbelastungen aus Schlammwasser Das abgetrennte Schlammwasser aus Eindickung und Entwässerung wird zur Abwasserbehandlung zurück geführt und verursacht hydraulische und stoffliche Rückbelastungen. • abhängig vom Eindick- und Entwässerungsgrad • i.a. 0,3 und 3,0 % bezogen auf den Zufluss zur Kläranlage • kann aus einer Massenbilanzierung ermittelt werden resultiert aus partikulären und gelösten Stoffe • Abwasserbeschaffenheit und Abwasserbehandlungsverfahren • vorgelagerten, stoffumwandelnden Prozessen in der Schlammbehandlung (Faulung, Desintegration) • Eindick- und Entwässerungsverfahren Stoffliche Rückbelastung - Gesamt bezogen auf die Frachten im Kläranlagenzulauf: • organische Stoffe • Gesamtphosphor BSB5 < 5%, CSB < 7% Pges < 7,5 % • Stickstoff Nges 15 - 30 % Rückbelastung aus der Eindickung Die stoffliche Rückbelastung aus der Voreindickung resultiert im wesentlichen aus den rückgeführten partikulären Stoffen. (Nur bei Versäuerungseindicker sind auch gelöste Stoffe von Bedeutung. ) Der Abscheidegrad der Eindickung bestimmt das Ausmaß der Rückbelastung • Schwerkrafteindicker bis 0,8 g/l TS • Siebtrommeln u.ä. 0,05 bis 0,25 g/l TS • Dekanterzentrifugen (ohne FHM) 0,20 bis 1,5 g/l TS Rückbelastung aus der Entwässerung Die stofflichen Rückbelastungen aus Nacheindickung und Entwässerung resultieren sowohl aus partikulären als auch gelösten Stoffen. Von größter Bedeutung sind die gelösten Stickstoff-Rückbelastungen nach der Faulung (inkorporierter Stickstoff wird als NH4-N freigesetzt) Wenn 50 % der organischer Stoffe im Faulbehälter abgebaut werden, dann werden auch 50 % des inkorporierten Stickstoffes wieder freigesetzt
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