Wie funktioniert die Anlage?

KZV-VerfahrensschemaKreislaufführung-Phosphor

Klärschlamm-Monoverbrennungsanlage – Verfahrensschema

Aufbereitung des Klärschlamms
Trocknungsprozess
Phosphorrückgewinnung

Der Klärschlamm, der bei der Abwasserreinigung in unserem Klärwerk anfällt, besteht zunächst vor allem aus Wasser. Nur 0,5 bis 1,0 Prozent sind Feststoffe, die wir entsorgen müssen, aber auch nutzen können. Um das Volumen des Schlamms zu reduzieren, wird er bei uns maschinell eingedickt und anschließend in den drei Faultürmen des Klärwerks etwa 20 Tage bei 37 °C unter Luftabschluss ausgefault. Dabei entsteht methanhaltiges, gut brennbares Biogas, das wir nutzen können. Nach der Faulung besteht Klärschlamm jedoch immer noch zu 97 Prozent aus Wasser.

Bevor der Klärschlamm thermisch verwertet werden kann, muss er weiter entwässert und getrocknet werden. Mit großen Filterpressen können wir den Feststoffanteil zunächst auf etwa 25 Prozent erhöhen. Im nächsten Schritt trocknen wir den Schlamm, bis er einen durchschnittlichen Feststoffgehalt von 45 bis 50 Prozent erreicht. Dazu wird Wärme aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf genutzt, die bei der Klärschlammverbrennung entsteht. Hier sieht man, wie die Idee des energetischen Kreislaufes funktioniert.

Der vorgetrocknete Schlamm wird für die Verbrennung/thermische Verwertung in einen Wirbelschichtofen gefördert. Dies ist das Herzstück der Anlage. Im Ofen zerkleinern wirbelnde, heiße Sandschichten den Klärschlamm und sorgen für eine gleichmäßige Verteilung. Die organischen Schlammpartikel entzünden sich auf der Wirbelschicht und verbrennen bei Temperaturen von über 850 °C sauber und vollständig. Hierbei werden auch Bakterien und Viren abgetötet. Wie bereits erläutert, ist ab Erreichen der Betriebstemperatur der Verbrennungsprozess autark. Es muss keine zusätzliche Energie mehr zugeführt werden. Die anorganischen Stoffe werden zerrieben und strömen mit dem heißen Rauchgas weiter. Sie werden in einem Abhitzekessel aufgefangen. Den dabei entstehenden Hochdruck-Wasserdampf nutzen wir für unsere Turbine, die Strom erzeugt. Insgesamt erzeugt die Anlage so mehr Energie, als sie benötigt. Überschüssige elektrische Energie und Wärmeenergie können wir weiter nutzen.

Rauchgasreinigung

Die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase werden mithilfe modernster Technik in mehreren Stufen gereinigt. Elektrofilter, Gewebefilter, Wäscher und SCR-Katalysator übernehmen hier wichtige Aufgaben. So wird sichergestellt, dass keine Luftschadstoffe im Rahmen der Verbrennung verbreitet werden. In diesem Filterprozess der Rauchgase wird phosphorhaltige Asche abgeschieden, die wir für die Rückgewinnung brauchen. Als weiteren Reststoff erhält man Gips, der in der Bauindustrie verwendet wird. Das bei der Rauchgaswäsche verwendete Wasser wird wieder der Kläranlage zugeführt. Auch hier arbeiten wir im Kreislauf. Die wenigen zurückbleibenden Metallverbindungen und Salze werden deponiert. Aus 88.000 t Klärschlamm, die jährlich verbrannt werden, verbleiben rd. 100 t Reststoffe (0,11 %), die nach heutigem Stand noch nicht weiter genutzt werden können. Es gibt aber bereits Forschungsgruppen aus der Bioökonomie, die weiter am Trennen und Wiederverwerten von Metallen arbeiten.

Das zentrale Element der novellierten Klärschlammverordnung ist eine umfassende Regelung der Phosphorrückgewinnung aus Klärschlämmen oder Klärschlammverbrennungsaschen. Bereits 2023 gilt für uns als Betreiber von Kläranlagen die Pflicht, einen Bericht über die geplanten und eingeleiteten Maßnahmen zur Sicherstellung der Phosphorrückgewinnung zu verfassen. Das tun wir und veröffentlichen diesen Bericht auf dieser Webseite.

Der erste Schritt der Umsetzung ist die Erzeugung der Phosphorasche in der geplanten Klärschlammverbrennungsanlage. Für die eigentliche Phosphorrückgewinnung bis zum fertigen Düngerprodukt für die Landwirtschaft sind weitere unterschiedliche technische Verfahren entwickelt worden. Gegenwärtig ist noch offen, ob die weiteren Bearbeitungsschritte auch von uns übernommen werden sollen. Erst einmal muss unsere Klärschlammverbrennungsanlage im vorgesehenen Zeitfenster stehen. Falls wir später nicht selbst weiterverarbeiten wollen (dies wäre ein zusätzliches Projekt), könnte es eine Alternative sein, die Phosphoraschen als Rohstoff an Unternehmen zu verkaufen, die die weitere Bearbeitung übernehmen und über entsprechende Vertriebswege verfügen. Wir halten Sie hierzu auf dem Laufenden.