Optimierung der Schlammfaulung mit Lysotherm® - VSA

Optimierung der Schlammfaulungmit Lysotherm®SUISSE PUBLIC, Bern 18.-21.6.2013Fachtagung VSA Swissmem, Mittwoch, 19.06.2013Dr. Marianne Buchmüller, STULZ H+E GmbH

Anforderungen an die moderneAbwasserbehandlung• Abwasserreinigung gemäß der geltenden gesetzlichen Bestimmungen• Reduktion der Betriebskosten / akzeptable InvestitionskostenBetriebskosten:– Elektrische Energie– Abfallentsorgungskosten (Sand, Rechengut, Klärschlamm)– …. Schlüsseltechnologie: Schlammfaulung• Nährstoff-Rückgewinnung (Phosphor / Stickstoff)

Effekte der Schlammfaulung• Biologische Schlammstabilisierung• Energieerzeugung (Strom/Wärme):- Produktion von BiogasDas in der Schlammfaulung produzierte Biogas trägt wesentlichzur Deckung des Bedarfes an elektrischer und thermischerEnergie einer Kläranlage bei.• Reduktion der Klärschlammentsorgungskosten:- Reduktion der Schlammtrockenmasse (übliche Abbauraten: 40 - 50%)- Verbesserung der SchlammentwässerungDer Abbaugrad bestimmt die Menge an zu entsorgenderTrockensubstanz.

Bedeutung der Hydrolyse• Die Hydrolyse ist ein Teilprozess des anaeroben Abbaus, bestimmt jedochdas Stabilisierungsergebnis.Manche Substanzen (z. B. fakultativ anaerobe Bakterien) werden durch diebiologische Hydrolyse nicht angegriffen.• Primärschlamm– besteht aus überwiegend gut hydrolysierbaren organischen Stoffen.– übliche Abbaugrade ca. 55 - 60% (15 - 20 Tage hydr. Aufenthaltszeit)• Überschussschlamm– besteht zum großen Teil aus Bakterien, die schlecht hydrolysierbar undteilweise auch fakultativ anaerob sind.– anaerober Abbau langsam und unvollständig– übliche Abbaugrade ca. 20 - 30% (15 - 20 Tage hydr. Aufenthaltszeit) Die Limitierung der biologischen Hydrolyse wird durch die thermischeHydrolyse aufgehoben Lysotherm ®

Lysotherm ® :Thermische Schlammhydrolyse Lysotherm ®Neuartiges, patentiertes System derzur thermischenHydrolyse von organischen Schlämmen, insbesondere von KlärschlammDas Design erlaubt die effektive,kostengünstige und betriebssichereHydrolyse des Schlammes auch vonkleineren Kläranlagen (ab ca. 30.000 EW)

Effekte von Lysotherm® Lysotherm® zur Klärschlammhydrolyse(Thermo-Druck-Hydrolyse – TDH-Prozess) verbessert die Bioverfügbarkeit von Überschussschlämmen intensiviert die anaerobe Stabilisierung steigert die Biogasproduktion und erhöht damit die Energieproduktion reduziert die Schlammtrockenmasse erhöht den TR-Gehalt des entwässerten Schlammes und minimiert dadurch die zu entsorgenden Klärschlammmengen

Lysotherm ® - Funktionsprinzip

Lysotherm ® - Charakteristik• Energieeffizientes, mehrstufiges Wärmetauschersystem fürkontinuierliche Fahrweise• Kein Dampf erforderlich• Wärmeträger: Thermalöl / Heißwasser• Wärmequelle: BHKW-Abgaswärme• Hohe Bedien- und Wartungsfreundlichkeit• Robuste, verschleißarme Anlagenbauweise• Pilotanlage (Durchsatz ca. 1,5 m³/h) verfügbar• Standardisierte Anlagenbaugrößen• Kostengünstiges TDH-System bereits für Kläranlagen ≥ 30.000 EW

Lysotherm ® - Pilotanlage• 2 Standardcontainer (1 x 40 ft und 1 x 20 ft)• Max. Durchsatz: 1,5 m³/h• Thermalöl-Kessel mit Energieträger Heizöl oder Gas• Einsetzbar für die Primär- und Sekundärhydrolyse• Vollautomatischer Prozess mit Fernzugriff

Lysotherm® - Grosstechnische Anlage• Standardisierte, containerisierte Einheiten, modularer Aufbau

