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Klärschlamm-Trocknung

Trocknungsanlage Chemnitz

Die Aufgabe

Die Trocknung von entwässertem Klärschlamm zur weitergehenden Volumenreduzierung wird für viele Kläranlagen eine wichtige Behandlungsstufe. Das Verfahren hat wegen der gestiegenen Beseitigungkosten weite Verbreitung gefunden, nachdem es früher aufgrund seines nicht unerheblichen Energiebedarfs und von Geruchsproblemen nur selten angewandt wurde.

Noch vor kurzem stand die Deponierbarkeit des Trockengutes im Vordergrund, heute sollen alle Beseitigungspfade - Landwirtschaft, Deponie, Verbrennung - möglich sein. Die verfahrenstechnisch einfache Teiltrocknung des Klärschlammes auf etwa 50 %TR, die für die Deponierung an sich ausreicht, wird nur noch in Sonderfällen angewendet. In der Regel wird ein lagerfähiges Produkt mit 90 %TR oder mehr gefordert, für die landwirtschaftliche Ausbringung als gleichmäßiges, staubfreies Granulat. Durch die Wärmeeinwirkung entsteht ein hygienisch einwandfreies Produkt.

Der physikalisch bedingt hohe Wärmebedarf der Trocknung ist durch eine geeignete Verfahrenstechnik klein zu halten. Die Gegebenheiten einer Kläranlage mit anaerober Schlammstabilisierung - Faulgasangebot und hoher Wärmebedarf - kommen dem sehr entgegen: Das Faulgas kann als Brennstoff bei der Trocknung wirtschaftlicher genutzt werden als in Gasmotoren; durch Rückgewinnung der Brüdenwärme für die Beheizung der Faulräume und Gebäude ist eine fast zweifache Nutzung möglich.
Die Rückbelastung der Kläranlage durch das Brüdenkondensat soll gering sein. Geruchsemissionen müssen sicher vermieden werden.

Bei Volltrocknung des Klärschlammes entsteht in der Anlage immer auch Staub, der nicht nach außen dringen darf. Wegen der Brennbarkeit des Materials müssen Schutzmaßnahmen gegen Explosionen und Brände vorgesehen werden.

Unsere Lösung

Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften verwenden wir ausschließlich Kontakttrockner, bei denen die Wärme dem zu trocknenden, entwässerten Schlamm indirekt über Heizflächen zugeführt wird. Ihre Vorteile sind:

• Vielfach erprobte, robuste und daher zuverlässige Apparate

• Niedriger Wärmeverbrauch, der knapp über dem theoretischen Wert liegt und deutlich geringer ist als bei Systemen mit Gaskreislauf

• Wärmeerzeugung in bewährten Wärmeträgeröl- oder Dampfkesseln; keine Hochtemperaturwärmetauscher

• Brüden mit wenig nicht kondensierbaren Gasen (Leckluft) vermischt, daher weitgehende Rückgewinnung der zur Trocknung aufgewendeten Wärme für Heizzwecke möglich

• Geringes, mit staubbeladenen Brüden gefülltes Gasvolumen im Trockner und den angeschlossenen Apparaten und Förderern, also niedriges Explosions- und Brandpotential

• Geringer Stromverbrauch, da keine großen Gasmengen umgewälzt werden müssen.

Bei unseren Kontakttrocknern beträgt die Temperatur des Trockengutes bei Volltrocknung etwa 110°C; sie kann unter bestimmten Umständen noch gesenkt werden. Die Belastung der Brüden mit organischen Stoffen ist daher gering, zumal ein großer Teil dieser flüchtigen Substanzen bereits vor der Erwärmung im Schlamm gelöst war und zwangsweise immer mit dem Wasserdampf ausgestrippt wird.

