Solare Klärschlamm- trocknungsanlage

Solare Klärschlammtrocknungsanlage
unter Nutzung der Abwärme einer
Biogasanlage am Beispiel der Trocknungsanlage Hochdorf-Assenheim
WVE GmbH Blechhammerweg 50 - 67659 Kaiserslautern
Tel.: 0631 / 37 23-0
In den Abwasserreinigungsanlagen in Rheinland-Pfalz z.B. fallen jährlich rund 400.000 t
Überschuss-Schlamm (Trockensubstanzgehalt
TS = 25 %) an, die einer Verwertung zugeführt
werden müssen. Vor dem gesetzlichen Hintergrund sind derzeit in Rheinland-Pfalz grundsätzlich die landwirtschaftliche Verwertung, die Mitverbrennung des Schlammes in Kohlekraftwerken bzw. Zementwerken sowie die Monoverbrennung möglich.
Der Heizwert, und damit der wirtschaftliche Nutzen des Klärschlammes, steigt mit dem Entwäs-
serungsbzw.
Trocknungsgrad
des
Schlammes. Während ein Schlamm, der nur
mechanisch entwässert ist, noch nicht
selbsttätig verbrennen kann, besitzt getrockneter Klärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt > 90 % eine Energiedichte,
die nahezu an den Heizwert von Braunkohle
heranreicht.
Durch den Energiegehalt von rd. 11 MJ/Kg
wird getrockneter Klärschlamm als biogener
Sekundärbrennstoff wirtschaftlich immer
interessanter. Den höchsten wirtschaftlichen
Nutzen erzielt man bei der Mitverbrennung
des Trockenschlammes im Zementwerk, weil
dort im Prozess der Klinkererzeugung eine vollständige energetische und stoffliche Verwertung
des Klärschlammes stattfindet. Der biogene Anteil dient als Kohleersatz, der mineralische Anteil
wird in den Zementklinker eingebunden. Es verbleibt somit keine Asche die später zu entsorgen
wäre.
Eine solche stoffliche Verwertung ist nur dann
sinnvoll, wenn zur Trocknung des Klärschlammes keine fossilen Brennstoffe erforderlich werden. Vor diesem Hintergrund hat die WVE
GmbH, Kaiserslautern, im Jahre 2007 in Hochdorf-Assenheim eine Klärschlammtrocknungsanlage gebaut und in Betrieb genommen, die zur
Trocknung des Klärschlammes lediglich die
Sonnenenergie und die Abwärme einer Biogasanlage nutzt.
Die Familie Friedrich hat auf ihrem landwirtschaftlichen Betriebsgelände in HochdorfAssenheim eine Biogasanlage errichtet und betreibt diese seit dem Jahr 2006. Die Biogasanlage verarbeitet jährlich rd. 5000 m³ Schweinegülle
und 8.000 t Maissilage; der Mais wird auf den
umliegenden Feldern des Hofes angebaut.
Diese besteht aus einem mit KunststoffFolie bedachten Gewächshaus bzw. Trockenhaus, das eine Trocknungsfläche von
rd. 1.400 m² hat. Die Anlage wurde in unmittelbarer Nähe zur Biogasanlage errichtet.
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Das in der Anlage erzeugte Biogas wird in einem
Verbrennungsmotor (BHKW) zur Erzeugung von
Strom und Wärme genutzt. Der Strom wird gemäß EEG in das Netz des örtlichen Stromversorgers eingespeist, die anfallende Abwärme
wird zur Trocknung des Klärschlammes eingesetzt.
Die von der WVE GmbH umgesetzte EDZTrocknungsanlage stellt im Wesentlichen eine
Weiterentwicklung der bekannten solaren Trocknungsanlage dar.
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Die für den Trocknungsvorgang benötigte
Wärmeenergie wird der Anlage über die
natürliche Sonneneinstrahlung und durch
die installierte Niedertemperaturbodenheizung zugeführt. Durch diese Fußbodenheizung wird es möglich, die Abwärme des
Blockheizkraftwerkes der Biogasanlage zur
Klärschlammtrocknung optimal zu nutzen.
Betrachtet man andere auf dem Markt angebotene Trocknungsverfahren, so arbeiten
diese meist auf einem Wärmeniveau das
deutlich höher liegt.
Die Klärschlammtrocknungsanlage hat einen jährlichen Durchsatz von rd. 5.000 t
Klärschlamm. Dieser wird in entwässerter
Form als Filterkuchen mit einem TS-Gehalt
von rd. 25 % angeliefert. Er wird über einen
stirnseitig angeordneten Schlammbunker durch
eine Schubbodentransporteinrichtung in die
Trocknungsanlage eingetragen. Mit mehreren
Werkzeugträgerbalken wird der Klärschlamm
nachfolgend flächig verteilt und bis zum Austragsystem der Anlage gefördert. Durch dieses
spezielle EDZ-Förder- und Wendesystem wird
der Schlamm ständig umgewendet, aufgelockert
und somit seine Reaktionsfläche vergrößert.
Mittels Sonnenwärme, die durch das Foliendach
des Trocknungshauses eingefangen wird, und
der unterstützend wirkenden Fußbodenheizung
wird das im Klärschlamm gebundene Wasser
verdampft.
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So gelangt der Klärschlamm durch die Trocknungsanlage und wird auf seinem Weg zum
Austragssystem bis auf einen Feststoffgehalt
von > 90 % getrocknet.
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Der Austausch der mit Wasserdampf gesättigten Luft in der Anlage erfolgt über Lüftungsklappen im Dach des Trocknungshauses. Die erforderliche Belüftung wird über
seitlich angeordnete Lüftungsschlitze in der
Sockelwand auf Höhe der Trocknungsfläche
erreicht.
Wenn es extreme Wettersituationen erfordern, können Be- und Entlüftung auch über
installierte Ventilatoren erfolgen. Das Trockengut, das eine feste granulatartige Form
und Konsistenz hat, wird über ein stirnseitig
angeordnetes Becherwerk in ein nebenstehendes Silo gefördert. Die Abfuhr zum Zementwerk erfolgt mit Silofahrzeugen.
Durch dieses hier verwirklichte Verwertungskonzept kann die Entsorgung der bei
Abwasserreinigungsprozessen anfallenden
Klärschlämme, unabhängig von der landwirtschaftlichen Nutzung, mindestens für die
nächsten 20 Jahre nachhaltig sichergestellt
werden. Die in der Biogasanlage anfallende
Abwärme wird einer sinnvollen Nutzung
zugeführt, der Klärschlamm kann so ohne
den Einsatz fossiler Brennstoffe getrocknet
werden. Nur vor diesem Hintergrund kann
im Rahmen der Klärschlammverbrennung
eine positive CO2 -Bilanz gezogen werden.
Durch die Verbrennung im Zementwerk
erfolgt zudem noch eine vollständige stoffliche Verwertung, womit auch hier Ressourcen geschont werden.
Durch die Verknüpfung einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit der Klärschlammtrocknung werden die Energiebilanzen der
beiden Komponenten optimiert. Die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage wird durch
die Wärmenutzung erheblich verbessert, die
Nutzung von Abwärme macht eine Klärschlammtrocknung erst energetisch sinnvoll.
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