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14 SONDERTHEMA: KLÄRSCHLAMM UmweltJournal /November 2017 Alternative: Polymere auf Stärkebasis Klärschlamm-Eindickung mit Stärkepolymer In Österreich gibt es für die Aufbereitung von Abwässern circa 1.570 kommunale Kläranlagen. Von 2003 auf 2006 stieg der Anschlussgrad an ein öffentliches Kanalnetz von 88,9 auf 91,7 Prozent an. Der Anstieg ist auf eine Verbesserung der technischen Möglichkeiten zum Anschluss ländlicher Gebiete und der zunehmenden Verstädterung zurückzuführen. Foto: flottweg Vom anfallenden Klärschlamm werden heute in Österreich etwa 29 Prozent in der Landwirtschaft und weitere 18 Prozent im Landschaftsbau stofflich verwertet. Durch die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm werden Nährstoffe im Kreislauf gehalten und den Böden erhebliche Mengen an organischer Substanz zugeführt. Auf der anderen Seite werden mit Klärschlamm auch anorganische und organische Schadstoffe ausgebracht. Um den Anteil an schädlichen Restbestandteilen im Klärschlamm zu minimieren denken viele Kläranlagenbetreiber bereits über alternative zu herkömmlichen synthetischen Polymeren nach. Ein Unternehmen aus dem niederbayerischen Vilsbiburg hat nun umgehend auf diese Entwicklung reagiert. Was ist der Status quo? Das Ausbringen von Klärschlamm in der Landwirtschaft ist in Teilen Österreichs gänzlich untersagt beziehungsweise mit einer Reihe von Einschränkungen verbunden. Dazu gehören die Anpassung der Düngung nach Art, Menge und Zeit an den Bedarf der Pflanzen und des Bodens. Dabei müssen im Boden verfügbare Nährstoffe und die organische Substanz sowie Standort- und Anbaubedingungen berücksichtigt werden. Auch die einzelnen Bestandteile des Klärschlamms sind ausschlaggebend für eine mögliche Verwendung in der Landwirtschaft. Deshalb hat das Unternehmen Flottweg eine innovative Methode zur Klärschlamm-Eindickung auf Basis von Stärkepolymeren entwickelt. Damit haben die Niederbayern auf eine Änderung der deutschen Klärschlammverordnung, zum Einsatz von Polymeren in der Klärschlammverwertung auf landwirtschaftlichen Flächen, reagiert. Ab dem Jahr 2017 dürfen, nach aktuellem Stand, nur noch Polymere zum Einsatz kommen, bei welchen der Schlamm und die einzelnen Bestandteile innerhalb von zwei Jahren um mindestens 20 Prozent abgebaut werden können. Synthetische Polymere erfüllen diese Anforderungen aktuell nicht. Eine Alternative können Polymere auf Stärkebasis sein. Klärschlamm-Eindickung auf Stärkepolymer-Basis Im Vorfeld des Faulungsprozesses ist meist die Eindickung des Überschussschlamms erforderlich. Die Eindickung erfolgt bei herkömmlichen Anlagen oftmals mithilfe von Bandeindickern. Bei der Umstellung von synthetischen, polymeren Flockungsmitteln (pFM) auf stärkebasierte pFM, gewonnen aus Kartoffel- oder Erbsenstärke, ist aber trotz extrem hoher Polymermengen mit einem hohen Durchsatzverlust zu rechnen. Deshalb sind sie nicht die optimale Lösung. Als Marktführer im Bereich der Schlammeindickung hat der Dekanterhersteller Flottweg darauf reagiert und eine innovative und umweltfreundliche Möglichkeit zur Eindickung von Klärschlamm mit Stärkepolymer geschaffen. Der blaue OSE Dekanter Der OSE Dekanter vereint alle Vorteile einer Dekanter-Zentrifuge und sorgt für eine optimale Schlamm-Eindickung, auch mit Stärkepolymer. Mithilfe der Zentrifugalkraft wird der Überschussschlamm auf eine definierte, regelbare Konzentration eingedickt. Das stärkebasierte pFM ist nur zum Nachpolieren des Zentrates erforderlich, um einen Abscheidegrad über 95 Prozent zu erhalten. Hierfür kommen nur sehr geringe Polymermengen zum Testläufe mit Stärkepolymer: Der Feststoffaustrag während der Versuchsfahrten mit einem Flottweg-Truck. Einsatz. Gleichzeitig wird ein hoher Durchsatz bei minimalem Energieaufwand erreicht. Auch Praxistests, unter anderem auf der Kläranlage Rosenheim, zeigen: der OSE Dekanter nimmt eine Vorreiterrolle im Bereich der Stärkepolymerbasierten Schlammeindickung ein. Fazit Die Entsorgung und Verwertung des Schlammes gehört zu den Pflichtaufgaben jedes Anlagenbetreibers. Die Verbrennung von Klärschlamm ist dabei eine Möglichkeit. Sie ist aber aufwendig und teuer. Gut entwässerter Klärschlamm hat immer noch einen Wasseranteil von zwei Dritteln und