AWEL Abteilung GewässerschutzAWEL Abteilung Gewässerschutz

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Richard Haueter

Kantonale Tagung für das zürcherische Klärwerkpersonal 2012 ARA Dietikon, Limmattal, 19./20./21. November 2012

KlärschlammentwässerungTechnik, Grenzen und Optimierungsmöglichkeiten

� Ziel

� Mechanische Methoden

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Maschinelle Klärschlammentwässerung Grundlagen

Zu behandelnde Schlammmasse reduzierenFest – Flüssig - Trennung

Filtration aufgrund der Partikelgrösse

� Polymere Flockungsmittel

� Wasserbindung im Klärschlamm

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Nur der freie Wasseranteil kann durch maschinelle Klärschlammentwässerung abgetrennt werden

Filtration aufgrund der PartikelgrösseZentrifugation aufgrund der Dichte

Konditionierung verbessert und beschleunigt Wasserabgabe

� Zentrale Klärschlammverwertungsanlage (KSV Werdhölzli) im Kanton Zürich ab Mitte 2015

� Stabilisierter (i.d.R. Faulschlamm), entwässerter kommunaler Klärschlamm wird angenommen

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Klärschlammentsorgung im Kanton Zürich

� Entsorgungskosten unter CHF 110.- pro Tonne entwässertem Klärschlamm

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� Stand der eingesetzten Entwässerungsverfahren und der Aufbereitungsanlagen für polymere Flockungsmittel

� Grenzen der maschinellen Entwässerung / Kennwerte

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Fragestellungen / Aspekte

� Optimierungsmöglichkeiten

� AWEL-Studie „Stand der Technik Klärschlammentwässerung“ begleitet durch Fr. Julia Kopp (Referentin VSA, W-17 Kurs)

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- ARA-Betriebsdaten

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Entwässerungskennwerte

Aussage über erreichtes und theoretisch mögliches Entwässerungsergebnis und Flockungsmittelverbrauch

Charakterisierung des Entwässerungsverhaltens

- ARA-Betriebsdaten- Analysen aus Studie

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Trockenrückstand (TR)Glühverlust (GV) Sandanteil am GlührückstandTR(A) – Ende freies WasserTRErwärmung (20 °C / 45 °C)pH-Wert

Elektrische LeitfähigkeitFlockungsmittel-AnsatzlösungFlockungsmittel-BedarfPO4-P im ZentratTS im ZentratAbscheidegrad

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Repräsentative Auswahl von 8 ARA

In den acht betrachten ARA werden 56 % der gesamten im Kanton Zürich anfallenden Schlammfracht von 27‘000 t TR/a (2010) behandelt.

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Repräsentative Auswahl der Verfahren

Andere

3%

Hydraulikpresse

3%

Mobile

Entwässerung

3%

Siebbandpresse

9%

Schneckenpresse

9%

Relevante Verfahren wurden in der Studie betrachtet.Rund ¾ der ARA im Kanton ZH entwässern mit Zentrifugen.Zentrifugen entwässern > 90 % der anfallenden TR-Fracht.

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Zentrifuge

73%

3%

- Möglichst gleichmässige Schlammbeschaffenheit- kontinuierliche Feststofffracht- Sachgemässe Aufbereitung von Flockungsmittel

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Maschinelle KlärschlammentwässerungEinflussfaktoren auf Entwässerungsergebnis

Betriebseinstellungen

- Sachgemässe Aufbereitung von Flockungsmittel- Einsatz geeigneter Flockungsmittel

- Abwasserzusammensetzung- Anteil von Misch- und Trennkanalisation- Verfahrenstechnik der Abwasser- und Schlammbehandlung

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Klärschlammeigenschaften

� ARA mit weitergehender Nährstoff-Elimination (A-D)� 28 % TR(A) im Mittel für grosse ARA � 35 % TR(A) im Mittel für kleinere ARA

TR(A) der FaulschlammprobenAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Abhängigkeit von Reinigungsanforderungen

Sommerbetrieb

Winterbetrieb

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Reinigungsanforderungen

TR

(A)

[%]

Entwässerungsergebnisse Sommer/WinterAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

� Im Winter ca. 3 % TR tiefer als im Sommer (Mittel für alle ARA)� Schlammalter [d]� ÜSS-Anteil [%]

Sommerbetrieb

Winterbetrieb

SchlammtemperaturSchlammkonditionierung

Schlammzusammensetzung

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16 / 13 d35 / 43 %

21 / 16 d34 / 40 %

11 d65 %

Winterbetrieb

TR

[%]

Schlammarten / Entwässerbarkeit TR(A)AWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

