Im Bereich der Aufbereitung von Industrie- oder Gemeindeabwasser entsteht Schlamm auf natürliche Weise durch das Wachstum von Mikroorganismen. Das klassische Abwasseraufbereitungsverfahren beruht darauf, dass die Mikroorganismen im Klärschlamm verschiedene giftige und schädliche Schadstoffe aufnehmen und abbauen. Bei diesem Prozess entstehen harmloses Kohlendioxid, Wasser und mehr mikrobieller Schlamm. Dieser Teil des biologischen Schlamms wird als „Aktivschlamm“ bezeichnet. Um das Gleichgewicht des Systems aufrechtzuerhalten, muss der Schlamm regelmäßig abgeleitet werden. Dieser „Überschussschlamm“ muss entwässert und gemäß den Anforderungen der regionalen Behörden entsorgt werden.
Die weltweite Schlammproduktion ist sehr umfangreich und nimmt weiter zu. Allein in Europa produzieren Kläranlagen durchschnittlich 22,5 kg Trockenmasse Schlamm pro Kopf und Jahr [1]. Bei einer Bevölkerung von 750 Millionen Menschen in Europa entspricht dies 17 Millionen Tonnen Trockenschlamm pro Jahr. Da die Schlammproduktion zunimmt und sich die Vorschriften weiterentwickeln, suchen Kommunen und Industriebetriebe nach effizienteren Methoden zur Schlammentsorgung.
Veränderte Vorschriften
Klärschlamm enthält Schwermetalle und Krankheitserreger wie Viren und Bakterien. Außerdem enthält er wertvolle organische Stoffe und Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor. Daher kann er als Dünger oder Bodenverbesserer sehr nützlich sein.
Aus diesem Grund fördern die Vorschriften der Europäischen Union (EU) die Verwendung von Klärschlamm in der Landwirtschaft. Sie regeln jedoch die Nutzung, um schädliche Auswirkungen auf Boden, Vegetation, Tiere und Menschen zu vermeiden. So verbietet die EU-Richtlinie 86/278/EWG die Verwendung von Klärschlamm in der Landwirtschaft, wenn die Schwermetallkonzentrationen bestimmte Werte überschreiten, legt aber keine Grenzwerte für organische Schadstoffe fest (Tabelle 1) [2].
TABELLE 1. Höchstzulässige Grenzwerte für die Aufbringung im Boden, EU-, US- und nationale Gesetzgebung (mg/kg Körpergewicht).
In den meisten Fällen variieren die von den einzelnen Ländern festgelegten Grenzwerte beträchtlich, obwohl sie deutlich unter den Anforderungen der EU-Richtlinie 86/278/EWG liegen. Diese Unterschiede sind unter anderem auf die Art und Intensität der landwirtschaftlichen Systeme der einzelnen Länder zurückzuführen. Die Niederlande beispielsweise sind ein relativ kleines Land mit intensiver Landnutzung und hoher landwirtschaftlicher Produktion. Daher sind die Schwermetallgrenzwerte so niedrig angesetzt, dass eine landwirtschaftliche Ausbringung von Klärschlamm nicht möglich ist. Daher werden in den Niederlanden 100 Prozent des Klärschlamms von Gemeinden verbrannt. In anderen Ländern ist dies nicht der Fall. Abbildung 1 zeigt die Schlammentsorgungsmethoden der 10 größten Kläranlagen von Gemeinden in verschiedenen Ländern.
Abbildung 1. Entsorgungswege für Klärschlamm in verschiedenen Ländern. [3]
Der gesamte Klärschlamm wird in Japan verbrannt. Die Verbrennungsrate liegt in Deutschland bei 90 Prozent, in Frankreich bei 60 Prozent und in den USA und im Vereinigten Königreich bei 20 Prozent. Der Megatrend geht in Richtung Verbrennung, was die Entsorgungskosten insgesamt erhöht. Die Kosten für die Verbrennung belaufen sich auf etwa 90 bis 130 US-Dollar pro Tonne und liegen damit deutlich über den Deponiekosten von 40 bis 70 US-Dollar pro Tonne.
