Anlagen zur Schlammentwässerung und Schlammtrocknung

• 1. Schlammentwässerung und Schlammtrocknung
• 2. Verfahren zur Konzentration flüssiger Rückstände
• 3. Vergleich zwischen Schlammkonzentration und Schlammtrocknung
• 4. Schlussbemerkungen

1. Schlammentwässerung und Schlammtrocknung

Industrie- und kommunale Abwässer enthalten Schwebstoffe unterschiedlicher Art und Größe. Während der Abwasserreinigung werden diese Schwebstoffe vom Wasser abgetrennt, um anschließend entsorgt zu werden. Dies kann auf folgende Weise erfolgen:

• Kontrollierte Einleitung.
• Kompostierung.
• Verwertung als Nebenprodukt.

Diese festen Abfälle liegen in Form von Schlamm vor und entstehen bei folgenden Prozessen:

• Feststoffe, die in Vorbehandlungsverfahren wie der Sedimentationsklärung oder der Flotation mit gelöster Luft abgeschieden werden.
• Feststoffe, die durch Koagulation und Flockung kolloidaler Substanzen entstehen.
• Rückstände aus der biologischen Zersetzung gelöster organischer Stoffe, die durch aerobe oder anaerobe Bakterien erfolgen kann.

Die bei der Feststoffabscheidung anfallenden Schlämme weisen in der Regel einen geringen Trockensubstanzgehalt auf, der selten über 4–5 % liegt.

Da die Verordnung die Einleitung dieser Schlämme verbietet, müssen diese so weit entwässert werden, bis sie einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 30 % erreichen. Durch den Entwässerungsprozess lässt sich das Volumen der Schlämme reduzieren, wodurch die Transport- und Entsorgungskosten minimiert werden.

2. Auswahl eines Verfahrens zur Konzentration der flüssigen Rückstände

Die Wahl der Trocknungsmethode hängt von Faktoren wie den folgenden ab:

• Ausgangskonzentration des Schlamms: Schlamm mit geringer Konzentration, wie er beispielsweise in einem Nachklärbecken anfällt (weniger als 1 % Trockensubstanz), muss vor der Entwässerung in einem Zwischenprozess eingedickt werden. Im Gegensatz dazu erreicht der durch die Flotation mit gelöster Luft (DAF) gewonnene Schlamm bereits eine Konzentration, die für den Eintritt in den Entwässerungsprozess geeignet ist, ohne dass zusätzliche Behandlungen erforderlich sind.
• Art des Schlamms: Es ist nicht dasselbe, einen für die Deponie bestimmten Rückstand zu entwässern wie einen verwertbaren Rückstand (Kompost oder Nebenprodukt). Im zweiten Fall rechtfertigt sich ein höherer Aufwand sowohl bei den Anlagenkosten als auch beim Energieverbrauch.
• Platzbedarf und Umweltauswirkungen: Der verfügbare Platz und die möglichen Auswirkungen des anfallenden Schlamms (Gerüche, Schädlinge, Versickern) beeinflussen die Wahl des Systems.
• Verfügbare Energie: In Branchen mit Energieüberschüssen (wie Dampf oder Heißwasser) kann ein thermisches System die sinnvollere Lösung sein.
• Geografische Lage: Auch die Entfernungen zu Deponien oder lokale Umweltauflagen spielen bei der Auswahl einer Option eine Rolle.

Die am häufigsten verwendeten Verfahren zur Schlammentwässerung lassen sich in zwei Arten unterteilen:

• Thermische Trocknung.
• Maschinelle Trocknung.

2.1. Thermische Trocknung

Vakuumverdampfung

Ein hocheffizientes Verfahren (Volumenreduktion von über 95 %), das auf der Verdampfung der Flüssigkeit bei niedrigen Temperaturen (30–40 °C) unter Vakuumbedingungen basiert. Es ermöglicht die Wiederverwendung des Kondenswassers und die sichere Entsorgung des konzentrierten Rückstands.

Vorteile:

• Hohe Effizienz.
• Rückgewinnung von sauberem Wasser und Nebenprodukten.
• Abfallvermeidung.

Nachteile:

• Hoher Energieverbrauch.
• Hohe Anfangsinvestition

Andere thermische Technologien

Es gibt noch weitere Technologien wie Rotationstrommeln, Thermoschnecken oder die Solartrocknung, ein Verfahren, das sich zunehmend weiterentwickelt.

Diese Geräte werden in der Regel in folgenden Situationen eingesetzt:

• Wenn die anfallenden festen Abfälle einen Mehrwert haben und als Rohstoff oder Nebenprodukt wiederverwendet werden können.
• Wenn der Schlamm eine hohe Konzentration an gefährlichen Schadstoffen enthält und auf spezielle, kostspielige Deponien gebracht werden muss.

Beispiele hierfür sind: Pharmaindustrie, Galvanotechnik, Gerberei, Lebensmittelindustrie, Sickerwasserbehandlung usw.

