Klimaschutz

Die Desintegration von Klärschlamm leistet einen Beitrag zum Klimaschutz

Die rund 10.000 kommunalen Kläranlagen in Städten und Gemeinden benötigen viel Energie. Sie gehören mit einem Anteil von 20 % zu den größten Stromverbrauchern im kommunalen Bereich. Der Gesamtstromverbrauch der Kläranlagen liegt bei etwa 4.400 Gigawattstunden pro Jahr. Dies entspricht einer jährlichen CO2 Emission von 3 Millionen Tonnen [1].

Durch die Desintegration von Klärschlamm mit Ultraschall lässt sich die anaerobe Stabilisierung, wie sie auf 3 Vierteln aller kommunalen Kläranlagen praktiziert wird, verbessern. Ein beschleunigter und weitergehender Abbau der organischen Substanz im Klärschlamm führt zu einer Mehrproduktion von Gas, das in Blockheizkraftwerken energetisch genutzt werden kann. Auf der negativen Seite der Energiebilanz schlagen der Energieverbrauch des Desintegrationsmoduls und die zusätzliche Belüftungsenergie infolge einer erhöhten Rückbelastung zu Buche.

Die nachfolgenden Berechnungen zeigen, dass der Einsatz des Desintegrationsmoduls Smart DMS zu einer merklichen Verbesserung der Energiebilanz von Kläranlagen führt und damit einen wertvollen Beitrag zur Minimierung der CO2 Emissionen leisten kann.

Anwendungsgebiete und Zielsetzung der Desintegration

In der Mehrzahl der größeren kommunalen Abwasserreinigungsanlagen werden die Klärschlämme einer anaeroben Behandlung unterzogen, mit der unter geeigneten Randbedingungen eine Stabilisierung einhergeht. Der anaerobe Abbau organischer Substanz vollzieht sich nach heutigem Kenntnisstand in vier Phasen zu den Endprodukten Wasser, Methan und Kohlendioxid. In der einleitenden Hydrolysephase werden polymere Substrate durch Exoenzyme in niedermolekulare gelöste Bestandteile gespalten. Durch diesen Abbauschritt wird die Geschwindigkeit des gesamten anaeroben Abbauprozesses limitiert. Geeignete Verfahren wie die Desintegration durch Ultraschall ermöglichen den limitierenden Abbauschritt der Hydrolyse zu unterstützen.

Laut Definition wird unter Desintegration die Zerkleinerung von Klärschlämmen durch die Einwirkung äußerer Kräfte verstanden. Je nach Intensität der eingetragenen Energie führt diese zu einer Auflösung der Flockenstruktur des Schlammes und einer Freisetzung von Exoenzymen bis hin zu einem Aufschluss der im Schlamm enthaltenen Mikroorganismen.

Die freigesetzten organischen Substanzen sind sowohl dem anaeroben als auch dem aeroben Abbau leichter zugänglich. So reicht auch das Anwendungsgebiet von der Intensivierung der anaeroben Stabilisierung durch Desintegration des Überschussschlammes, über die Minimierung der Überschussschlammproduktion oder Verbesserung der Denitrifikationskapazität durch Desintegration des Rücklaufschlammes bis hin zur gezielten Behandlung von belebtem Schlamm zur Reduzierung fädiger Bakterien.

Gerade im Hinblick auf den Energiegewinn, der durch eine Intensivierung der anaeroben Stabilisierung mit einer erhöhten Gasproduktion einhergeht, ist dieser Anwendungsfall von besonderem Interesse und soll im Folgenden näher betrachtet werden.

Den kompletten Bericht finden Sie hier: Desintegration und Klimaschutz – A Winter