Solare Klärschlammtrocknung – bei intelligenter und nachhaltiger Planung eine sinnvolle Klärschlammbehandlung

Die solare Klärschlammtrocknung ist in den letzten Jahren zu einem anerkannten ökologischen und ökonomischen Verfahren geworden. Um eine solare Trocknungsanlage erfolgreich und nachhaltig zu errichten, müssen alle notwendigen Gesichtspunkte stimmen: neben den wirtschaftlichen und planerischen Aspekten sind dies vor allem auch die Akzeptanz beim Betreiber und bei der Bevölkerung.

Eine der Anlagen, bei dem Konzept und Akzeptanz ineinander greifen, steht in der Nähe des Ammersees, in Penzing-Weil. An die aerob stabilisierende Kläranlage sind 8.500 Einwohnergleichwerte angeschlossen. Ab dem Jahr 2008 musste die Kläranlage Penzing Weil den PFT Parameter messen lassen. Da sich hohe Konzentrationen von Perfluorierten Tensiden fanden, stiegen die Entsorgungskosten von vormals 30.000 € auf ca. 100.000 € an. Eine Investition in die Schlammbehandlung mit dem Ziel, die jährlichen Entsorgungskosten zu reduzieren, wurde daher wirtschaftlich interessant. Anfang 2010 begann man mit dem Bau einer Schlammbehandlungsanlage mit Entwässerung und Trocknung.

Nach Fertigstellung und Probebetrieb ging die neu errichtete Anlage im Juli 2010 in Betrieb. Der Weg der Schlammbehandlung beginnt mit einer HUBER Schneckenpresse Q-PRESS® 440. Der gepresste Schlamm wird über eine Schnecke automatisch in das Gewächshaus transportiert und fällt dann auf den Boden. Von dort wird der Schlamm mit der Wendetransportkombination SRT 9 im Gewächshaus sowohl verteilt als auch transportiert. Am Ende des Gewächshauses fällt der getrocknete Schlamm in Form von Granulat in einen Abwurfbunker. Von dort wird er 5 bis 6 Mal pro Jahr mit einem Radlader aufgenommen und von Lastwagen abtransportiert.

Schwankungen der Trocknungsleitung zwischen Sommer und Winter werden durch zwei bestehende Dünnschlammbehältern mit je 700 Kubikmeter Fassungsvermögen abgepuffert. Je nach Wetter gibt der Klärwärter mehr oder weniger Schlamm auf den Trockner. Dabei kann er entweder direkt den im Nachklärbecken abgesetzten Dünnschlamm oder den voreingedickten Schlamm aus den Behältern über die Schneckenpresse entwässern. Das Bedienprogramm der Anlage ermöglicht die Umstellung auf Knopfdruck – so wird entweder Überschussschlamm mit ca. 1 % Trockensubstanz oder statisch eingedickter Schlamm mit etwa 3,5 % Trockensubstanz über die Schneckenpresse gefahren.

Sollten auf einer Kläranlage keine Speichermöglichkeiten vorhanden sein oder ist das Platzangebot begrenzt, kann die Leistung der solaren Trocknung mit Abwärme oder Umweltwärme gesteigert werden. Unter Umweltwärme ist in diesem Fall die ökologisch erzeugte Wärme einer Wärmepumpe zu verstehen, welche die Wärmeenergie aus dem gereinigten Abwasser bezieht. Der HUBER Abwasserwärmetauscher RoWin garantiert hierbei einen wartungsarmen und sicheren Betrieb. Es handelt sich dabei um einen Wärmetauscher, der auftretende Algen und andere Verschmutzungen an den Tauscherflächen automatisch abreinigt.

Die Länge und damit die Fläche der Trocknungshalle ergeben sich durch die geforderte Trocknungsleistung. Die notwendige Leistung ist abhängig von dem möglichen Entwässerungsergebnis der HUBER Schneckenpresse Q-PRESS®. Vor diesem Hintergrund ist die Gewächshaushalle in Penzing um einige Meter länger gebaut worden als eigentlich erforderlich. Die daraus resultierende höhere Leistung des Trockners nutzt der Betreiber, um den Polymerverbrauch am Entwässerungsaggregat zu reduzieren und so weiter Kosten zu sparen.

