Abwasserentsorgung

Das Schmutzwasser wird in der Renninger Kläranlage zunächst mechanisch in einer Rechenanlage von sämtlichen Grobstoffen befreit. Die Aussortierung schwerer mineralischer Stoffe erfolgt in der Sandfanganlage mit Fettfang. Im anschliessenden Vorklärbecken werden die feinen Stoffe aussortiert.

Kombinationsbecken aus Vorklärung und Belebungsbecken in der Renninger Kläranlage

Die Hauptarbeit zur Abwasserreinigung geschieht aber in der biologischen Stufe, wo Wasser von organischen Substanzen gereinigt wird. Im sogenannten Belebungsbecken wird unter optimalen Lebensbedingungen eine arbeits- und leistungsfähige Biologie aufgebaut und betrieben (unzählige Mikroorganismen auf engstem Raum), die mit Hilfe von künstlich zugeführtem Sauerstoff (Drucklufteintrag) eine hohe Abbauleistung erbringen. Durch spezielle Prozessabläufe und Zugabe von Metallsalzen werden in der biologischen Stufe des erweiterten Klärwerks zusätzlich Phosphate abgebaut, die eine weitere Belastungsquelle natürlicher Gewässer darstellen.

Was nach allen Klärprozessen übrig bleibt, ist der sogenannte Klärschlamm. Dieser wird in verschiedenen Verfahrensschritten so lange eingedickt und entwässert, bis er auf ca. 1.100 t/Jahr geschrumpft ist. Auf einem dieser Schritte sorgt er sogar für die Gewinnung wertvoller Energie, mit welcher der Faulturm, die Kläranlage und der benachbarte Bauhof beheizt werden. Durch die neue "Solare Klärschlammtrockenanlage" wird die bisherige entwässerte Klärschlammmenge von ca. 1.100 t/Jahr durch den weiteren Entzug von Wasser auf rd. 400 t/Jahr reduziert und kann nun in einer Verbrennungsanlage entsorgt werden.

Durch die transparente Dacheindeckung und Wandverkleidung kann die Solareinstahlung den auf dem Boden ausgebrachten feuchten Klärschlamm erreichen und ihn erwärmen. Hierdurch verdunstet die enthaltene Feuchtigkeit, die durch Luftaustausch ins Freie transportiert wird.

Schaubild SolarMining-Anlage Renningen

Gesteuerte Lüftungsklappen sorgen für einen gezielten Luftaustausch während der Trocknung. Je nach Witterungsbedingungen werden die Klappen und die Hochleistungsventilatoren in die für eine optimal Trocknung erforderliche Stellung gebracht. Eine zentrale Regel- und Messeinrichtung misst alle notwendigen Kennwerte wie Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Temperaturen ect. und berechnet und überwacht alle Einzelaggregate.

Die bisherige entwässerte Klärschlammmenge von ca. 1.100 t/Jahr wird mit Hilfe der "Solaren Klärschlammtrocknungsanlage" durch den weiteren Entzug von Wasser um fast 2/3 der eingebrachten Menge auf rd. 400 t/Jahr reduziert und kann nun in einer Verbrennungsanlage entsorgt werden.

Klärschlammtrocknung, Energiegewinnung und Phosphatanreicherung

Die Klärschlammverwertung in Deutschland steht vor einer tiefgreifenden Umbruchphase. Die bis vor kurzem dominierende landwirtschaftliche Verwertung findet aufgrund der Vielzahl an organischen und anorganischen Schadstoffen, die im Klärschlamm nachgewiesen werden können, immer weniger Akzeptanz. Bei der heute zunehmend praktizierten Mitverbrennung in Kohlekraft- oder Zementwerken kann das im Schlamm enthaltene Phosphat nicht weiter genutzt werden und geht unwiederbringlich verloren. Dies ist angesichts der Tatsache, dass Phosphor einen knappen und zugleich nicht substituierbaren Rohstoff darstellt, der für die Nahrungsmittelerzeugung unverzichtbar ist, nicht akzeptabel. Dies gilt umso mehr, da Europa über keine eigenen Phosphorvorkommen verfügt und mit dem im Klärschlamm enthaltenen Phosphat bis zu 40 % der deutschen Rohphosphatimporte gedeckt werdenkönnten. Nur durch eine Monoverbrennung oder Monovergasung des Schlammes kann das enthaltene Phosphat in der Asche aufkonzentriert und zu mehr als 90 % wiedergewonnen werden. Allerdings ist die thermische Verwertung in Monoverbrennungsanlagen bislang deutlich teurer als die Mitverbrennung und lässt sich aus wirtschaftlichen Gründen nur in Großanlagen einsetzen. Dabei sind die vorhandenen Kapazitäten weitgehend ausgeschöpft. Andere Technologien, die eine bezahlbare Wiedergewinnung von Phosphat und Energie aus Klärschlamm auch für kleine und mittelgroße Kläranlagen erlauben, stehen bislang auf dem Markt nicht zur Verfügung. Vor diesem Hintergrund bestehen für die Kommunen sowohl hinsichtlich der langfristig gangbaren Entsorgungswege als auch hinsichtlich der zu erwartenden Entsorgungskosten große Unsicherheiten.