Lysotherm ® - Betriebsbedingungen• TR-Gehalt im Zulauf: bis zu ca. 6 %• Viskosität im Zulauf: bis zu ca. 900 mPas• Aufenthaltszeit: ca. 30 - 60 min• Hydrolysetemperatur: > 100 °C bis ca. 175 °C• Hydrolysedruck: ca. 1 - 15 bar• Zulauftemperatur: > ca. 8 °C• Ablauftemperatur: i.d.R. 40 - 50 °C

Lysotherm ® - Design-Konzept

Lysotherm ® - Pilotversuche• KLA Stockacher Aach, Deutschland• ca. 60.000 EW• ca. 80 m 3 /d Klärschlamm (PS/ÜSS, ca. 1/1),hydraulische Aufenthaltszeit in der Faulung ca. 25 Tage• Faulturm 1 und 2 (FT 1 und FT 2),je ca. 1000 m 3 ,parallele Beschickung mit PS/ÜSS• FT 1: Betrieb ohne Lysotherm®• FT 2: Betrieb mit Lysotherm®• Siebbandpresse Bellmer zur Entwässerung desausgefaulten SchlammesVersuche mit primärer Hydrolyse: Hydrolysetemp. ca. 145 °CVersuche mit sekundärer Hydrolyse: Hydrolysetemp. ca. 170 °C

Ergebnis Pilotversuch, prim. Hydrolyse• Deutliche Reduzierung der Viskosität des behandelten Schlammes

Ergebnis Pilotversuch, prim. Hydrolyse• Anstieg der Gasproduktion (Mittelwerte Dez. 2009)

Ergebnis Pilotversuch, prim. HydrolyseParameter Einheit Ergebnis ErgebnisFaulturm 1 Faulturm 2oTR Abbaugrad PS % 58 58oTR Abbaugrad ÜSS % 39 53oTR Abbaugrad, ges. % 49,8 55,9Entwässerung*TR im Schlammkuchen % 19,5 25,8*ermittelt mit Siebbandpresse Klein Technical SolutionsTR(A)-Wert % 24,8(Laborversuch,Ausführung durchKläranlagenberatungKopp, Lengede)

Ergebnis Pilotversuch, prim. Hydrolyse• CSB-Rückbelastung wirkt sich nicht auf die Qualität am Ablauf derKläranlage aus• Biologische Abbaubarkeit des Zentrats aus der Hydrolyse unteraeroben Bedingungen (Zahn-Wellens-Test, Institut Fresenius):‣ Bereits nach einer verkürzten Inkubationszeit von 7 Tagen mitnicht adaptierter Biomasse: 90 % Abbau‣ Nach 28 Tagen Inkubationszeit:ca. 98 % Abbau

Ergebnis Pilotversuch, sek. Hydrolyse• Deutliche Verbesserung der Entwässerbarkeit des Schlammes(nurFaulschlamm, FT 2(nur Primärhydrolyse):Siebbandpresse Bellmer:18,9 %Zentrifuge:26 %Faulschlamm, FT 2( (Prim.- und Sek. Hydr.)TR(A)-Wert, Labor Kopp:): 39,2 %

Großtechnische Anlage KLA Lingen• Projekt:Umwandlung der Kläranlage in eine„Plus-Energie-Kläranlage mitPhosphorrückgewinnung“(Förderprojekt desBundesministeriums für Umwelt,Naturschutz und Reaktorsicherheitund der KfW Bankengruppe)Projektpartner:Ziele: Energieautarkie(elektrisch / thermisch) Überschuss an elektrischerEnergie* (ca. 25 %) und anthermischer Energie* Rückgewinnung von min. 30 % desPhosphors im Zulauf*Co-Fermentation von Biodiesel-Abwasser

Ergebnis KLA Lingen, akt. Stand• Steigerung Erwartet IstGasausbeute > 10 - max. 20 % √• Verbesserung Erwartet IstSchlammentwässerung 3 - 5 % √(vorher: ca. 25%erzielt: 28 - 30%)• Reduktion Erwartet IstoTR ca. 2 % √

Lysotherm ® - Das Wichtigste auf einen BlickEffektives, flexibel einsetzbares, indirektes thermisches Verfahren zurHydrolyse (Desintegration) von organischen Schlämmen mit folgendenAuswirkungen:• Verbesserung der Schlammstabilisierung in der Schlammfaulung• Erhöhung der Gasausbeute• Reduzierung der Schlammtrockenmasse• Erhöhung des Trockenstoffanteils im entwässerten Schlamm• Reduzierung der zu entsorgenden Schlammmenge

Lysotherm ®Lysotherm® –ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur optimalenSchlammfaulungHaben Sie Fragen?Bitte sprechen Sie uns an!SUISSE PUBLICHalle 3.2. Stand A050