DE3733532A1 - Verfahren zur entsorgung eines bei der abwasserreinigung anfallenden klaerschlamms - Google Patents

Verfahren zur entsorgung eines bei der abwasserreinigung anfallenden klaerschlamms

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung eines bei der Abwasserreinigung anfallenden Klärschlamms.
In bekannten Abwasserreinigungsanlagen fallen große Mengen an Klärschlämmen an, deren Trockensubstanz-An­ teil in der Regel zwischen 4 und 6 Gew.-% liegt, teilweise auch darunter. Da der Klärschlamm so nicht handhabbar ist, werden dem Klärschlamm zur chemischen Schlammkon­ ditionierung chemikalische Reagenzien, insbesondere anorganische Zusatzstoffe beigemischt.
Diese haben die Aufgabe, feinste und kolloidale Trüb­ stoffe zu koagulieren, zu flocken und zu dehydratisie­ ren.
Typische derartige Konditionierungsmittel sind beispiels­ weise Eisensalze sowie Calciumoxid und/oder Calciumhy­ droxid. Diese wirken als Gerüstbildner und fördern die anschließende mechanische Entwässerungsleistung, zum Beispiel über Kammerfilterpressen.
Durch die mechanische Entwässerung wird ein stichfester, transportabler Filterkuchen erzeugt, der anschließend deponiert wird.
Nachteilig dabei ist, daß hierfür erhebliche Deponie­ volumina zur Verfügung gestellt werden müssen. Außerdem sind die Stoffe zur Konditionierung (Feststoffbindung) des Klärschlamms zusätzliche (unerwünschte) Kostenträger.
Der vorliegenden Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung einer Deponierung ein Verfah­ ren zur Entsorgung eines bei der Abwasserreinigung an­ fallenden Klärschlamms vorzuschlagen, bei dem der Klär­ schlamm vorzugsweise sinnvoll entsorgt wird. Insbesondere soll auch ein umweltverträgliches Entsorgungsverfahren vorgeschlagen werden. Darüber hinaus ist angestrebt, den Klärschlamm selbst möglichst kostengünstig und um­ weltfreundlich zu konditionieren, vorzugsweise unter Reduzierung des Einsatzes von Naturstoffen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich der bei der Abwasserreinigung anfallende Klärschlamm hervorragend als Brennstoff in einer Müllverbrennungs­ anlage eignet. Dabei hat die Erfindung weiter erkannt, daß auf diese Weise nicht nur der Klärschlamm unter Vermeidung einer Deponierung entsorgt werden kann, son­ dern gleichzeitig auch zur SO2-Emissionsminderung in der Müllverbrennungsanlage genutzt werden kann, und zwar insbesondere aufgrund seines Gehaltes an Calcium­ hydroxid aus dem entsprechenden Koagulationsstoff.
Entsprechend ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Entsorgung eines bei der Abwasserreinigung nach Konditionierung mit zumindest einem Ca-haltigen Koagu­ lationsstoff wie Kalk oder Kalkhydrat anfallenden, zu­ mindest teilentwässerten Klärschlamms, wobei der Klär­ schlamm als Brennstoff dem Brennaggregat einer Müllver­ brennungsanlage zugeführt und dort verbrannt wird, unter gleichzeitiger Bindung von SO2 aus den Verbrennungsgasen.
Der zugesetzte oder durch Kontakt mit Wasser gebildete Calciumhydroxid-Anteil im Klärschlamm führt nicht nur zu dem Vorteil der Bindung von SO2 aus den Verbrennungs­ gasen und damit einer SO2-Emissionsminderung, sondern der Calciumhydroxid-Anteil des Klärschlamms beziehungs­ weise des Klärschlamm-Filterkuchens ermöglicht auch eine Einsparung an CaO beziehungsweise Ca(OH)2 für die eigentliche Rauchgasentschwefelung dort, da die Rauch­ gase zum Zeitpunkt der eigentlichen Rauchgasentschwe­ felung bereits einen reduzierten SO2-Gehalt aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt so aus­ geführt, daß der Klärschlamm in einem Kessel verbrannt wird. Ebenso ist aber auch die Verbrennung des Klär­ schlamms in einer Wirbelschichtfeuerung möglich.
Vorzugsweise soll der Klärschlamm vor dem Einsatz im Brennaggregat auf einen Feststoffgehalt von mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% entwässert werden. Hierzu dienen zum einen die Koagulations-/Flo­ ckungsmittel wie Kalkhydrat oder Eisenchlorid (FeCl 3), aber auch die mechanischen Entwässerungsaggregate. In diesem Zusammenhang schlägt die Erfindung vorzugsweise die Verwendung einer Filterpresse vor, aus der der Klär­ schlamm als stichfester und transportabler Filterkuchen, der teilweise zerbröselt, gewonnen werden kann.
