Die Schlammbehandlung ist ein zentraler Bestandteil der Wasser- und Abwassertechnik. Schlamm fällt als Nebenprodukt in nahezu allen Wasser- und Abwasserbehandlungsprozessen an, sei es in der mechanischen Vorbehandlung, der Fällung und Flockung in CP-Anlagen oder in biologischen Klärprozessen. Er enthält eine Mischung aus Wasser, organischen und anorganischen Feststoffen, sowie potenziell gefährlichen Stoffen wie Schwermetallen oder pathogenen Mikroorganismen. Die Behandlung des Schlamms zielt darauf ab, sein Volumen zu reduzieren, Wertstoffe zurückzugewinnen und eine sichere Entsorgung oder Weiterverwertung zu ermöglichen.
Inhaltsverzeichnis
Herkunft und Zusammensetzung von Schlamm
Schlammarten
Abhängig von der Quelle und dem Behandlungsprozess unterscheidet man folgende Schlammarten:
- Primärschlamm:
- Entsteht in der mechanischen Abwasserbehandlung (z. B. durch Rechen, Sandfang oder Vorklärbecken).
- Hoher Anteil an organischen Stoffen und Schwebstoffen.
- Sekundärschlamm (Biologischer Schlamm):
- Fällt in biologischen Prozessen (z. B. Belebtschlammverfahren) an.
- Besteht hauptsächlich aus Mikroorganismen (Bakterien, Pilze) und abgebauten organischen Stoffen.
- Tertiärschlamm (Chemisch gefällter Schlamm):
- Entsteht durch Fällung und Flockung in CP-Anlagen, z. B. bei der Phosphatentfernung oder Schwermetallreduktion.
- Enthält chemische Rückstände (z. B. Eisen- oder Aluminiumsalze).
- Industrieschlamm:
- Abfallprodukt aus industriellen Prozessen, oft mit toxischen Substanzen, Schwermetallen oder organischen Schadstoffen belastet.
Zusammensetzung
Die Zusammensetzung von Schlamm variiert stark in Abhängigkeit von der Herkunft und den eingesetzten Aufbereitungsverfahren:
- Wassergehalt:
- Rohschlamm enthält typischerweise 95–99 % Wasser.
- Organische Stoffe:
- Hauptbestandteil des Schlamms, z. B. Zellulose, Fette und Proteine.
- Anorganische Stoffe:
- Mineralische Bestandteile, wie Sand, Schluff und Metalle.
- Problemstoffe:
- Schwermetalle, Pathogene (Bakterien, Viren), organische Schadstoffe (PAK, PCB).
Ziele der Schlammbehandlung
Die Schlammbehandlung verfolgt mehrere Ziele, die sich an den gesetzlichen Vorgaben und betrieblichen Anforderungen orientieren:
- Volumenreduktion:
- Reduktion des Wassergehalts zur Minimierung der Transport- und Entsorgungskosten.
- Stabilisierung:
- Abbau organischer Substanzen, um Gerüche und Fäulnisprozesse zu verhindern.
- Gefahrenminimierung:
- Entfernung oder Immobilisierung toxischer Stoffe, wie Schwermetalle oder Pathogene.
- Ressourcengewinnung:
- Rückgewinnung von Energie (z. B. Biogas) oder Wertstoffen (z. B. Phosphor).
- Sichere Entsorgung:
- Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen für Deponierung oder thermische Verwertung.
Verfahren der Schlammbehandlung
Die Schlammbehandlung umfasst mehrere Stufen, die häufig in Kombination eingesetzt werden. Zu den wichtigsten Verfahren gehören:
1. Eindickung
Ziel: Reduktion des Wassergehalts im Rohschlamm durch Trennung von Feststoffen und Wasser.
- Schwerkraft-Eindicker:
- Einsatz von Sedimentation in großen Becken.
- Schwebstoffe setzen sich am Boden ab, Klarwasser wird oben abgeschieden.
- Flotation:
- Anreicherung des Schlamms mit feinen Luftblasen, die Partikel an die Oberfläche bringen.
- Zentrifugen:
- Nutzung der Zentrifugalkraft zur Trennung von Feststoffen und Wasser.
Foto: Schlammeindickung mittels unserer Flotationsanlage ALMA NeoDAF
2. Stabilisierung
Ziel: Biologischer oder chemischer Abbau von organischen Stoffen, um Geruchsbildung und Fäulnis zu verhindern.
- Anaerobe Stabilisierung:
- Einsatz in Faultürmen unter Sauerstoffausschluss.
- Organische Stoffe werden in Biogas (Methan, CO₂) umgewandelt.
- Vorteile: Energiegewinnung durch Biogasproduktion.
