Energetische Optimierung von Kläranlagen durch Nachrüstung einer anaeroben Klärschlammbehandlung

Ziel dieses Vorhabens war es, auch bei kleineren Kläranlagen aus Klärschlamm Gas zu gewinnen, mit dem Strom und Wärmeenergie erzeugt werden kann. So können fossile Energieträger geschont, die Energieeffizienz gesteigert und CO2 eingespart werden.

Abwasser wird auch heute noch, trotz Energiewende, in der öffentlichen Diskussion kaum als Wertstoff sondern vielmehr als zu entsorgender Abfallstoff wahrgenommen. Dabei enthält Abwasser einen hohen Gehalt an Energie in Form von Strom und Wärme sowie einen nennenswerten Teil der für die Landwirtschaft notwendigen Nährstoffe. Vorzugsweise ist daher zunächst das Potenzial des Abwassers zu nutzen anstatt in den Naturhaushalt beispielsweise durch den Anbau von Energiepflanzen einzugreifen.

Hintergrund

Derzeit entspricht der Strombezug der rund 3.000 bayerischen Kläranlagen dem von rund 180.000 Haushalten oder 630 GWh. Dafür werden die Abwässer der rund 12 Mio. Einwohner Bayerns zumeist in Anlagen nach dem Belebtschlammverfahren gereinigt. Während – bis auf sehr wenige Ausnahmen – für größere Anlagen ab 30.000 EW eine Faulung zur anaeroben Stabilisierung des Schlammes nahezu obligatorisch ist, erfolgt der Stabilisierungsschritt bei Anlagen unter 20.000 EW in der Regel energieintensiv durch die Zuführung von Luftsauerstoff zum Schlamm. Im Bereich zwischen 20.000 und 30.000 EW ist keine eindeutige technische Lösung anzutreffen.

Grund für diese verfahrenstechnischen Unterschiede in Abhängigkeit von der Ausbaugröße der Kläranlagen ist, dass simultan aerobe Schlammstabilisierungsverfahren gerade für kleinere Anlagen deutlich einfacher zu betreiben sind und die investitionsintensiven Anlagen zur Vorklärung, für die Anaerobbehandlung wie Faulbehälter, Faulgasaufbereitung und -verwertung entfallen.

Bei den größeren Anlagen hat sich die externe Faulung als Verfahren zur Schlammstabilisierung durchgesetzt, da hierbei die Belebungsbecken kleiner ausgeführt werden können und der Energiegehalt des anfallenden Schlammes genutzt werden kann. Zudem verringern sich der Sauerstoffbedarf und der Schlammanfall dieser Anlagen deutlich, so dass sich vielfältige Vorteile für diese Verfahrenstechnik ergeben.

Aufgrund der Erreichung der Ziele zur Energiewende und nicht zuletzt auch wegen der steigenden Energiepreise und neu entwickelter technischer Anlagen sind die Grenzen der bisherigen Verfahrensdifferenzierung neu zu hinterfragen. Diese sind:

» Faulung des Klärschlammes ab einer Kläranlagengröße von 25.000 EW und
» Aerobe Stabilisierung des Klärschlammes unterhalb einer Kläranlagengröße von 25.000 EW

Ziel dieses Projekts

Ziel war somit die Beantwortung der Frage, unter welchen Randbedingungen die Umrüstung von der Verfahrenstechnik auf die unter energetischen, verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten sinnvoll ist.

Um der dargestellten Umrüstung den Weg für weitere Kläranlagen zu bereiten, hat das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit die Anlage in Bad Abbach als Pilotanlage zur Demonstration der wirtschaftlichen und technischen Machbarkeit ausgewählt. Zudem werden die Betriebsparameter vor und nach der Umrüstung durch eine wissenschaftliche Begleitung des Vorhabens aufgenommen und bewertet.

Die Umsetzung der Energiewende kann dabei nur durch einen Energie-Drei-Sprung gelingen, der sich zusammensetzt aus

» Energieeinsparung zum Beispiel durch das Abschalten nicht zwingend für die Reinigungsleistung benötigter Aggregate
» Energieeffizienzsteigerung zum Beispiel durch den Austausch veralteter Aggregate, durch eine angepasste Verfahrenstechnik und durch eine belastungsabhängige Anlagenregelung
» Nutzung regenerativer Energiequellen wie zum Beispiel den Klärschlamm, von Co Substraten aber auch den Wärmegehalt des Abwassers.

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Oliver Christ (Koordination)
T +49 9826 654-229
oliver.christ [at]hswt.de Mail

Projektbearbeitung


Projektmitwirkung extern

Dipl.-Ing. Detlef Wedi
ATM Abwassertechnik Mudersbach GmbH Link

Projektdauer

01.11.2011 - 31.07.2014

Projektträger

Projektförderung