Der Erfindung liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, daß das zur Konditionierung des Klärschlamms verwen­ dete Kalkhydrat nicht unbedingt als (teurer) sogenannter Löschkalk zugegeben werden muß; vielmehr kann an dessen Stelle auch ein bei der Trocken- oder Quasi-Trocken­ entschwefelung anfallendes calciumoxidhaltiges Abfall­ produkt eingesetzt werden.
Zum Beispiel bei der Direktentschwefelung der Rauchgase eines Heizkraftwerkes wird Calciumhydroxid oder Calcium­ karbonat als Absorptionsmittel eingesetzt und das nach einer Entwässerung beziehungsweise Entsäuerung gebildete Calciumoxid bindet im Rauchgas vorhandenes SO2, das zu Calciumsulfit reagiert beziehungsweise nach Sauer­ stoffaufnahme zu Calciumsulfat oxidiert wird.
Als Abfallprodukt wird schließlich ein Reststoff abge­ zogen, der neben Calciumsulfat (Anhydrit) einen erheb­ lichen Anteil an freiem CaO (aufgrund eines überstöchi­ ometrischen Einsatzes des Absorptionsmittels) und Flug­ asche enthält. Eine typische Zusammensetzung des End­ produktes lautet dabei:
CaSO₄
circa 21 Gew.-%
CaO circa 39 Gew.-%
Flugasche circa 40 Gew.-%
Während dieser Reststoff bisher in Silofahrzeugen abtrans­ portiert und deponiert oder als Zuschlag bei der Bau­ stoffherstellung verwendet wurde, schlägt die Erfindung in einer vorteilhaften Ausführungsform nunmehr vor, dieses Abfallprodukt dem Klärschlamm vor oder während der Konditionierung als Koagulationsstoff zuzumischen.
Hiermit sind verschiedene wesentliche Vorteile verbunden, insbesondere:
  • - Eine umweltbelastende Deponierung dieses Feststoffes wird vermieden.
  • - Der freie Kalk bindet Wasser unter Bildung von Cal­ ciumhydroxid und ersetzt das Calciumhydroxid, was sonst zur Schlammkonditionierung eingesetzt werden muß.
  • - Das Calciumsulfat (Anhydrit) bindet ebenfalls Wasser unter Bildung von Calciumsulfathydraten, insbesondere Gips (Calciumsulfatdihydrat).
  • - Auf diese Weise wird der Gehalt an Trockensubstanz schon vor der mechanischen Entwässerung deutlich er­ höht und die beiden Komponenten wirken damit als eine Art Filterhilfsmittel.
  • - Einen ähnlichen Einfluß nimmt die Flugasche, die Wasser aufnimmt und gegebenenfalls teilhydratisiert.
  • - Auf diese Weise lassen sich ohne weiteres Trocken­ substanz-Gehalte von 30 und mehr Gew.-% ohne weiteres erreichen. Hierdurch wird das Volumen des als Brenn­ stoff verwendeten teilentwässerten Klärschlamms ver­ mindert und der Heizwert erhöht.
Wie oben ausgeführt, kann das Abfallprodukt ein solches aus der Trockenentschwefelung, ebenso aber auch ein Produkt aus einer Sprühabsorption sein.
Durch diese vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird nicht nur der in einer Abwasserreinigungsanlage anfallende Klärschlamm entsorgt, sondern gleichzeitig auch der aus einer Entschwefelung eines Heizkraftwerkes anfallende Reststoff, wobei sich beide Maßnahmen - wie beschrieben - zusätzlich positiv ergänzen.
Vor allem das Calciumhydroxid kann bei einem erfindungs­ gemäßen Verfahren mehrfach genutzt werden, nämlich zu­ nächst als Absorptionsmittel im Heizkraftwerk, anschlie­ ßend als Koagulationsmittel in der Abwasserreinigungs­ anlage und schließlich wieder als Absorptionsmittel in einer Müllverbrennungsanlage (einem Müllheizkraftwerk).
Einer abschließenden Entsorgung muß danach nur noch das am Ende der Müllverbrennungsanlage anfallende Flug­ asche-/Reaktionsproduktgemisch zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei Bezug auf die beiliegende Zeichnung genommen wird.
In einem Heizkraftwerk, das mit einer Kohle mit einem Schwefel-Gehalt von weniger als einem Prozent gefeuert wird, erfolgt eine Direkt-Trockenentschwefelung unter Einsatz von Calciumhydroxid auf an sich bekannte Weise in einem Temperaturbereich zwischen 800°C und 1000°C.
