Technologiefelder

Die Wertschöpfungskette der Klärschlammbehandlung ist vielschichtig und reicht von der Abwasserbehandlung auf der Kläranlage bis hin zur thermischen Verwertung von getrockneten Klärschlamm. Um ganzheitliche Lösungen für die Klärschlammbehandlung zu entwickeln sind in dem Netzwerk unterschiedlichste Kompetenzen vertreten.

Klärschlammtrocknung


Für eine effiziente Verbrennung in Zementwerken, Mono-Verbrennungsanlagen oder Müllheizkraftwerken muss der Klärschlamm einen Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von mindestens 90 % besitzen. Bei TS-Gehalten über 90 % besitzt Klärschlamm einen vergleichbaren Heizwert wie Braunkohle, was u. a. die Steuerung der Verbrennungsanlagen aufgrund der vergleichbaren Energiegehalte der beiden Brennstoffe erheblich vereinfacht. Bei niedrigeren TS-Gehalten von 50 % bis 75 % (in der sogenannten Leimphase) besteht zudem die Gefahr der Selbstentzündung des Klärschlamms aufgrund von nicht abgeschlossenen Faul- und Gärprozessen. Eine effiziente Volltrocknung des abgepressten Klärschlamms aus den Kläranlagen (TS-Gehalt ca. 20%) auf einen TS-Gehalt über 90% ist daher, vor dem Hintergrund des hohen Brennwertes und einer sicheren Lagerung, unerlässlich.

Um eine energieeffiziente Trocknung des Klärschlamms zu ermöglichen, soll im Netzwerk ein neue Trocknungsanlage entwickelt werden, welche auf dem Wirbeltrockner-Prinzip basiert. In dem Wirbel-Volltrockner soll der Klärschlamm durch gegenläufig drehende Wellen konstant durch heiße Umluft gewirbelt werden. 

Abluftreinigung

 

Die Trocknung des Klärschlamms unter sehr hohen Temperaturen stellt die konventionellen Verfahren zur Abluftreinigung vor eine große Zerreißprobe. Zur Einhaltung gesetzlicher Mindestwerte bezüglich der Belastung der Abluft aus der Klärschlammtrocknung mit Staub und umweltschädlichen Abgasen müssen Staubfilter, chemische Gaswäscher sowie Biowäscher eingesetzt werden. Temperaturen von bis zu 85 °C in der Abluft sind jedoch kritisch für die lebenden Mikroorganismen in den Biowäschern und führen zu einer schnellen Degradierung. Zudem stellt ein hohes Staubaufkommen bei der Trocknung in Verbindung mit kondensierender Feuchtigkeit einen extrem anspruchsvollen Arbeitspunkt dar. 

Im Rahmen des Netzwerks sollen daher neue Produkte und Verfahren entwickelt werden, welche deutlich längere Lebenszyklen bei hohen Staubaufkommen aufweisen sowie die Abwärme aus der Klärschlammtrocknung energieeffizient nutzen, um sie für alternative Nutzungswege zur Verfügung zu stellen. 

Phosphorrecycling


Die Rückgewinnung des seltenen und wertvollen Elements Phosphor kann aus unterschiedlichen Phasen des Klärschlammes geschehen (bspw. Faul-, Klärschlamm oder Klärschlammasche nach der Verbrennung). Nach dem Abwasserrecht muss für den Kläranlagenablauf, Schlammwässer und Faulschlämme (Vorstufen von Klärschlamm in der Kläranlage) durch die Rückgewinnung des Phosphors eine Konzentration unterhalb von 20 Gramm Phosphor pro Kilogramm Trockenmasse (g P/ kg TR) erreicht werden. 

Für den entwässerten Klärschlamm und die Klärschlammasche aus der Verbrennung gilt hingegen die Klärschlammverordnung. Hier ist die gesetzliche Vorgabe ebenfalls eine Konzentration von weniger als 20 (g P/ kg TR) zu erreichen, wobei für den Klärschlamm ab einer Konzentration von 40 (g P/ kg TR) mindestens 50% des Phosphors zurückgewonnen werden muss. Aus der Klärschlammasche nach Verbrennung muss sogar 80% des Phosphors zurückgewonnen werden. 

Die Netzwerkpartner haben das Ziel, energieeffiziente und wirtschaftliche Verfahren zur Rückgewinnung des Phosphors aus dem Klärschlamm zu ermöglichen. Dabei verfolgen die Netzwerkpartner einen breiten Ansatz, welcher sich nicht nur auf Verfahren für die Rückgewinnung aus den flüssigen Phasen beschränkt, sondern auch Verfahren zur Phosphorrückgewinnung aus der Klärschlammasche beinhaltet. 

Unser Netzwerk

Im ZIM-Innovations­netzwerk Kläsch sollen durch strategische Synergien, entlang der gesamten Wertschöpfungskette, die zukünftigen Herausforderungen der Klärschlammbehandlung gemeinsam bewältigt werden.