Auch mit Kontakttrocknern läßt sich ein gutes Granulat erzeugen. Tatsächlich entsteht bei allen Trocknungsverfahren Staub. Entscheidend für die Kornqualität ist eine optimale Trennung der verschiedenen Fraktionen des Trockengutes und eine entsprechende Granulierung des Aufgabegutes. Ein gleichmäßiges Korn ist weniger eine Frage des Trocknertyps, sondern mehr eine der geeigneten Peripherie.

Die Trockner

Wir verwenden Dünnschicht-, Linear- oder Scheibentrockner, wobei wir in der Auswahl frei sind und je nach Einsatzfall das optimale Aggregat auswählen können. Es handelt sich stets um liegende, mit rotierenden Einbauten ausgerüstete Apparate:

• Dünnschicht-Trockner sind zur Trocknung bis etwa 65 %TR besonders geeignet, da sie hohe spezifische Verdampfungsleistungen aufweisen, solange das Gut fließfähig ist. Sie können die Leimphase durchfahren und liefern bei richtiger Einstellung ohne zusätzliche Einrichtungen ein gutes Granulat.

• Lineartrockner mit geringen Drehzahlen werden unter anderem wegen ihrer produktschonenden Arbeitsweise als Endtrockner hinter Dünnschicht-Apparaten eingesetzt.

• Scheiben-Trockner mit Rückmischung eignen sich zur Volltrocknung auf 90 %TR. Zur Vermeidung der Leimphase wird vorher entwässerter Schlamm mit Trockengut vermischt und dabei granuliert.

Die Wärmeerzeugung

Die für die Trocknung benötigte Wärme wird durch Verbrennen von Faulgas, Erdgas oder Heizöl in einem Kessel erzeugt. Auch die Abwärme von Gasturbinen oder -motoren läßt sich nutzen. Für die Wärmeübertragung kann Wärmeträgeröl oder Dampf verwendet werden. Wärmeträgeröl ist für Kläranlagen vorteilhaft, weil es praktisch drucklos arbeitet und zur Bedienung keine geprüften Kesselwärter vorgeschrieben sind. Bei Dampf entstehen verfahrensbedingt Verluste, die durch Nachspeisen von Kesselwasser ersetzt werden müssen. Dieses wird in einer separaten Speisewasser-Aufbereitungsanlage aus Stadtwasser erzeugt.

Die Beschickung

Der auf 20 bis 30 %TR entwässerte Schlamm wird in der Regel aus einem Silo entnommen und je nach seiner Beschaffenheit und der räumlichen Anordnung der Anlage mit einer Förderschnecke oder einer Dickstoffpumpe in die Trockneranlage dosiert. Kurze Entfernungen zwischen Silo und Trockner sind vorteilhaft.

Die Trockengutbehandlung

Das Trockengut kann je nach Verfahren und Kundenwunsch auf bestimmte Korngrößen gesiebt oder nur entstaubt werden. Zur Lagerung muß es - um Selbstentzündung zu vermeiden - gekühlt werden. Es wird in Schnecken, Becherwerken oder pneumatisch gefördert, in Silos gelagert, in Container verladen oder in Big Bags abgesackt.

Die Brüdenkondensation

Für die Brüdenbehandlung stehen verschiedene Schaltungen zur Verfügung, um die in den Brüden enthaltene Abwärme weitgehend zu nutzen. In vielen Fällen wird die Wärme zur Erzeugung von Heizungswasser mit Vorlauftemperaturen bis 90 °C verwendet, mit dem der Wärmebedarf der Faulung und Gebäudeheizung gedeckt wird.

Überschüssige Brüden können auch zur Vorwärmung des Schlammes vor der Entwässerung verbraucht werden. Dies bringt besonders beim Einsatz von Zentrifugen Vorteile. Darüber hinaus vermindert es den Wärmebedarf der Trocknung.
Die Restbrüden werden von einem Ventilator angesaugt - wodurch im gesamten Trocknungssystem ein Unterdruck entsteht, der das Austreten von Gerüchen verhindert - und entweder im Feuerraum des Kessels oder in einem Biofilter desodoriert.