Während für Großanlagen bereits heute Lösungen nach dem Stand der Technik verfügbar sind, ist dies für kleinere Anlagen nicht der Fall. Der KlärschlammReformer stellt einen innovativen Lösungsansatz dar, um auch für kleinere Kläranlagen den Phosphatgehalt des Klärschlamms nutzbar zu machen. Aufgrund der besseren Akzeptanz, des geringeren Transportaufkommens sowie der einfacheren Standortfindung besitzen dezentral, also auch in kleinem Maßstab einsetzbare Verfahren hier wesentliche Vorteile gegenüber Großanlagen.

Ziel des Verfahrens ist die dezentrale Trocknung, energetische Verwertung und Gewinnung eines phosphathaltigen Wertstoffs aus Klärschlamm direkt auf der Kläranlage. Im Ergebnis soll je nach Ausgangsmaterial vor Ort ein wertvoller Rohstoff oder ein handelsfähiges Düngemittel hergestellt werden. Gleichzeitig sollen Verkehrsaufkommen und Abfallmenge auf ein Minimum reduziert und eine langfristig gesicherte Klärschlammverwertung in Eigenregie ohne Abhängigkeit vom Entsorgungsmarkt erreicht werden.

Das Verfahrenskonzept umfasst im Falle Renningens eine auf Abwärme und Solarenergie gestützte Vortrocknung des Klärschlammes auf 75 bis 90 % TR gefolgt von einer thermischen Verwertung im THERMO-SYSTEM KlärschlammReformer. Bei diesem Prozess werden die organischen Bestandteile des Schlammes zu einem brennbaren Schwachgas umgewandelt, das anschließend in einer Gas/Gas-Verbrennung bei rund 900 Grad thermisch verwertet wird. Die nachgeschaltete mehrstufige Abgasreinigung sorgt für eine sichere Einhaltung der Grenzwerte.

Die organischen Schadstoffe des Klärschlamms werden durch die hohen Prozesstemperaturen sicher zerstört. Schwermetalle wie Quecksilber und Cadmium werden gezielt ausgeschleust. Die entstehende mineralische Asche ist frei von organischen Schadstoffen, besitzt einen im Vergleich zu Klärschlamm deutlich niedrigeren Schwermetallgehalt und enthält einen hohen Anteil an Phosphat. Damit eignet sich das Produkt als wertvoller Grundstoff für die Düngemittelherstellung oder – abhängig von den Eigenschaften des eingesetzten Klärschlamms – direkt als Düngemittel. Das im Schlamm enthaltene Phosphat kann damit weitgehend zurückgewonnen werden. Im Gegensatz zu einer direkten landwirtschaftlichen Verwertung von Klärschlamm erfolgt neben einer Verbesserung der Pflanzenverfügbarkeit auch eine Ausschleusung von Schadstoffen aus dem Nährstoffkreislauf.
Die bei der vollständigen thermischen Umsetzung der im Klärschlamm enthaltenen Organik gewonnene Energie wird zur Klärschlammtrocknung verwendet, wodurch eine energieautarke Betriebsweise des Verfahrens auch im kleinen Maßstab möglich ist. Zusätzlich wird die Prozesswärme zur Stromerzeugung genutzt, wodurch die Energiebilanz der Kläranlage verbessert werden kann.
Das Verfahren setzt durch die Schonung der Phosphatressourcen, den Schutz des Bodens und Grundwassers, die Reduzierung des Verkehrsaufkommens sowie die Energiegewinnung in mehrfacher Hinsicht Maßstäbe beim nachhaltigen Umgang mit den natürlichen Ressourcen.

Den Jahresbericht zur Unterrichtung der Öffentlichkeit über die Klärschlammverwertungsanlage der Stadt Renningen für das Jahr 2023 können Sie hier nachlesen.