Solare Klärschlammtrocknung pdf (533 kb) - EVS Entsorgungsverband Saar

Solare Klärschlammtrocknung
Dr. – Ing. V. Quentmeier
elementis consult Ingenieur GmbH

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 1
1 Einleitung
Die Entsorgung des bei der Abwasserreinigung anfallenden Klärschlammes ist
in der Diskussion, weil ab dem Jahr 2005 die Deponierung von Klärschlämmen
verboten ist und eine landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm in den
kommenden Jahren voraussichtlich stark eingeschränkt wird.
Unter diesen Gesichtspunkten ist es interessant, die Menge an zu entsorgendem
Klärschlamm zum einen zu vermindern und zum anderen neue Entsorgungswege
für den Klärschlamm aufzuzeigen.
Eine Möglichkeit, den Klärschlamm in seiner Menge drastisch zu vermindern, ist
der Entzug des Wassers durch Trocknung. Durch die Veränderung des Wassergehaltes
von ca. 70% nach der Entwässerung auf ca. 30% nach einer
Trocknung wird die Menge des Klärschlamms um mehr als die Hälfte vermindert.
Einher geht mit der Reduzierung des Wassergehaltes eine Erhöhung des
Brennwertes, der nach weitgehendem Entzug des Wassers dem Brennwert von
Braunkohle entspricht.
Es existiert eine Vielzahl von Trocknungsanlagen, in denen mit Hilfe von fossilen
Brennstoffen das Wasser aus dem Klärschlamm verdampft wird. Diese Verfahren
erfordern einen hohen Einsatz an fossilen Brennstoffen, um das gewünschte
Ergebnis zu erzielen. In den letzten Jahren hat sich als Alternative zu
der Trocknung unter Einsatz von fossilen Brennstoffen eine Trocknung mit relativ
niedrigem Energieeinsatz etabliert. Es ist die sogenannte solare Klärschlammtrocknung,
die vorhandene Ressourcen der Natur, wie Sonne, Wind
und Luftfeuchtigkeit nutzt, um die Trocknung herbei zu führen. Unterstützt wird
diese Trocknung durch maschinelle Einrichtungen und ggf. durch Abwärme, die
aus der thermischen Umsetzung von Faulgas / Deponiegas oder der Verstromung
von Faulgas / Deponiegas zur Verfügung steht.
.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 2
2 Verfahren der solaren Klärschlammtrocknung
2.1 Grundlagen
Mit der Trocknung wird das Ziel erreicht, die Menge des zu entsorgenden Klärschlammes
zu vermindern. In Bild 2.1.1 ist dargestellt, wie sich die Klärschlammmenge
bei einem Ausgangswert von 25% Trockenrückstand bzw. 75%
Wassergehalt nach der mechanischen Klärschlammentwässerung vermindert,
wenn der Klärschlamm auf einen Trockensubstanzgehalt von 60 bzw. 80% und
einem Wassergehalt von 40 bzw. 20% getrocknet wird. Die Klärschlammmengen
reduzieren sich um ca. 60 –70 %.
100%
TS Gehalt 25 %
80%
Volumen [%]
60%
40%
TS Gehalt 60 %
TS Gehalt 80 %
20%
0%
25 60 80
Trockenrückstand [%]
Bild 2.1.1: Verminderung der Schlammmenge durch Trocknung
Ein weiterer Effekt der Klärschlammtrocknung ist in dem Bild 2.1.2 dargestellt.
Während der Klärschlamm bei einem Trockensubstanzgehalt von 25% bzw.