Das dabei gebildete Anhydrit (CaSO4) und der aus dem Absorptionsmittel gebildete Kalk (CaO) werden gemeinsam mit der Flugasche in einem Elektrofilter abgeschieden und dann abgezogen.
An Stelle einer Deponierung, wie sie der Stand der Tech­ nik vorsieht, wird dieses Reststoffgemisch nun einem in einer Abwasserreinigungsanlage anfallenden Klärschlamm mit einem Trockensubstanz-Gehalt von typischerweise 2 bis 6 Gew.-% in einer Konditioniereinrichtung (Misch­ einrichtung) zugegeben. Wie die Zeichnung zeigt, wird in der Mischanlage Eisenchlorid als weiteres Koagulations­ mittel eingestreut.
Hierbei nehmen sämtliche Zusatzstoffe Wasser aus dem Klärschlamm auf und die feinen, zum Teil kolloidalen Trübstoffe des Klärschlamms werden koaguliert.
Der so schon zu einem erheblichen Teil von freiem Wasser befreite Klärschlamm wird anschließend in einer Kammer­ filterpresse mechanisch entwässert.
Während das Wasser abgezogen wird, wird der Filterkuchen zur Müllverbrennungsanlage transportiert. Der Filter­ kuchen ist dabei stichfest und - in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Menge der Koagulationsstoffe - bleibt er beim Transport als Filterkuchen erhalten oder zerbröselt. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Feststoff­ anteil des Klärschlamms 45 Gew.-%.
In den Kessel der Müllverbrennungsanlage wird neben dem Müll nun der teilentwässerte Klärschlamm als Brenn­ stoff aufgegeben. Aufgrund seines erheblichen Feststoff­ anteiles besitzt der Klärschlamm einen günstigen Heiz­ wert und dient - wie oben beschrieben - gleichzeitig zur Bindung von SO2 aus dem Verbrennungsgas.
An die Kesselfeuerung schließt sich dann eine aus dem Stand der Technik bekannte Reaktorstufe an, in der unter Einsatz von weiterem Calciumhydroxid die Rauchgase weiter entschwefelt werden, wobei die hier eingesetzte Menge an Absorptionsmittel jedoch aufgrund der zuvor bereits erfolgten Teilentschwefelung vermindert ist.
An den Reaktor schließen sich Gewebefilter an, aus denen zum einen das gereinigte Rauchgas, zum anderen der aus Flugasche und verbliebenem Reaktionsprodukt bestehende Reststoff abgezogen werden, wobei nunmehr nur noch dieses eine Abfallprodukt entsorgt, zum Beispiel deponiert werden muß.
Nachstehend sind zur Vervollständigung noch die Zusammen­ setzungen des hier eingesetzten Abfallproduktes aus der Direktentschwefelung sowie des dem Kessel der Müll­ verbrennungsanlage zugeführten Klärschlamms angegeben.
Reststoff aus der Direktentschwefelung: 40 Gew.-% Flug­ asche, 39 Gew.-% CaO und 21 Gew.-% CaSO4.
Klärschlamm (Brennstoff): 10 Gew.-%, gegebenenfalls teilhydratisierte Flugasche, 13 Gew.-% Calciumhydroxid, 7 Gew.-% Calciumsulfathydrat (insbesondere Gips), son­ stige Feststoffe 15 Gew.-%, Rest Wasser.

Claims (8)

1. Verfahren zur Entsorgung eines bei der Abwasserreini­ gung nach Konditionierung mit zumindest einem Ca-hal­ tigen Koagulationsstoff wie Kalk oder Kalkhydrat anfallenden, zumindest teilentwässerten Klärschlamms, wobei der Klärschlamm als Brennstoff dem Brennaggregat einer Müllverbrennungsanlage zugeführt und dort ver­ brannt wird, unter gleichzeitiger Bindung von SO2 aus den Verbrennungsgasen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm vor dem Einsatz im Brennaggregat auf einen Feststoffgehalt von mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% entwässert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Klärschlamm über eine Filterpresse zu einem Filterkuchen entwässert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm in einem Kessel verbrannt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm in einer Wirbel­ schichtfeuerung verbrannt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Klärschlamm vor oder während der Konditionierung als Koagulationsstoff ein bei der Trocken- oder Quasi-Trockenentschwefelung anfal­ lendes calciumoxidhaltiges Abfallprodukt beigemischt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Klärschlamm ein Abfallprodukt beigemischt wird, daß neben CaO auch Gehalte an Flugasche sowie eines calciumsulfat- und/oder calciumsulfithaltigen Materials aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Abfallprodukt ein bei der Direktentschwefelung der Rauchgase eines Heizkraft­ werkes anfallender Reststoff verwendet wird.
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