Entwässerung und Entsorgung
Die Effizienz der Schlammentsorgung steht in direktem Zusammenhang mit der Entwässerung, also dem Prozess, bei dem der Schlamm in Flüssigkeiten und Feststoffe getrennt wird. Diese Trennung ist der Schlüssel zur Verringerung des Gewichts und des Volumens des Schlamms, was die Transport- und Entsorgungskosten senkt und letztlich die Nachhaltigkeit eines Abwasserbehandlungsverfahrens verbessert.
Die drei gängigsten Verfahren zur Entwässerung sind Filterpressen, Zentrifugation und Bandpressen. Filterpressen verwenden einen Gewebefilter und Hochdruck, um Feststoffe und Flüssigkeiten zu trennen; Zentrifugen nutzen die Zentrifugalkraft, um Materialien nach ihrer Dichte zu trennen; und Bandpressen nutzen die Schwerkraft, um freie Wassermoleküle abzutrennen, bevor der verbleibende Schlamm zwischen zwei Rollbandfiltern gepresst wird.
Auch nach der Entwässerung hat Klärschlamm noch einen Wassergehalt von etwa 75 bis 80 Prozent. Das bedeutet, dass der Schlamm eine Kuchentrockenheit (Feststoffgehalt) von 20 bis 25 Prozent hat. Je höher der Wassergehalt im Schlamm, desto höher sind die Entsorgungs- und Verbrennungskosten.
Die Solenis-Lösung
Flockungsmittel sind Chemikalien, die bei der Schlammentwässerung eingesetzt werden, um die Entwässerbarkeit des Schlamms zu erhöhen. Sie bewirken, dass sich kleine Partikel im Schlamm zu größeren Flocken verdichten. Speziell entwickelte Produkte und spezifische Dosierungen maximieren diesen Prozess und reduzieren die Entsorgungskosten, indem sie den Wassergehalt des Schlamms minimieren.
Solenis unterstützt kommunale und industrielle Kläranlagen weltweit bei der Verbesserung der Effizienz von Entwässerungsprozessen mit seinen Flockungsmitteln Zetag™ und Praestol™, die den Wassergehalt im Schlamm und damit die Gesamtentsorgungskosten senken.
Durch die Erhöhung des Trockengehalts des Kuchens tragen Solenis-Produkte dazu bei, dass Kläranlagen erhebliche Einsparungen erzielen. Eine kommunale Kläranlage, die 5 Millionen Menschen versorgt, spart 5,8 Millionen Dollar pro Jahr, wenn sie den Trockengehalt des Kuchens von 20 auf 25 Prozent erhöht, bei Entsorgungskosten von 65 US-Dollar pro Tonne (siehe Abbildung 2).
Abbildung 2. Auswirkungen der Trockenheit des Kuchens auf die relativen Entsorgungskosten.
Unsere Flockungsmittel sind nur ein Teil eines großen Portfolios an Lösungen, die für den kommunalen Markt entwickelt wurden. Wenn Sie mehr erfahren oder mit uns besprechen möchten, wie wir Ihrem Unternehmen helfen können, die Kosten für die Klärschlammentsorgung zu senken, besuchen Sie Solenis.com.
Literaturhinweise
[1] Bianchini, A., Bonfiglili, L., Pellegrini, M. und Saccani, C. (2016). Sewage sludge management in Europe: a critical analysis of data quality (Klärschlammbehandlung in Europa: eine kritische Analyse der Datenqualität). International Journal of Environment and Waste Management. 18. 226. 10.1504/IJEWM.2016.10001645.
[2] Inglezakis, V., Karagiannidis, A., Samaras, P. und Zorpas, A. (2014). European Union legislation on sewage sludge management (Die Rechtsvorschriften der Europäischen Union zur Klärschlammbehandlung). Fresenius Environmental Bulletin. 23. 635-639.
[3] Global Water Intelligence. (2021). Sludge Management.