einem Wassergehalt von 75% nach der mechanischen Entwässerung einen
Heizwert von ca. 1 MJ/kg aufweist und nur unter Zugabe von fossiler Energie
verbrannt werden kann, hat der Klärschlamm bei einem Trockensubstanzgehalt
von 60 bis 80% bzw. einem Wassergehalt von 40 bis 20% einen Heizwert von
ca. 6 bis 8 MJ/kg. Dieses bedeutet, dass er annähernd einen Heizwert wie
Braunkohle aufweist und als Energieträger angesprochen werden kann. Die
Variation des Heizwertes des Klärschlammes hängt maßgeblich von dem Wassergehalt
ab, wird aber auch von dem organischen Trockensubstanzgehalt des
Klärschlammes bestimmt. Je höher der organische Trockensubstanzgehalt in
dem Klärschlamm ist, desto höher ist der Brennwert. In dem Bild 2.1.2 sind die
Werte für einen organischen Trockensubstanzgehalt von 55% angegeben, der
bei einem gut ausgefaultem Klärschlamm anzutreffen ist.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 3
14
Heizwert [MJ/kg]
12
10
8
6
4
2
Entwässerter Schlamm
TS Gehalt 25 %
Getrockneter Schlamm
TS Gehalt 60 %
TS Gehalt 80 %
0
25 60 80
Trockenrückstand [%]
Bild 2.1.2: Veränderung des Klärschlammes durch Trocknung
Die Trocknung bzw. die Verdampfung des Wasser aus dem Klärschlamm wird
im allgemeinen durch den Einsatz von thermischer Energie aus der Verbrennung
biogener und fossiler Brennstoffe sowie elektrischer Energie erreicht.
In Bild 2.1.3 ist dargestellt, welcher Energieeinsatz bei unterschiedlichen Verfahren
der Trocknung, bezogen auf die verdampfte Tonne Wasser, zu erwarten
ist. Deutlich wird daraus, dass die Solartrocknung, die vorwiegend die natürlichen
Ressourcen der Umwelt ausnutzt, mit einem sehr geringen Energieaufwand
im Vergleich zur Verfahrenstechnik auskommt, die thermische Energie
zur Verdampfung des Wassers einsetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Trocknungsanlagen
mit dem Einsatz von thermischer Energie dauert der Trocknungsprozess
in einer solaren Trocknungsanlage Wochen und beansprucht viel
Platz. Durch den mehrwöchigen Trocknungsprozess ist das getrocknete Material
aerob stabilisiert, geruchsfrei, und kann problemlos zwischengelagert werden.
Über solche Eigenschaften verfügt das Material nicht, das mit Hilfe von
thermischer Energie in kurzer Zeit getrocknet wurde.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 4
1.100
spezifischer Energieeinsatz [kWh/Mg H2O ]
1.000
900
800
700
600
500
400
300
200
900-1.100
800-1.000
470-650
250-330
100
0
20-30
Konvektion Kontakt Niedertemperatur Kaltluft Solar
Bild 2.1.3: Spezifischer Energieeinsatz bei verschiedenen Trocknungsverfahren
Die Solartrocknung hat sich aus der Idee von überdachten Trockenschlammbeeten
entwickelt, deren Inhalt zur Verbesserung der Trocknungsleistung und
zur Gleichmäßigkeit der Trocknung in unregelmäßigen Abständen gewendet
wurde. Heute haben alle auf dem Markt befindlichen Verfahren zur solaren
Klärschlammtrocknung als Basis eine befestigte Grundfläche mit einer darüber
angeordneten transparenten Bauhülle. Innerhalb dieses Gebäudes wird der
Schlamm unter regelmäßigem Mischen und Wenden getrocknet. Unterschiedliche
Aggregate für das Schlammwenden sind üblich und werden im nachfolgenden
beschrieben.
Den solaren Trocknungsanlagen ist gemeinsam, dass entweder durch natürlichen
Luftaustausch (freie Konvektion) oder durch Sensor gesteuerte Be- und
Entlüfter in der Halle ein Luftaustausch und eine Luftumwälzung erfolgt und das
zu trocknende Material in regelmäßigen Zeitabständen gewendet wird. Ziel ist
es, günstige Trocknungsbedingung durch einen hohen Luftaustausch zuschaffen
und feuchte Grenzschichten von der Klärschlammoberfläche durch Wenden
abzulösen.