Mit der automatischen Aufgabe von Schlamm in die Halle spart sich die Kläranlage die Übergabestellen, einen Radlader und die Arbeitszeit, um den Trockner zu beschicken. Der Betreiber bekommt damit auch ein hervorragendes Schlammhandling, das Geruchsprobleme minimiert: direkt in den Trockner gebracht und dort sofort bewegt und belüftet bedeutet, dass der Schlamm augenblicklich in einen sicheren, quasi aeroben Zustand gebracht wird. In diesem Zustand ist die Geruchsentwicklung des Schlammes minimal In Penzing Weil ist überhaupt kein unangenehmer Geruch wahrnehmbar.

Für eine effektive und geruchsarme Trocknung ist es erforderlich die Klimatechnik und die Maschinentechnik exakt aufeinander abzustimmen. Dabei gehen in die HUBER Klimasteuerung Erfahrungen aus dem Betrieb, Messungen im Gewächshaus sowie theoretische thermodynamische Gesetzmäßigkeiten ein. Das Gewächshaus ist mit Klimasensoren, Ventilatoren und Lüftungsklappen ausgestattet. Die Steuerung sorgt stets für das ideale Trocknungsklima in der Halle. Um dies dauerhaft zu erreichen, wird die Wasseraufnahmefähigkeit der Luft innerhalb und außerhalb des Gewächshauses betrachtet und der Kondenswasseranfall begrenzt. Die Laufzeiten der Ventilatoren, die das Schlammbeet direkt belüften, werden entsprechend der Arbeitszyklen der Wendemaschine (und dem jeweiligen, frisch gewendeten Schlammbeetzonen) sowie der Trocknungsfähigkeit der Luft gesteuert. Die Luft wird abgestimmt auf die unterschiedlichen Trocknungsbereiche des Schlammes unterschiedlich geführt. Vorrang vor den Klimabedingungen haben für die Steuerung natürlich die Sicherheit für die Maschinentechnik sowie der Sturm- und Unwetterschutz für das Gebäude.

Das Herzstück des solaren Trockners ist die Maschinentechnik für den Transport und das Wenden des Schlammes: Die Schlammwendeeinrichtung besteht aus einer drehbaren Doppelschaufel, die sich an einer Kette durch die Halle zieht. Beim Rotieren und gleichzeitigem nach vorne Fahren wird der Schlamm belüftet, gewendet, granuliert und transportiert. Dabei wird der Schlamm in die Schaufeln aufgenommen und übergeworfen. Fährt die Wendetransportkombination einmal durch die Halle, ist jedes Schlammgranulatkorn belüftet worden. Das geschieht normalerweise jede Stunde. Die feuchten Anfangsbereiche werden in der Einbringphase sogar in einem 20 Minutentakt gewendet und belüftet und zwar über die gesamte Breite des Gewächshauses. Die vollständige Umlagerung des gesamten Schlammbeetes bedeutet, dass der Schlamm sicher in einem „quasi“ aeroben Zustand bleibt und gleichzeitige beste Bedingungen für den Trocknungsprozess herrschen.

Ein weiteres Merkmal des HUBER SRT-Verfahrens ist die kontinuierliche Rückmischung des Schlamms: Die Doppelschaufel wird neben dem Mischen auch zum gezielten Verfahren von Schlamm eingesetzt. Beim Rückmischen mit Trockengranulat wird so der eingebrachte Schlamm direkt nach der Aufgabe auf etwa 40 % Trockenrückstand gehoben. Dies liegt in einen Bereich, bei dem mögliche geruchsintensive biologische Aktivitäten zum Erliegen kommen. Außerdem ist der Schlamm mit 40 % TR offenporiger und einfacher zu trocknen und wegen der geringeren Klebrigkeit einfacher mit der Maschinentechnik zu bearbeiten. Das kommt vor allem der Langlebigkeit der Maschinentechnik entgegen. Auf der gegenüberliegenden Seite, d.h. der trockenen Seite des Schlammbeetes, entsteht durch das kontinuierliche Rückmischen der gegenteilige Effekt. Die Zone, in der das Granulat sehr trocken wird, ist sehr kurz und damit auch der Bereich, in dem trockenes Material mechanisch beansprucht wird und Staub entsteht. Das Schlammbeet, das sich über die Hallenlänge durch den Rückmischeffekt ausbildet, zeichnet sich durch einen sehr langen Grundtrocknungsbereich aus, bei dem der Trockenrückstand langsam von 40 % auf 60 % ansteigt. Hier findet der eigentliche Trocknungsprozess statt. Erst in den letzten 10 bis 15 m steigt der Trockenrückstand auf die normalerweise gewünschten 80 bis 85 % TR an.