- Aerobe Stabilisierung:
- Oxidation organischer Stoffe durch Belüftung.
- Häufig in kleineren Anlagen oder bei geringen Schlammvolumen verwendet.
- Chemische Stabilisierung:
- Zugabe von Kalk oder anderen chemischen Mitteln zur Hemmung biologischer Abbauprozesse.
3. Schlammentwässerung
Die Entwässerung ist ein zentraler Schritt in der Schlammbehandlung und dient der Reduktion des Wassergehalts im Schlamm, um dessen Volumen zu verringern und die Weiterverarbeitung, den Transport oder die Entsorgung wirtschaftlicher zu gestalten. Während Rohschlamm typischerweise einen Wassergehalt von 95–99 % aufweist, kann durch die Entwässerung der Feststoffgehalt auf 20–40 % gesteigert werden. Dies senkt die Entsorgungskosten erheblich und erleichtert die thermische Verwertung oder Trocknung.
Ziel der Schlammentwässerung
- Volumenreduktion:
- Ein geringerer Wassergehalt reduziert die Transport- und Entsorgungskosten erheblich.
- Verbesserung der Trocknungseffizienz:
- Entwässerter Schlamm hat einen geringeren Energiebedarf bei der nachfolgenden Trocknung.
- Verbesserung der Handhabung:
- Der entwässerte Schlamm wird mechanisch stabiler und kann leichter transportiert und weiterverarbeitet werden.
Verfahren zur Entwässerung
Die Wahl des Entwässerungsverfahrens hängt von der Schlammart, der angestrebten Entwässerungsleistung und den betrieblichen Anforderungen ab. Zu den gängigsten Methoden gehören:
Bandfilterpressen
Die Bandfilterpresse ist eine mechanische Entwässerungstechnologie, die weit verbreitet in der kommunalen und industriellen Schlammbehandlung eingesetzt wird.
- Funktionsprinzip:
- Der Schlamm wird zwischen zwei durchlässige Bänder geführt, die unter hohem Druck aneinander gepresst werden.
- Wasser wird durch die Bänder abgepresst, während der Feststoff zurückgehalten wird.
- Prozessstufen:
- Konditionierung:
- Vor der Entwässerung wird der Schlamm mit Flockungshilfsmitteln (z. B. Polymeren) behandelt, um die Trennung von Wasser und Feststoff zu erleichtern.
- Schwerkraftentwässerung:
- In der ersten Phase fließt das Wasser unter der Schwerkraft durch die Bänder ab.
- Presszone:
- Der Schlamm durchläuft mehrere Rollen, die den Druck schrittweise erhöhen, um das Wasser weiter abzupressen.
- Konditionierung:
- Leistungsmerkmale:
- Endfeststoffgehalt: 18–25 % TS (Trockensubstanz).
- Durchsatz: Hoch, geeignet für große Schlammvolumen.
- Vorteile:
- Kontinuierlicher Betrieb mit hohem Automatisierungsgrad.
- Geringe Betriebskosten.
- Nachteile:
- Große Aufstellfläche erforderlich.
- Anfällig für Störungen durch Fasermaterialien oder grobe Partikel im Schlamm.
Kammerfilterpressen
Die Kammerfilterpresse ist ein diskontinuierlich arbeitendes Verfahren, das besonders hohe Entwässerungsleistungen ermöglicht.
- Funktionsprinzip:
- Der Schlamm wird in geschlossene Kammern gepresst, die mit Filterplatten und Filtertüchern ausgestattet sind.
- Ein hoher hydraulischer Druck (bis zu 15 bar) presst das Wasser durch die Filtertücher, während der Feststoff zurückbleibt.
- Prozessstufen:
- Füllphase:
- Die Kammern werden mit Schlamm befüllt.
- Pressphase:
- Durch hydraulischen Druck wird das Wasser herausgepresst.
- Entleerung:
- Nach dem Pressvorgang werden die Kammern geöffnet, und der entwässerte Schlamm (Filterkuchen) wird entnommen.
- Füllphase:
- Leistungsmerkmale:
- Endfeststoffgehalt: 30–45 % TS.
- Sehr hohe Entwässerungsleistung, auch für schwer entwässerbare Schlämme.
- Vorteile:
- Hohe Trockensubstanzgehalte und kompakte Bauweise.
- Sehr effiziente Wasserabtrennung.
- Nachteile:
- Diskontinuierlicher Betrieb, daher weniger geeignet für große Volumen.
- Hohe Anschaffungskosten.
Schneckenpressen
Die Schneckenpresse nutzt eine rotierende Schnecke, die den Schlamm durch ein konisches Sieb presst. Der Druck steigt mit der Rotation der Schnecke, wodurch das Wasser abgepresst wird.
