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1/2 | 2014

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SPECIAL Trink-, Prozess-

SPECIAL Trink-, Prozess- und Abwasser Bestehende Prozesse in Kläranlagen zu optimieren ist immer auch eine Chance, Kosten zu reduzieren. Doch Optimierungsmaßnahmen gibt es viele –ein Ansatzpunkt sind Desintegrationsverfahren zur Schlammaufbereitung. Obsich ihr Einsatz lohnt, sollte vorher geprüft werden. Analysen im Vorfeld einer Installation machen dies möglich. BioCrack-Modul 5763 Prozessoptimierung durch Desintegration Carsten Wenner InFaultürmen kann in der Regel nur einTeilder organischenStoffeumgesetzt werden. Extrazelluläre polymere Substanzen (EPS), die Bildung von Aggregaten/Kolloiden und die Wände der Zellen verhindern jedoch den biochemischenAufschlussund reduzieren so denAbbaugradbeziehungsweise machen eine lange Verweilzeit des Schlamms im Faulturm erforderlich. Daher werden immer öfter zusätzliche Verfahrensschritte vorgenommen, um den Bakterien den Aufschluss zu erleichtern. Beider Schlamm-Desintegrationwerden flockige Strukturen bis hin zu Zellstrukturen aufgeschlossen. Das bewirkt letztlich einen besseren Abbau der Organik, steigert den Gasertrag von Faultürmenund reduziert die Kosten fürdie Klärschlammentsorgung beziehungsweise den Fremdenergiebedarf. Welchen Effekt die unterschiedlichen Desintegrationsverfahren erzielen, hängt starkvon den Gegebenheitender einzelnenAnlage ab.Und auchdie erforderlichen Investitionen sowie die Betriebskosten variieren je nach Verfahren stark. Bei der elektrokinetische Desintegration wird innerhalb eines röhrenförmigen Behandlungsraumes ein Hochspannungsfeld aufgebaut. Bei moderaten Kosten fürAnschaffung und Betrieb stellt es eine Alternative zubekannten Techniken wie der Ultraschall-Desintegration oder dem Thermo-Druck Verfahren dar. Durchflussmengen von bis zu 50 Kubikmetern pro Stunde (m 3 /h) erleichtern die Einbindung in die Anlage. Zusätzliche Pumpen und Prozessschritte entfallen –und, da es keine bewegtenTeile gibt, auchdie Ersatzteilkosten. Diese Eigenschaften sowie speziell auf die geringeren Schlammmengen mittlererund kleinerKläranlagen abgestimmte Variantenmachendie elektrokinetischeDesintegrationfür viele Kläranlagen interessant. Beispiel: Kommunale Kläranlage Die Verbandsgemeindewerke Weißenthurm unterhalten eine auf 50 000 EW ausgelegte Kläranlage, in der zu etwa zwei Drittel kommunales Abwasser und zu einem Drittel industrielles Abwasser gereinigt wird. Zur Anlage gehören zwei Faultürme, die täglichmit rund 100 m 3 Primär- und Überschussschlamm beschickt werden. Obwohl ein guter Kletterrechen installiert ist, gab esimmer wieder Probleme mit Faserstoffen. Nach zehn Jahren bemerkte man bei einerRoutinekontrolle im Faulturmeine Schwimmdeckevon 2Metern Höhe.Nur sechsMonate späterwurden erneut Ansätze einer Schwimmdecke entdeckt. Als Gegenmaßnahme sollte ein Mazerator für die Faulturmumwälzung und -beschickung eingebaut werden. Da das zwei Jahre zuvor installierte BHKW noch nicht ausgelastet war, hatte man schon im Vorfeld über Desintegrationssysteme nachgedacht und wollte diese im Rahmen der Umbauarbeiten mit installieren. „Wir informierten uns über Erfahrungen anderer Kläranlagen und lernten, dass dort aufgrund hoher Betriebskosten das Ge- 26 UmweltMagazin Januar/Februar 2014