Trocknungsanlage Niederkrüchten

Unsere Verfahren

Dünnschicht- plus Lineartrockner (System Niederkrüchten)

Dieses Verfahren wurde von uns neu entwickelt und zum Patent angemeldet. Es zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus und erlaubt Betrieb ohne Beaufsichtigung, d.h. rund um die Uhr ohne zusätzliches Personal! Dadurch kann die Trocknungsanlage klein dimensioniert werden, so daß geringe Investitionskosten entstehen. Außerdem läßt sich das Faulgas entsprechend seinem kontinuierlichen Anfall ohne große Speicherung nutzen. Das Verfahren ist insbesondere für kleine bis mittlere Anlagen geeignet. Sein grundsätzlicher Aufbau ist unten dargestellt.

Der entwässerte Schlamm wird aus dem Übergabebunker B1 mit Hilfe der Dosierschnecke H1 entnommen und direkt in den Dünnschicht-Trockner T1 dosiert. Dieser trocknet und granuliert in einem Arbeitsgang. An seinem Austritt wird 65%TR erreicht. Danach folgen ein oder mehrere, hintereinander geschaltete Lineartrockner T2, T3, ...., die das Gut schonend auf den Endtrocknungsgehalt bringen. In der Schnecke H2 wird es abgekühlt und anschließend zu den Silos transportiert.

Neu ist, daß bewußt eine relativ geringe Luftmenge - 10 bis 30 Gew. % der insgesamt entstehenden Wasserdampfmenge - im Gegenstrom zum Trockengut zusammen mit dem entstehenden Wasserdampf durch die Kühlschnecke H2 und die Trockner T3, T2 und T1, d.h. durch die ganze Anlage, gezogen wird. Durch diese Maßnahme wird die Trocknung bei höheren TR-Gehalten unterstützt, gleichzeitig die Guttemperatur niedrig gehalten und die Wirkung des Kühlers H2 verbessert.

Trocknungsanlage Steinen

Scheibentrockner mit Rückführung und Siebung

Dieses Verfahren wird bevorzugt bei größeren Anlagen eingesetzt. Eine Standardschaltung wird nachfolgend beschrieben: Der entwässerte Schlamm wird aus dem Übergabebunker B1 mit Hilfe der Dosierschnecke H1 entnommen und im Mischer R1 mit Trockengut vermischt, so daß sich ein TR-Gehalt von rund 65 % einstellt, bei dem das Mischgut nicht mehr klebt.

Es fällt in den Scheibentrockner T1, wo durch Wärmezufuhr dem Schlamm das Wasser entzogen wird. Das Trockengut wird aus dem Trockner von der Schnecke H2 dosiert entnommen und über die ansteigende Schnecke H3 auf das Sieb F1 gegeben. Dort wird das Gut im einfachsten Fall in zwei Fraktionen getrennt: Der Feinkornanteil und ein großer Teil des Grobkornes werden über die Schnecke H4 zur Vermischung mit entwässertem Schlamm in den Mischer R1 zurückgeführt. Das eigentliche Produkt wird über H4 und das Zellrad X1 ausgeschleust, in der Schnecke H5 gekühlt und zu den Silos transportiert.

Die bei der Trocknung entstandenen Brüden werden im Zyklon F2 entstaubt und zur weiteren Behandlung abgezogen. Der Staub wird über die Zellradschleuse X2 ins System zurückgegeben.

Verfahrensdaten:

Heizmedien: Thermoöl von 160 bis 220 °C Dampf von 4 bis 12 bar

Trockungsgrad: Teiltrocknung auf ca. 50 %TRVolltrocknung auf ca. 90 %TR

Wärmeverbrauch: ca. 3000 kJ/kg verdampftes Wasser

Wärmerückgewinnung: bis zu 90 % der aufgenommenen Wärme

Stromverbrauch der Trocknung einschließlich Wärmeerzeugung und Brüdenbehandlung je nach Verfahren: ca. 60 bis 80 kWh/1000 kg verdampftes Wasser.

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