- Funktionsprinzip:
- Der Schlamm wird durch eine sich verjüngende Schnecke transportiert, wobei der Druck auf den Schlamm steigt.
- Wasser wird durch das Sieb abgeführt, während der entwässerte Schlamm an der Schneckenspitze austritt.
- Leistungsmerkmale:
- Endfeststoffgehalt: 15–25 % TS.
- Besonders geeignet für faserhaltige oder grobe Schlämme.
- Vorteile:
- Kompakte Bauweise und geringe Wartungskosten.
- Robust gegenüber Schwankungen in der Schlammeigenschaft.
- Nachteile:
- Geringere Entwässerungsleistung im Vergleich zu Filterpressen.
Zentrifugen
Zentrifugen nutzen die Zentrifugalkraft, um die Dichteunterschiede zwischen Wasser und Feststoffen auszunutzen und eine effektive Trennung zu erreichen.
- Funktionsprinzip:
- Der Schlamm wird mit hoher Geschwindigkeit (bis zu 4.000 U/min) in einem rotierenden Trommelkörper beschleunigt.
- Wasser wird durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, während die Feststoffe im Inneren der Trommel zurückbleiben.
- Prozessstufen:
- Beschickung:
- Der Schlamm wird kontinuierlich in die Zentrifuge gepumpt.
- Trennung:
- Feststoffe und Wasser werden durch die Zentrifugalkraft separiert.
- Austrag:
- Der entwässerte Schlamm wird über eine Förderschnecke ausgetragen.
- Beschickung:
- Leistungsmerkmale:
- Endfeststoffgehalt: 20–30 % TS.
- Geeignet für große Volumen und kontinuierliche Prozesse.
- Vorteile:
- Hohe Durchsatzkapazität und flexible Anpassung an verschiedene Schlämme.
- Kompakte Bauweise.
- Nachteile:
- Hoher Energieverbrauch und höhere Betriebskosten im Vergleich zu Pressen.
Foto: Unsere Kammerfilterpresse ALMA CFP zur Entwässerung von Fällungsschlämmen aus CP-Anlagen
4. Trocknung
Ziel: Weitere Reduktion des Wassergehalts nach der Entwässerung.
- Solartrocknung:
- Nutzung von Sonnenenergie in speziellen Trocknungshallen.
- Thermische Trocknung:
- Einsatz von Wärme (z. B. aus Abwärmeprozessen), um das Wasser zu verdampfen.
- Wirbelschichttrockner:
- Effizientes Verfahren für große Schlammvolumen, insbesondere in industriellen Anwendungen.
Herausforderungen der Schlammbehandlung
Schwankende Schlammzusammensetzung:
- Industriebetriebe erzeugen oft stark variierende Schlämme, was die Standardisierung der Behandlungsverfahren erschwert.
Hohe Entsorgungskosten:
- Insbesondere die Deponierung und thermische Verwertung sind kostenintensiv.
Einhaltung gesetzlicher Vorgaben:
- Strenge Grenzwerte für Schwermetalle, organische Schadstoffe und Pathogene erfordern komplexe und mehrstufige Behandlungsverfahren.
Ressourcenschonung:
- Der Druck zur Rückgewinnung von Ressourcen wie Biogas oder Phosphor wächst, was zusätzliche Investitionen in innovative Technologien erfordert.
Innovative Ansätze in der Schlammbehandlung
Phosphorrückgewinnung:
- Verfahren wie die Struvit-Fällung ermöglichen die Rückgewinnung von Phosphor aus Schlämmen, was die Nutzung als Düngemittel fördert.
Verbesserte Trocknungstechnologien:
- Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen zur energieeffizienten Schlammtrocknung.
Kombinierte Prozesse:
- Integration von Stabilisierung, Entwässerung und Energiegewinnung in einem geschlossenen System.
Thermische Hydrolyse:
- Vorbehandlung von Schlamm zur Erhöhung der Biogasproduktion und Verbesserung der Entwässerbarkeit.
Fazit
Die Schlammbehandlung ist ein komplexer Prozess, der eine Kombination aus mechanischen und chemischen Verfahren erfordert. Ziel ist die sichere, effiziente und wirtschaftliche Reduktion des Schlammvolumens sowie die Rückgewinnung von Ressourcen. Mit dem Fokus auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung gewinnen innovative Technologien wie die Phosphorrückgewinnung und thermische Hydrolyse zunehmend an Bedeutung. Eine optimierte Schlammbehandlung trägt nicht nur zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben bei, sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz und zur Kreislaufwirtschaft.
Für weiter Informationen zu unseren Produkten können Sie uns gerne jederzeit kontaktieren!