samtergebnis oft unter den Erwartungengeblieben war, sichder Einsatz mitunter sogarals unrentabel darstellte“, so Klärmeister Matthias Kort. Auf der SuchenachAlternativen stießman auf die elektrokinetische Desintegration mit BioCrack von Vogelsang. Testweise wurde ein System zusammen mit einer Drehkolbenpumpe undeinemRotaCut- Zerkleinerer installiert. „Das System läuft nun seit acht Monaten. Eine Schwimmdeckenbildung ist nicht einmal mehr ansatzweise zu beobachten“, resümiert Kort. „Der Gasertrag stieg gegenüber den Vorjahreswerten um 8,22 Prozent an. Zusätzlich weist der Schlamm jetzt ein besseres Absetzverhalten auf und lässt sich leichter entwässern. Der Dekanterläuftnun gleichmäßiger und ist einfacher in der Handhabung; er verbraucht weniger Energie, und wir müssen weniger Fällmittel einsetzen.“ Außerdem hat sich die Klärschlammmenge um 5Prozent verringert, sodass die Entsorgungskosten deutlichreduziertwerdenkonnten. Insgesamt rechnen die Betreiber damit, dass sich die Investition in weniger als zwei Jahren amortisierenwird. Beispiel: Industrielle Abwässer DieMolkerei Zott verarbeitetjedeWoche gut 3Millionen Liter Milch. In den Sommermonaten ist die Herstellung von Mozzarella ein wichtiges Standbein, wodurch dann jede Woche etwa 7MillionenLiterMilchverarbeitetwerden. In der betriebseigenen Abwasseraufbereitungsanlage werden die Produktionsabwässer gereinigt (Ausbaugröße: 100000 Einwohnerwerte; EW). Während die Betriebskläranlage im Winternur zu etwa 50 Prozentausgelastet ist, steigt aufgrund der Mozzarella- Produktion im Sommer der tägliche Zulauf auf 2500 bis 3000 m 3 /h. In den Faulturm gelangen dann täglich über die Flotationsanlage (Fettfang) gut 10 m 3 Fette. Hinzu kommen 30 bis 50 m 3 maschinell eingedickter Überschussschlamm. Der Input läuft im Schnitt mit einemTrockenmassen (TS)- Gehalt von 6Prozent ein und wird mit 4,1bis 4,2Prozentwiederentnommen. Im Sommer war der Faulturm zu 100Prozentausgelastet,die Anlage stieß an ihre Kapazitätsgrenzen. Darum testete man die elektrokinetische Desinte- gration und behandelte den Überschussschlammvor dem Eintrittinden Faulturmmit zwei BioCrack-Modulen. Das Ergebnis: Der Faulgasertrag hat sich spürbar erhöht. Auch der Glühverlust wurde von 62auf 58 Prozent reduziert–bei unveränderten Werten im Zulauf. Zott beschloss daraufhin, die Module gleich zu behalten. „Der Einsatz der elektrokinetischen Desintegration verbessert unsere Abbaurate und steigert den Faulgasertrag, was die Kläranlage wesentlich effizienter macht“, erklärtLaurendBau, Abwasserwärterin derKläranlagebei Zott. Auch für Biogasanlagen eine Lösung Fermenter von Biogasanlagen haben mit Faultürmen vieles gemeinsam. In beiden laufen ähnliche Prozesse ab, geht es darum, organische Substanzen abzubauen und Energie zu erzeugen. Auch hier steigert die elektrokinetische Desintegration die Effizienz und reduziertdie Kosten. Die Biogasanlage Hedeper in Huy, Landkreis Harz, konnte zum Beispiel durch die Einführung einesSystems zur elektrokinetischen Desintegration die Rentabilität ihrer Anlage wesentlich verbessern.Als derGrasanteil in derFutterration gesteigertwurde, stiegdie Viskosität derSuspension im ersten,liegenden Fermenter an. Dadurch war absehbar, dass das bestehende Rührwerk an seineGrenzen stoßen würde. Gleichzeitig sank der Output der Anlage von 640kW el teilweise auf550 kW el und das Verpumpen des Fermenterinhalts bereitete aufgrund von Verstopfungen immer wieder Probleme. Umdas in den BioCrack-Modul 92012 Griff zu bekommen, testeten die Betreiber die elektrokinetische Desintegration. Seit der Installation des Systems werden täglich gut 240 m 3 beim Umpumpenvom Fermenterinden Nachgärerbehandelt. DasErgebnis überzeugte: DieAnlage erreicht seitdemwiederdauerhaft ihre volle Leistung. Der erhöhte Grasanteil bereitet keine Probleme mehr und die Ausbeute der Substrate hat sich verbessert. Die erforderliche Fütterungsmenge konnte deutlich gesenkt werden, obwohl der Methangehalt im Biogas um etwa 3Prozentanstieg. Gleichzeitig hat sich die Rührund Pumpfähigkeit des Fermenterinhalts verbessert. Die Stromaufnahme derRührwerkesank um fast15Prozent. Fazit: Eignung des Verfahrens vorher prüfen und testen Mit der elektrokinetischen Desintegrationlassen sichProzesse in Klär- und Biogasanlagen optimieren. Gleichwohl ist sie mit Investitionen und zusätzlichen laufenden Kosten verbunden. Ob sichdas Verfahren im Einzelfall rechnet und zur Kläranlage passt, lässt sich am besten ineinem Versuch herausfinden. Hersteller der elektrokinetischen Desintegration bieten einen betreuten Test zu geringen Kosten an. Dazu analysierensie die Anlage. Istaufgrund der Rahmenbedingungen eine wesentlicheVerbesserung zu erwarten, wird behandelter Schlamm zur Untersuchung in ein Labor geschickt. Auf Basis der Ergebnisse kann dann über weitere Schritte nachgedacht werden. Carsten Wenner, Vogelsang GmbH, Essen/Oldenburg, wenner@vogelsang-gmbh.com Bilder (2): Vogelsang UmweltMagazin Januar/Februar 2014 27

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