Im folgenden wird der Trocknungsprozess von entwässertem Klärschlamm in
seiner Theorie beschrieben. Drei Phasen der Klärschlammtrocknung werden
von der Universität Hohenheim (2) formuliert. Es sind:
1. Entzug von Oberflächenwasser
2. Entzug von Kläranlagenkapillarwasser
3. Entzug von sorptionsgebundenem Wasser
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 5
Für die optimale Energieausnutzung muss der Trocknungsprozess an die unterschiedlichen
Trocknungsphasen angepasst werden. Eine optimale Trocknungsleistung
wird erreicht, wenn eine möglichst hohe Energiezufuhr durch den
Energieeintrag von Strahlung und Konvektion möglich wird. Ein optimaler Wärmeübergang
muss durch eine turbulente Strömung gewährleistet werden sowie
eine hohe Diffusionsgeschwindigkeit durch hohe Temperatur und ein hohes
Dampfdruckgefälle. Ein kurzer Transportweg im zu entwässertem Gut ist durch
Wenden und Zerkleinern des Materials einzuhalten. Eine optimale feuchte Abfuhr
sollte durch eine turbulente Luftströmung mit rascher Abfuhr des Wasserdampfes
gewährleistet sein. Als maßgebliche Faktoren für die erzielbare Trocknungsleistung
in den Solaranlagen ist die Verfügbarkeit von Energie zu nennen,
die durch die Solarstrahlung und das Trocknungspotential der Umgebungsluft
bestimmt ist. Unterstützt werden kann die von unserer Umwelt bereitgestellte
Energie durch Abwärme, z.B. aus Blockheizkraftwerken oder eine Zusatzheizung,
die z.B. mit nicht genutztem Klärgas / Deponiegas betrieben wird.
Der Energiebedarf für die Trocknung hängt unmittelbar von dem Trockensubstanzgehalt
des Inputmaterials ab und von den gewünschten Trockensubstanzgehalten
des Outputmaterials sowie von den Schlammeigenschaften selbst. Die
solaren Trocknungsanlagen, in der im folgenden beschriebenen Konfiguration,
werden Trocknungsleistungen von 500 bis 1.000 kg Wasser/m ² /a angegeben.
Diese Aussage gilt für einen Ausgangs-Trockensubstanzgehalt von ca. 15 bis
30%, also für einen entwässerten Klärschlamm. Deutlich höhere Trocknungsleistungen
werden dann erzielt, wenn eine Zusatzheizung installiert ist, die mit
der Restwärme eines BHKW´s oder mit einer eigenen Heizanlage betrieben
wird, die mit Faulgas / Deponiegas gespeist wird.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 6
2.2 Verfahren der Firma Thermo-System
Die solare Trocknungsanlage der Firma Thermo-System wurde in enger Kooperation
mit dem Institut für Agrartechnik der Tropen- und Subtropen der Universität
Hohnheim entwickelt. Die geschlossene wärmedämmende und dennoch
hoch transparente hagel-, wind- und schneelastsichere Bauhülle wird auf einer
Betonplatte mit seitlicher Aufkantung aufgebaut. An der Stirnseite der Halle befinden
sich Lüftungsklappen, an der Rückseite der Halle Abluftventilatoren. In
Kombination von Lüftungsklappen und Ventilatoren werden über eine Prozesssteuerung
die zugeführten Luftmengen in Abhängigkeit von den Witterungseinflüssen
gesteuert. In der Halle sind in der Firstkonstruktion Umluftventilatoren
installiert, die zu jedem Zeitpunkt die optimale Strömungsgeschwindigkeit über
dem Schlamm sicher stellen. Diese Umluftventilatoren werden ebenso wie die
Luftaustauschventilatoren von den Messungen der Umgebungssituation gesteuert.
