VerKlär² - Verwertungskonzept für energieautarke und ressourcenschonende Kläranlagen: Integrierte Klärschlamm- und Klärgasverwertung
Schlussbericht für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie : Förderprojekt : Teilprojekt A (Stadt Haßfurt): Integration der dezentralen Klärschlammverwertung in einer Wirbelfeuerung in den städtischen Kläranlagenbetrieb (FKZ: 03EI5428A); Teilprojekt B (TEER RWTH Aachen): Praktische Untersuchung der dezentralen Klärschlammverbrennung in einer Wirbelfeuerung (FKZ: 03EI5428B); Teilprojekt C (IfE): Integration der Feuerung in den Kläranlagenbestand, Wissenschaftlich-messtechnische und ökonomische Bewertung des Vorhabens (FKZ: 03EI5428C); Teilprojekt D (Spanner Re²): Fertigung und Optimierung einer Wirbelfeuerung-Pilotanlage zur dezentralen Klärschlammverbrennung (FKZ: 03EI5428D)
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Abstract
Im Verbundvorhaben VerKlär² wurde am Beispiel der Kläranlage Haßfurt ein Konzept zur thermischen Klärschlammverwertung entwickelt, umgesetzt und im Pilotmaßstab erprobt. Kern des Vorhabens war die Weiterentwicklung einer Wirbelfeuerung mit 150 kW Feuerungswärmeleistung für kleine Kläranlagen. Für den Standort Haßfurt wurde eine Klärschlammmenge von 280 bis 400 Mg Trockenmasse pro Jahr zugrunde gelegt. Damit adressiert das Vorhaben gezielt kleine und mittlere Kläranlagen, für die zentrale Entsorgungsstrukturen an wirtschaftliche und logistische Grenzen stoßen.
Im Projekt wurden die anfallenden Klärschlämme analytisch charakterisiert, die Wirbelfeuerung im Technikumsmaßstab untersucht und anschließend als Pilotanlage am Standort Haßfurt errichtet, integriert und in Betrieb genommen. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelte Anlagentechnik für die thermische Behandlung kommunaler Klärschlämme geeignet ist und ein stabiler Betrieb mit wirksamer Emissionsminderung erreicht werden kann. Fortgeführte Versuchskampagnen belegen, dass die Pilotanlage an den Dauerbetrieb herangeführt werden kann.
Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Bewertung der entstehenden Klärschlammaschen im Hinblick auf eine nachgeschaltete Phosphorrückgewinnung. Der untersuchte Klärschlamm weist einen Phosphorgehalt von etwa 30 g/kg TM auf und liegt damit oberhalb des gesetzlichen Schwellenwerts. Durch geeignete Additive konnte die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors mittels thermochemischer Behandlung gesteigert werden.
Auch die ökonomische und ökologische Bewertung fällt positiv aus. Bei optimierter Auslastung ergeben sich jährliche Kostenvorteile von rund 73.100 EUR/a und bei künftig steigenden externen Verwertungskosten von bis zu 228.500 EUR/a. Gleichzeitig können transportbedingte CO2-Emissionen reduziert werden. VerKlär² zeigt damit, dass die Wirbelfeuerung ein tragfähiger Ansatz für die standortnahe und ressourcenschonende Klärschlammverwertung kleiner und mittlerer Kläranlagen ist.