Herausforderungen und Lösungsansätze für die thermische Vorbehandlung von Klärschlämmen

• Ralf Wittstock
• Madleen Danho

Die mit Beginn der thermischen Klärschlammbehandlung vor etwa 50 Jahren einhergegangenen verfahrenstechnischen, emissionsseitigen und genehmigungsrelevanten Anforderungen haben seitdem teilweise verschiedene Novellierungsstufen durchschritten, die insbesondere die Effizienz der Technik, eine Begrenzung von Emissionen sowie zuletzt durch die AbfKlärV/DüMV eine Rückgewinnung von Nährstoffen forderten.
Die thermische Klärschlammverwertung in Form einer Wirbelschichtfeuerung mit Nutzung von zumeist anlageninterner Wärme zwecks Trocknung und Stromgewinnung sowie einer entsprechenden Abgasreinigung gemäß 17. BImSchV stellt somit eine etablierte Technologie dar. Neben den bekannten anlagentechnischen Betrachtungen gilt es sich derzeit mit weitergehenden Herausforderungen auseinanderzusetzen. Dazu gehören u. a. die ausstehende Veröffentlichung des BREF-Dokumentes, Möglichkeiten einer Bereitstellung von überwiegend schadstoffarmer Asche zur Phosphorrückgewinnung und die Konzeption einer weitestgehend abwasserfreien thermischen Vorbehandlung des Klärschlammes.
Auswirkungen der BREF-Anforderungen zeichnen sich vor allem in der Feuerungsleistungsregelung als auch im Bereich der Abgasreinigung, zwecks Minderung von Stickoxidemissionen, ab. Vor dem Hintergrund der Bereitstellung schadstoffarmer Asche zeigt sich neben der Beschaffenheit des Klärschlammes, insbesondere der Zeitpunkt der Ascheausschleusung im Ablauf des Verfahrens als ausschlaggebend. Dem Verfahrensablauf geschuldet stehen vor dem aufgrund eines angestrebten autothermen Verbrennungsprozesses die Entwässerung/Trocknung im Vordergrund, aus denen Zentrat/Brüdenkondensat resultiert, mit verschiedenen Inhaltsstoffen wie bspw. Ammoniak, Staub und CSB, die zumeist einer weiteren Aufbereitung bedürfen.
Im Rahmen dieses Beitrages wird auf die genannten Problemstellungen eingegangen und beispielhafte Lösungsansätze aufgezeigt.

The procedural, emission-related and licensing-relevant requirements associated with the start of thermal sewage sludge treatment some 50 years ago have since passed through various amendment stages, which in particular demanded the efficiency of the technology, a limitation of emissions and finally a recovery of nutrients through the AbfKlärV/DüMV.
The thermal sewage sludge treatment in form of a fluidized bed with the use of mostly internal plant heat for the purpose of drying and electricity production and a corresponding exhaust gas purification according to 17th BImSchV thus represents an established technology. In addition to the well-known technical aspects of plant technology, further challenges are currently to be addressed. These include, among other things, the pending publication of the BREF document, the possibility of providing predominantly low-polluting ash for phosphorus recovery and the conception of a largely wastewater-free thermal pretreatment of the sewage sludge.
Effects of the BREF requirements are to be expected above all in the combustion output control as well as in the field of exhaust gas purification in order to reduce nitrogen oxide emissions. Against the background of the provision of low-polluting ash, the decisive factor is the characteristic in nature of the sewage sludge, in particular the timing of the ash discharge in the course of the process. Due to the process sequence, the focus is on dewatering/drying, which results from centrate/vapors condensate, with various ingredients such as ammonia, dust and COD, against the background of an aim of an autothermal combustion process, which usually requires further processing.
In context of this article, the above-mentioned problems are presented and exemplary solutions are identified.