In der Halle sorgt das elektrische Schwein, ein selbst steuernder Roboter
mit Umwälzeinrichtung, für die Durchmischung, das Wenden und die Homogenisierung
des zu trocknenden Materials. Dieses elektrische Schwein bewegt.
sich im Trocknungsraum mittels Ultraschallsensoren und bearbeitet voll automatisch
die gesamte Fläche. In Gang gesetzt wird das elektrische Schwein voll
automatisch über die Regelung der solaren Trocknungsanlage in Abhängigkeit
von der Anlagenkonfiguration, den Trocknungsbedingungen und dem Stand
des Trocknungsprozesses. Um eine optimale Trocknungsleistung zu erreichen,
arbeitet die Thermo-System-Schlammtrocknungsanlage mit dem Batch-
Verfahren. Es erfolgen in einer Trocknungshalle nacheinander die Arbeitschritte:
Befüllen, Trocknen, Entleeren. Dadurch kann der Trocknungsprozess optimal
auf die abnehmende Schlammfeuchtigkeit und die damit verbundenen
Trocknungsphasen eingestellt werden.
Messung/
Steuerung
Sonnenstrahlung
Zuluft
A bluf
t
Bild 2.2.1: Thermo System Trocknungsanlage
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 7
Die Trocknungskammern werden in der Regel mittels Container, Ladewagen
oder Radlader beschickt. Die Verteilung des Schlammes auf der beschickten
Fläche übernimmt das elektrische Schwein. Der Trocknungsprozess läuft voll
automatisch ab, so dass bis zum Erreichen der gewünschten TR-Gehalte der
Betreiber nur überwachend tätig werden muss. Die Entnahme des getrockneten
Materials erfolgt mittels Radlader.
Die Firma Thermo-System hat heute über 40 Anlagen mit einer Größenordnung
von 1.000 bis 300.000 EW installiert. Kleinere Anlagen werden nicht mit entwässertem
Schlamm, sondern mit Nassschlamm aus dem Eindicker beschickt.
Dazu wurde ein spezieller Dränageboden entwickelt.
Bild 2.2.2: Solare Klärschlammtrocknungsanlage Kläranlage Füssen, Thermo
System
Die Thermo-System-Anlage kann als Option mit einer Abwärmenutzung eines
BHKW´s oder einer Zusatzheizung ausgerüstet werden. Vornehmlich werden
zu der Beheizung und der Optimierung Wärmetauscher eingesetzt, die die zugeführte
Luft an der Stirnseite der Halle erwärmen und somit die Randbedingung
für die Trocknung verbessern.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 8
2.3 IST/Helantis -Verfahren
Das IST-Verfahren wurde in Deutschland entwickelt und wird heute von der
Firma IST Anlagentechnik GmbH vertrieben. Das Verfahren wurde von der
französischen Degrémont-Gruppe aufgenommen, weiterentwickelt und wird
heute unter dem Namen Helantis von ihr vertrieben. Über 20 Anlagen dieses
Typs sind heute in Betrieb oder im Bau.
In Bild 2.3.1 ist eine der Anlagentechniken dargestellt, wie eine Helantis-
Trocknungsanlage aufgebaut wird. Wie sich eine IST/Helantis-
Trocknungsanlage realisiert darstellt, ist dem Bild 2.3.2 zu entnehmen.
Abluft
Firstlüftungsklappe
für Abluft
Umluftventilatoren
Wendewolf
Zuluft
Bild 2.3.1: IST / Helantis Trocknungsanlage
Die Trocknungsanlage hat eine Sohle aus Asphalt oder Beton, die seitlich durch
Fertigteilbetonständerwände begrenzt ist. Auf diesen Ständerwänden wird eine
Stahlkonstruktion aufgebracht, die mit einer transparenten wärmedämmenden,
hoch reißfesten Abdeckung überspannt ist. Die Halle kann an Stirn- und Rückseite
geöffnet oder geschlossen sein. Seitlich wird der Halle Frischluft zugeführt.
Die Menge wird durch in der Halle befindliche Umluftventilatoren entsprechend
der Umgebungssituation gesteuert. Die Abluft wird vornehmlich über
Firstlüftungsklappen abgeleitet.
Die IST/Helantisanlage wird quasi kontinuierlich beschickt. Das heißt, der entwässerte
Klärschlamm wird arbeitstäglich auf der Stirnseite der Trocknungsanlage
zugegeben. Über ein Umwälzaggregat (Wendewolf) wird das Material verteilt
und sukzessive mit dem Trocknungsfortschritt durch die Anlage transpor-
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 9
tiert. Die Steuerung der Umwälzmaschine, die Häufigkeit des Wendens und der
Vorschub des Materials durch die Maschine wird durch die Witterungsverhältnisse
vorgegeben.