2.2. Mechanische Entwässerung

Filterpresse

Ein diskontinuierliches System, das mittels Hydraulikdruck sehr trockene Filterkuchen erzeugt. Filterpressen finden breite Anwendung in der Industrie, in der Wasseraufbereitung und im Bergbau

Vorteile

• Hoher Trockensubstanzgehalt, zwischen 35 und 50 %.
• Geringer Energieverbrauch.
• Manuelle und automatische Optionen.

Nachteile:

• Langsame Zyklen.
• Eine Vorbehandlung ist erforderlich.

Bandpassfilter

Ein Bandfilter ist ein kontinuierlicher Prozess, der kostengünstiger und einfacher zu bedienen ist als eine Filterpresse. Diese Technologie wird häufig zur Entwässerung von organischen Schlämmen und Klärschlämmen aus städtischen Kläranlagen eingesetzt.

Vorteile:

• Günstig.
• Dauerbetrieb.

Nachteile

• Geringere Leistung.
• Reagiert empfindlich auf Veränderungen im Schlamm.
• Geringerer Trockensubstanzgehalt der Schlämme (15–25 % TS), was gelegentlich zusätzliche Aufbereitungsschritte mittels eines der folgenden Verfahren erforderlich macht: Vorab-Entwässerungstische, anschließende thermische Trocknung usw.

Zentrifugal-Dekanter

Er nutzt die Zentrifugalkraft, um feste und flüssige Phasen voneinander zu trennen. Er wird häufig zur Trennung von Industrieölen und zur Eindickung von Schlamm aus kommunalen Kläranlagen eingesetzt.

Vorteile:

• Kompakt.
• Schnell.
• Automatisierbar.

Nachteile:

• Mittlerer bis hoher Energieverbrauch.
• Hoher Wartungsaufwand.

3. Vergleich zwischen Entwässerungs- und Trocknungsprozessen von Schlamm

Wie bereits erwähnt, sind thermische und mechanische Verfahren die effizientesten Methoden zur Entwässerung von Klärschlamm aus der Abwasserreinigung.

Nachfolgend finden Sie eine Vergleichstabelle verschiedener Verfahren zur Entwässerung und Trocknung von Schlamm:

Verfahren	% MS	Energieverbrauch	Investition	Schlamm	Wartungskosten	Filterqualität
Vakuumverdampfung	≥ 95	Hoch	Anmeldung	Recycelbar oder giftig	Mittel-Hoch	Anmeldung
Filterpresse	40 – 60	Bass	Durchschnitt	Verdickte	Mittel	Abmelden
Bandpassfilter	20 – 30	Sehr niedrig	Abmelden	Kommunale Kläranlage	Bass	Abmelden
Zentrifuge	30 – 50	Mittel	Mittel bis hoch	Verschiedenes	Hoch	Abmelden

Wir stellen fest, dass die Wahl des am besten geeigneten Verfahrens im Wesentlichen von der Art des Abfalls und dessen Verwertungsmöglichkeiten bzw. Toxizität abhängt.

Die mechanische Trocknung mittels Filterpresse bietet eine hohe Effizienz, da bei geringen Investitions- und Installationskosten ein hoher Trocknungsgrad erzielt wird, sowie einen niedrigen Energieverbrauch und eine relativ einfache Wartung.

Die Vakuumverdampfung eignet sich am besten, wenn der Rückstand verwertet werden soll oder wenn aufgrund seiner Gefährlichkeit oder Komplexität eine hohe Konzentration des Rückstands erforderlich ist. In diesen Fällen können sich die Anfangsinvestition und der hohe Energieverbrauch amortisieren.

Bandfilter und Zentrifugen eignen sich am besten für hohe Durchflussmengen von einfachen Schlammstoffen, wie sie beispielsweise aus kommunalen Kläranlagen stammen. Sie liefern eine Schlammkonzentration, die den Anforderungen von Standarddeponien entspricht, und das bei relativ geringen Installations- und Betriebskosten.

4. Schlussbemerkungen

Bei der Abwasserreinigung fallen Schlämme mit geringer Konzentration an, die für die Handhabung und Entsorgung in stabile feste Abfälle umgewandelt werden müssen. Die Behörden regeln deren Entsorgung je nach Gefährlichkeit und Trockengehalt und schreiben einen Mindesttrockengehalt von 30 % vor.

Kläranlagen sind in der Regel mit Trocknungssystemen (mechanischen, thermischen oder kombinierten) ausgestattet, um diese Anforderungen zu erfüllen. Die Kombination verschiedener Technologien ist meist die effizienteste Lösung.

Anstatt in solche Anlagen zu investieren, entscheiden sich manche Unternehmen dafür, ihre flüssigen Abfälle an externe Entsorgungsunternehmen weiterzugeben, was höhere Kosten pro Tonne behandeltem Schlamm mit sich bringt.