liegt gerade an der Grenze, wo er ohne Zufeuerung verbrannt werden kann. Daher ist das Ausbringen des Klärschlammes auf Felder und Ackerland nach wie vor eine sehr gute Entsorgungslösung. Die OSE Dekanter der neuesten Generation ermöglichen nun eine Verarbeitung mit alternativen Polymeren, wie beispielsweise Stärkepolymer. Ein großer Schritt für eine umweltbewusste Aufbereitung von Klärschlämmen. Verstopfungsfreier Abwassertransport bei 50% weniger Energieverbrauch GEBEN WIR DAS WASSER SAUBERER ZURÜCK ALS WIR ES UNS GELIEHEN HABEN Die Kunst des Rührens - Zusammenspiel von Technologie und Fortschritt Tiefreichende Belüftungssysteme - Eine Kombination von Belüftungs- & Mischtechnologien Ölfreier und luftgelagerter Highspeed-Turboverdichter mit Direktantrieb für unübertroffene Effizienz Folgen Sie uns auf www.xylemaustria.at
November 2017/ UmweltJournal SONDERTHEMA: KLÄRSCHLAMM 15 Was tun mit Klärschlamm? Knackpunkte für Zukunftsstrategien einer Klärschlammverwertung Foto: www.colourbox.com Die direkte landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen wird äußerst kontrovers diskutiert und soll laut dem im Entwurf vorliegenden Bundesabfallwirtschaft 2017 innerhalb von zehn Jahren nicht mehr möglich sein. Innovative Ansätze sind gefragt, um eine Nutzung der Pflanzennährstoffe kommunaler Klärschlämme bei gleichzeitiger Sicherstellung des abfallwirtschaftlichen Ziels des Schutzes von Mensch und Umwelt zu ermöglichen. Jährlich fällt in Österreich eine Größenordnung von circa 240.000 Tonnen Trockensubstanz an kommunalem Klärschlamm an. Die Verwertung in der Landwirtschaft soll laut dem im Entwurf vorliegenden Bundesabfallwirtschaft 2017 innerhalb von zehn Jahren nicht mehr möglich sein. Autor: Arne M. Ragossnig RM Umweltkonsulenten ZT GmbH Kommunale Klärschlämme sind nicht nur als zu entsorgender Rückstand der Abwasserreinigung sondern auch als Ressource mit wertvollen Inhaltsstoffen zu verstehen. Klärschlamm enthält in der Regel Pflanzennährstoffe wie Stickstoff, Phosphor, Schwefel oder Kalk. Insbesondere der Gehalt an Phosphor stellt vor dem Hintergrund der Ressourcenfrage ein wichtiges Potenzial dar. Klärschlamm kann aber auch mit Stoffen, wie schwer biologisch abbaubaren organischen Verbindungen, Schwermetallen, Nanomaterialien, pathogenen Mikroorganismen oder hormonell wirksamen Substanzen belastet sein. Aus diesem Grund müssen abfallwirtschaftliche Strategien im Bereich der Klärschlammbehandlung neben ressourcenpolitischen Zielsetzungen vor allem auch den Schutz des Menschen und der Umwelt berücksichtigen. Verpflichtung zur Phosphorrückgewinnung? tanz an kommunalem Klärschlamm an. Unter Berücksichtigung des Wassergehalts bewegt sich das Abfallmassenpotenzial bei mehr als einer Million Tonnen pro Jahr. Laut dem Entwurf des Bundesabfallwirtschaftsplans wird aktuell 19 Prozent auf landwirtschaftlichen Flächen aufgebracht, 52 Prozent thermisch behandelt sowie 29 Prozent sonstig behandelt (zum Beispiel mechanisch-biologische Behandlung, Kompostierung, Vererdung). Da Klärschlämme neben Nährstoffen auch die oben genannten Schadstoffe enthalten können, sieht der Behandlungsgrundsatz für Klärschlämme im aktuellen Entwurf des Bundesabfallwirtschaftsplanes vor, dass die Aufbringung auf den Boden und die Kompostierung von kommunalen Klärschlämmen aus Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von größer gleich 20.000 EW60 innerhalb von zehn Jahren beendet werden soll. Um trotzdem eine Nutzung von Nährstoffen im Klärschlamm zu ermöglichen, soll begleitend eine Verpflichtung zur Phosphorrückgewinnung aus kommunalen Klärschlämmen aus Kläranlagen mit einer Ausbaugröße von größer/gleich 20.000 EW60 eingeführt werden. Umgesetzt kann das entweder durch eine Monoverbrennung von Klärschlamm und Phosphorrückgewinnung aus der Verbrennungsasche oder eine direkte Phosphorrückgewinnung aus dem Abwasser, Schlammwasser oder Klärschlamm werden. Auch im internationalen Kontext (Schweiz, Deutschland, Skandinavien, Niederlande …) stellt die Rückgewinnung von Phosphor aus dem Klärschlamm eine hohe Priorität dar. Problem Klärschlammaschen: Wird der Weg über die thermische Behandlung des Klärschlamms eingeschlagen, so sind prinzipiell die Bestimmungen der Abfallverbrennungsverordnung (AVV) einzuhalten. Neben den