Bild 2.3.2: IST / Helantis Trocknungsanlage der Kläranlage Fils
Die Umluftventilatoren in der Halle sorgen für die notwendige Turbulenz, um die
erforderliche Verdampfung herbeizuführen. Der Wendewolf sorgt für die Umwälzung
des Materials, um die unterschiedlichen Phasen des Trocknungsprozesses
ablaufen zu lassen. Im Gegensatz zu Verfahren nach dem Batch-
System laufen hier in einer Halle die Phasen 1-3 der Trocknung gleichzeitig
beim Längstransport durch die Halle ab.
Die IST/Helantisanlage kann ebenfalls mit einer Zusatzheizung betrieben werden.
Vornehmlich wird bei diesem Verfahren entweder eine Fußbodenheizung
in der zweiten Hälfte der Trocknungshalle für die Trocknungsphasen 2 und 3
oder ein Dunkelstrahler verwendet, der direkt mit Faulgas beheizt und in die
Firstkonstruktion der Halle installiert wird. Die Dunkelstrahler sind Infrarotstrahler,
die beim Auftreffen auf den Klärschlamm ihre Wärmeleistung entfalten und
damit die Verdunstungsleistung der solaren Trocknungsanlage steigern.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 10
Die IST/Helantis Anlage kann nur entwässerten Klärschlamm verarbeiten, gegebenenfalls
sehr nasses Material mit Rückmischung von getrocknetem Gut
aus dem Abwurf der Trocknungsanlage.
Für die Zwischenlagerung des getrockneten Materials kann ein entsprechender
Speicher am Ende einer Trocknungshalle vorgehalten werden. Die Entnahme
aus der Halle und die Beladung der LKW´s erfolgt vornehmlich mit Radladern.
Automatische Systeme zur Beladung der LKW´s sind denkbar.
Aufgrund des Durchlaufsystems, der vorgegebenen Abmessungen der Wendemaschine
sind die Anlagen in ihrer Geometrie weitgehend vorgegeben. Die
Hallenbreite beträgt 10 - 12 m, die Hallenlänge 60- 120m.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 11
2.4 Weitere Anlagen
Die Firma Hans Huber AG vertreibt eine Trocknungsanlage nach dem Durchlaufprinzip.
Das Prinzip der Anlage der Firma Huber ist in Bild 2.4.1 dargestellt.
Wie die Realisierung der Trocknungsanlage aussieht, ist dem Bild 2.4.2 zu entnehmen.
Abluft
Zuluft
Zuluft
Bild 2.4.1: Solartrocknungsanlage Firma Huber
Die Trocknungsanlage der Firma Huber ist auf einer Betonplatte aufgebaut und
hat eine seitliche Betonaufkantung. Die Anlage besitzt eine innere Hülle aus
hochfeste transparente Stegplatten, die auf einer Stahlkonstruktion aufgebracht
sind. In der Trocknungshalle selbst befindet sich in einem Abstand von ca. 1 m
oberhalb der Betonsohle ein Sieblochblech, auf das der entwässerte Klärschlamm
chargenweise nach der Entwässerung automatisch aus der Entwässerungsmaschine
abgeworfen wird. Ein Wendegerät zieht den entwässerten
Klärschlamm aus dem Eintragsbereich des Siebs auf die Siebfläche und der
Klärschlamm wird unter vielfachem Abfahren des Wendegerätes umgewälzt.
Das Umwälzgerät dient auch dazu, den Vorschub des Klärschlammes zum Ende
der Trocknungsanlage hin zu gewährleisten. Der Vorschub des Materials
erfolgt in Abhängigkeit der Randbedingungen der Trocknung, die durch die Witterungsbedingungen
und den Trocknungsprozess selbst beeinflusst werden.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 12
Bild 2.4.2: Solartrocknungsanlage Firma Huber (Krause), Kläranlage Uhlingen
Die Zuluft der Trocknungsanlage wird aus einem Hallenbereich abgesaugt, der
ebenfalls mit transparenten Stegplatten eingehaust ist. In diesem eingehausten
transparenten Bereich kann sich bei entsprechender Einstrahlung die zugeführte
Luft erwärmen. Die Luft wird über Ventilatoren, hinter die Wärmetauscher
geschaltet sind, in den Trocknungsbereich unterhalb des Siebbodens eingeblasen.