Der Wender ermöglicht durch den Transport die Verfahrung des Schlamms in den Schaufeln, das getrocknete Granulat an der Giebelseite der Schlammaufgabe auch wieder abzugeben. Er wirft das Granulat beispielsweise in eine im Boden versenkte, mit Gitterrost geschützte Schnecke ab. So kann das Gewächshaus im Randbereich der Kläranlage gebaut werden, ohne dass eine weitere Straße und ein zweiter Fahrbereich am Ende des Gewächshauses erforderlich werden. In Penzing kam allerdings die klassische Variante zum Zuge, bei der die Schlammaufgabe und -abgabe an gegenüberliegenden Seiten des Gewächshauses realisiert wird. Diese Variante machte bei der bestehenden Bebauung mehr Sinn.

Auf der Anlage in Penzing besteht neben der automatischen Aufgabe auch die Möglichkeit den Schlamm mittels Radlader einzubringen. „Das ist aber nicht angedacht. Uns reicht unser eigener Schlamm“, sagt der Leiter der Kläranlage, Markus Keller mit einem Schmunzeln. Ein Knopfdruck würde genügen und der Wender arbeitet einen mit dem Radlader aufgehäuften Schlammberg nach und nach ab. Bei der kontinuierlichen automatischen Beschickung bringt die Schnecke immer sofort die Menge ins Schlammbeet ein, die sich nach einer viertel Stunde gebildet hat. Für einen möglichst geruchsarmen Betrieb ist das wie eingangs beschrieben die bessere Variante. Bei stabilisiertem, gut entwässertem Schlamm ist die automatische Aufgabe aber nicht unbedingt erforderlich. Die Schlammwendekombination fährt auf Betonfertigteilen durch die Gewächshaushalle. Die eigentliche Trocknungsfläche ist in Penzing einer normalen Straße nachempfunden. Die Betonfertigteile übernehmen die Funktion der Bordsteinkante, dazwischen wurde asphaltiert. Der Untergrund ist frostsicher gegründet, die Maschine und der Schlamm belasten die Fläche statisch kaum. Durch die installierte Fernanbindung kann der Be-treiber während und nach der Inbetriebnahmephase optimal unterstützt werden: Die Steuerung registriert die wichtigen Werte und lässt diese via gesicherter Internetverbindung von der HUBER-Zentrale in Berching aus einsehen. Neben diesen Werten werden aktuelle Zustände wie die gesamte Schlammbeethöhe oder der gerade ablaufende Zyklus in Echtzeit übertragen.

Die am Wender direkt installierten elektronischen Bauteile sind auf das Nötigste beschränkt worden. Auf dem Wender fährt somit kein Schaltschrank sondern nur ein größerer komplett geschlossener Klemmkasten mit. Die meisten Steuerungskomponenten sind in einem Hauptschaltschrank untergebracht, der sich in einem geschützten Bereich der Halle befindet. Die Belastung für die elektronischen Bauteile durch Umweltbedingungen ist damit deutlich reduziert, was eine einfachere Wartung und eine längere Lebensdauer bedeutet. In Penzing ist ein Solartrockner SRT 9 -Wender in die 100 m lange Halle eingebaut – eine Wendetransportkombination, die in einem 10 m breiten Gewächshaus arbeitet. Darüber hinaus stehen als weitere Alternativen auch Wender für 7 m und 12 m breite Gewächshäuser zur Verfügung.

Die solare Trocknung ist die umweltfreundlichste Art, Klärschlamm zu Trocknen. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen durch die Verringerung der zu entsorgenden Klärschlammmenge kommen verringerte Umweltbelastungen hinzu: weniger Lastwagen, die den Schlamm abfahren, bedeutet den Ausstoß von weniger Kohlendioxid. Höherer Trockenrückstand im Trockengranulat bedeutet einen besseren Brennwert des zu entsorgenden Gutes. Dem Betreiber öffnen sich weitere Entsorgungswege Er ist damit unabhängiger und eigenständiger in Bezug auf die Schlammentsorgung.