genehmigungstechnischen Aspekten für die Behandlungsanlage und den Anforderungen an die begleitende Beweissicherung sind dies vor allem auch Anforderungen an die Verbrennungsrückstände, in diesem Fall die Klärschlammaschen. Ein geringer Gehalt an organischem Restkohlenstoff (kleiner als drei Massenprozent) wird hier als Indikator herangezogen, dass organische Verbindungen hinreichend zerstört sind um bei einem nachfolgenden Verwertung in der Düngemittelindustrie nicht zu unerwünschten Schadstoffeinträgen in die Böden und damit in die Nahrungskette zu führen. Auch wenn aus Sicht der Landwirtschaft ein höherer Gehalt an organischem Kohlenstoff im Sinne der Humusbildung wünschenswert wäre, überwiegt hier das Interesse des Schutzes von Mensch und Umwelt. Der Einsatz von Klärschlammaschen als Ausgangsstoff für die industrielle Düngemittelherstellung ist seit der heurigen Novelle des Düngemittelgesetzes im Rahmen des Verwaltungsreformgesetzes grundsätzlich möglich, jedoch durch die Typenzulassungen der Düngemittelverordnung nicht abgedeckt. Die Verwendung von Klärschlammaschen als Ausgangsstoff erfordert daher eine Zulassung des erzeugten Düngemittels per Bescheid durch die zuständige Behörde. Eine wesentliche Hürde dabei stellt aktuell jedoch das grundsätzliche Verwendungsverbot von gefährlichen Abfällen für die Düngemittelherstellung in Verbindung mit einem erhöhten Kalkgehalt in Klärschlammaschen dar. Abhängig vom entwässerten Einzugsgebiet kommt es durch geogene Einträge kalkreicher Sedimente in die Kanalisation und in weiterer Folge in den Klärschlamm sowie die nachfolgende thermische Behandlung des Klärschlamms zu Kalkgehalten in der Klärschlammasche, die gegebenenfalls das Zutreffen des Gefährlichkeitskriteriums HP4 „reizend“ der Abfallverzeichnisverordnung und damit die Einstufung als gefährlicher Abfall mit sich bringen. Nach aktueller Rechtslage bedeutet dies, dass bei Vorliegen des Abfallbegriffs für die Klärschlammasche trotz gegebener hoher Konzentrationen an Pflanzennährstoffen, insbesondere Phosphor, und geringer Organikgehalte (kleiner als drei Massenprozent TOC entsprechend den Anforderungen der Abfallverbrennungsverordnung) ein Einsatz als Ausgangsstoff für die Düngemittelindustrie ausgeschlossen ist. Novelle des Düngemittelgesetzes Abhängig von der Konstellation der thermischen Behandlung und der geplanten stofflichen Verwertung in der Düngemittelindustrie stellen in Österreich momentan lediglich ein von vornherein gegebenes Nichtzutreffen des Abfallbegriffs – Nebenproduktstatus – oder ein vorzeitiges Abfallende für die Klärschlammaschen mögliche Optionen für den Einsatz von Klärschlammaschen mit erhöhtem Kalkgehalt als Ausgangsstoff für die Düngemittelherstellung dar. Seitens des zuständigen Ministeriums wurde dieser Knackpunkt bereits erkannt und soll in einer weiteren Novelle des Düngemittelgesetzes dahingehend adressiert werden, dass die Verwendung von gefährlichen Abfällen, wo ausschließlich das Gefährlichkeitskriterium HP4 „reizend“ zu- Jährlich fällt in Österreich eine Größenordnung von circa 240.000 Tonnen Trockensubstrifft, den Einsatz des entsprechenden Abfalls als Ausgangsstoff für die Düngemittelproduktion nicht von vornherein verhindert. Für konkrete Klärschlammbehandlungs- und -verwertungsprojekte, die eine thermische Behandlung des Klärschlamms und einer nachfolgende stoffliche Verwertung der dabei anfallenden Klärschlammasche vorsehen, sind unbedingt die sich aus dem Abfallrecht und Düngemittelrecht ergebenden Rahmenbedingungen bereits im Rahmen der Anlagenkonzeption und -planung zu berücksichtigen, um eine Rückgewinnung des aus ressourcenpolitischer Sicht wichtigen Pflanzennährstoffes Phosphor zu ermöglichen. Ein Überschreiten des laut Abfallverbrennungsverordnung geforderten Grenzwerts für organischen Kohlenstoff führt zu einem zusätzlichen Behandlungserfordernis oder der Notwendigkeit der Deponierung der Klärschlammasche (bei Vorliegen des Gefährlichkeitskriteriums HP4 nach erfolgter Ausstufung zur Deponierung) und damit zum Verlust der andernfalls nutzbaren Pflanzennährstoffe. WWW Besuchen Sie uns jetzt auf www.umweltjournal-online.at AUS UTC WURDEN Die Umweltkonsulenten Frohnleiten | Wien | St. Veit a. d. 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