Die Luft durchströmt den ca. 10-12 cm dicken Klärschlammkuchen und
wird gezielt über einen Abluftventilator am Ende der Trocknungshalle abgesogen.
Wie zuvor erwähnt, wird die Zuluft vor dem Einblasen in dem Trocknungsbereich
gezielt erwärmt.
Eine über eine längere Zeit erprobte Anlage ist für einen Durchsatz von 6.000
EW konzipiert. Die Verdampfungsleistung von ca. 12,5 kg/m 2 /d bzw. 4.500 kg
/m²/a liegt weit über den Werten, die mit den Anlagen zu erreichen sind, die in
den Kapitel 2.2 und 2.3 beschrieben werden. Es ist von der maschinentechnischen
Ausrüstung und von der Verdampfungsleistung her eine Zwitteranlage
zwischen solarer Trocknungsanlage und Kaltlufttrocknungsanlage.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 13
Die Firma Veolia Environement hat auf der Basis von Versuchen eine großtechnische
Anlage mit dem Namen Solia entwickelt. In Bild 2.4.3 ist das Verfahren
schematisch dargestellt. Bei diesem Verfahren wird ebenfalls eine Stahlhallenkonstruktion
mit hochtransparenten Platten belegt. Die Stahlkonstruktion
wird auf einer Betonplatte aufgebaut.
Das Verfahren unterscheidet sich nicht wesentlich in seinem grundsätzlichen
Aufbau von den zuvor beschriebenen Techniken, wohl aber in der Art der Umsetzung
des trocknenden Klärschlamms und in der Ableitung der Fortluft. Bei
der Umsetzung des Materials wird ein Mietenwender eingesetzt, wie er aus der
Kompostierung bekannt ist. Dieses bedeutet, dass bei dem Wendeprozess das
Material stark belüftet wird. Dieses hat zur Folge, dass das Material biologisch
aktiv ist und eine erhebliche Veränderung des organischen TS-Gehaltes mit
Hilfe dieser Wendetechnik erfolgt. Es spielen sich ähnliche Vorgänge ab, wie
bei einer Kompostierung. Dies ist auch gewünscht, da das Material mit möglichst
hohem organischem Gehalt der Trocknungsanlage zugegeben wird. Die
Folge der starken aeroben Umsetzung des Materials ist, dass die durch die Halle
gesogene Luft stark geruchsbeladen ist und deshalb in einem Biofilter zu reinigen
ist.
Im Bild 2.4.4 ist die erste großtechnisch realisierte Anlage für die Kläranlage
Forbach dargestellt. Sie wurde im April 2005 in Betrieb genommen.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 14
Messung/
Steuerung
Sonnenstrahlung
Zuluft
Biofilter
Bild 2.4.3: Trocknung mit Mietenwender Veolia
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 15
Bild 2.4.4: Solare Klärschlammtrocknung Veolia, Kläranlage Forbach
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 16
3 Ausführungsbeispiel
Der EVS-Entsorgungsverband Saar plant, am Standort der Kläranlage Völklingen
eine solare Klärschlammtrocknung zu errichten. Unmittelbar neben der
Kläranlage steht eine Freifläche zur Verfügung, die für die Realisierung geeignet
ist. Bild 3.1 zeigt die Lagesituation für die solare Klärschlammtrocknung und
die Kläranlage. Die unmittelbare Nähe zur Kläranlage ermöglicht die Nutzung
der thermischen Energie, die aus der Faulgasproduktion zur Verfügung steht.
Bei einer möglichen Trocknungsfläche von ca. 4.700 m 2 wird der Klärschlamm
von ca. 150.000 Einwohnerwerten getrocknet. Dies bedeutet, dass eine Menge
von ca. 9.000 m 3 / Jahr an entwässertem Schlamm angenommen wird. Durch
die Trocknung auf einen Trockensubstanzgehalt von 60 – 80 % verringert sich
die Menge auf 3.400 m 3 / Jahr. Dieses bedeutet eine Volumenverminderung von
mehr als 5.000 m 3 /Jahr. Bei den heutigen Entsorgungspreises resultiert daraus
eine Betriebskostenersparnis von ca. 240.000 €/Jahr bei einer Investition von
3,7 Mio. €.
Der getrocknete Klärschlamm wird einen Heizwert aufweisen, der dem von
Braunkohle entspricht. Das Material ist krümelig und nicht klebend. Aufgrund
seiner langen aeroben Behandlung in der Solartrocknungsanlage geht von diesem
Material keine Geruchsbelästigung aus und es neigt nicht zur Selbstentzündung.
Da dieses Material den Heizwert von Braunkohle besitzt, kann es anders angesprochen
werden, als entwässerter Klärschlamm. Nutzt man den Klärschlamm
als Energieträger, so hat die getrocknete Klärschlammmenge der Trocknungsanlage
in Völklingen ein Steinkohleäquivalent von ca. 1.000 t/Jahr. Dieses entspricht
einem theoretischen Ertrag von ca. 50.000 €/Jahr.
Wird dieser Brennstoff: Getrockneter Klärschlamm als Substitut für einen fossilen
Brennstoff eingesetzt, so wird die CO 2 -Abgabe eingespart. Setzt man die
CO 2 -Abgabe mit einem Wert von 15 €/t an, was bei einem heutigen Handelswert
von 25 €/t als konservativ anzusehen ist, so ergibt sich aus der nicht zu
entrichtenden CO 2 -Abgabe ein wirtschaftlicher Wert von 20.000 €/Jahr.
Der Theoretische Wert des in der Trocknungsanlage Völklingen getrockneten
Klärschlamms beträgt demnach 70.000 €/ Jahr mit steigender Tendenz aufgrund
der sich erhöhenden Preise für fossile Brennstoffe und die CO 2 -
Emissions-Abgabe.
Die Diskussion über die Verwendung des Klärschlamms als Energieträger ist
vor dem genannten Hintergrund neu zu führen. Die vorhandenen Entsorgungswege
für den entwässerten Klärschlamm mit ca. 750 kg Wasser/1.000 kg, die
auch für den getrockneten Klärschlamm angewendet werden, sind für das getrocknete,
energiehaltige Material nicht mehr zeitgemäß.
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 17
Solartrocknung
(Thermo-System)
Bild 3.1: Solare Trocknung
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc

Dr. - Ing. V. Quentmeier Solare Klärschlammtrocknung Seite 18
Literaturverzeichnis
(1) Bayrisches Landesamt für Umweltschutz Klärschlammtrocknungsanlage des AZV Füssen
Josef Vogel Technikum, Augsburg 8.2003
(2) Bux, M. Unveröffentlichte Vortragsunterlagen 11.2003
Universität Hohenheim,
Institut für Agrartechnik in den Tropen und Subtropen
(3) Bux, M.; Baumann, R. Solare Trocknung von Klärschlamm
Korrespondenz Abwasser
50. Jahrgang Heft 6/2003
(4) Bux, M.; Baumann, R.
Korrespondenz Abwasser
(5) Gerhardt, Spliethoff, Klein Bedarf von thermischen Behandlungsverfahren
für kommunale Klärschlämme
Entsorgungspraxis 3/1997
(6) Kassner,W. Solare Klärschlammtrocknung
Vefahrensübersicht und Stand der Anwendung
Korrespondenz Abwasser
47. Jahrgang Heft 1/2000
(7) Petz,F. Solare Klärschlammtrocknung
Erfahrungen am Beispiel des AZV Füssen
2003
elementis consult Ingenieur GmbH
C:\internet\en02\2005-11-09-
Vorträge_Abfallforum\SolareKlaerschlammtrocknungSchriftsatz.doc