35

40

45

0 d Stabilisierungszeit

20 d Stabilisierungszeit

40 d Stabilisierungszeit

� Eine verlängerte Faulzeit verbessert die Entwässerbarkeit nicht� Mit steigendem ÜSS-Anteil geht Entwässerbarkeit zurück� ÜSS benötigt mehr Flockungsmittel [kgWS/tTR]

0 d Stabilisierungszeit

20 d Stabilisierungszeit~ 4.0 kg

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0

5

10

15

20

25

30

35

Primärschlammanaerob stabilisiert

Rohschlammanaerob stabilisiert

(ÜS-Anteil 50%)

Überschussschlammanaerob stabilisiert

40 d Stabilisierungszeit

TR

(A)

[%]

40 d Stabilisierungszeit

~ 9.0 kg

~ 5.5 kg

Zusammenfassung SchlammentwässerungAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Entwässerungsergebnis wird stark von den Entwässerungs-

Mit der im Kanton ZH eingesetzten Maschinentechnik kann bei sachgemässer Schlammkonditionierung das theoretisch erreichbare Entwässerungsergebnis erzielt werden(Stand der Technik).

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Entwässerungsergebnis wird stark von den Entwässerungs-eigenschaften des Klärschlammes bestimmt. Diese sind durch die Abwasserzusammensetzung sowie das Reinigungs- und Schlammbehandlungsverfahren geprägt (spezifische ARA-Gegebenheiten).

Erreichte Entwässerungsergebnisse zeigen eine Abhängigkeit von ARA-Reinigungsleistung als auch der Jahreszeit.

ZukunftsaussichtenAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Anforderungen an die ARA-Reinigungsleistung� „Komplexere“ Schlämme zum Entwässern

Anteil Misch- und Trennkanalisation� Geringerer Sandanteil

TR

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� Geringerer Sandanteil

Mechanische Reinigungsstufe (Stababstand Rechenanlage)� Weniger Strukturmaterial

Entwicklung Maschinentechnik Schlammentwässerung ?- Dekanter und Hydraulikfilterpressen erreichen TR(A)- Siebband- und Schneckenpressen erreichen TR(A) – 2%

OptimierungenAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Anlagenbetrieb Schlammentwässerung

Aufbereitung und Einsatz von Flockungsmittel

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Aufbereitung und Einsatz von Flockungsmittel

Faulschlamm „warm“ entwässern

Weitergehende Schlammkonditionierung

SchlammentwässerungAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

� Möglichst gleichmässige Schlammbeschaffenheit und konstante Frachtbeschickung der Entwässerungsmaschine

� Frachtproportionale Flockungsmitteldosierung

von bis

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Nenndurchsatz in m³/h 5 200

Feststoffdurchsatz in kg/h 20 6.000

Trommeldurchmesser in mm 250 1.400

Trommeldrehzahl in Umdrehungen je Minute 700 5.000

Schleuderziffer * g 2.500 3.500

FlockungsmittelAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

� Auswahl eines geeigneten Flockungsmittels und der erforderlichen Dosiermenge (Sommer- und Winterbetrieb beachten)

� Sachgemässe Aufbereitung und Dosierung von Flockungsmittel- 2 Kammer-Pendelanlagen mit definierter Reifezeit bevorzugen- Mindestens 45 Minuten Reifezeit (nach Ansetzprozess)

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- Gereifte Lösung innert Tagesfrist verbrauchen

Schlammtemperatur (20 °C / 45 °C)AWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

� Faulschlamm möglichst warm entwässern: Schlamm nach Faulungsprozess lediglich ausgasen jedoch nicht abkühlen lassen

Ste

iger

ung

bei 4

5 °C

[%

]

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Parameter Min Max Mittel

Steigerung TR Sommerbetrieb [%] 0,8 4,7 2,6

Steigerung TR Winterbetrieb [%] 1,3 4,7 3,3

0.8

1.3

4.7

4.7

2.6

3.3

TR

-Ste

iger

ung

bei 4

5

SchlammtemperaturAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Polymer

Faulung Schlammentwässerung & EntsorgungIsolierterStapelbehälter

� Faulschlamm möglichst warm entwässern:

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Polymer

Temperatur38 °C

- Minimale Verweilzeit- Ausgasen von restlichem Faulgas gewährleisten

Ziel: höherer Entwässerungsgraddurch Unterdrückung derKlärschlammauskühlung

T = 35 °C

Weitergehende VerfahrenAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

� Proteine soweit verändern, dass diese vermehrt anaerob abgebaut werden können (thermische Hydrolyse)- Steigerung oTS Abbaugrad- Prozess vor der Schlammfaulung

Im Einzelfall betrachten (ARA-Grösse, Verfügbarkeit von einem Wärmeträger etc.)

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- Prozess vor der Schlammfaulung

� Ausfällung von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP)- ARA mit biologischer Phosphorelimination- PO4-P im Faulwasser > 100 mg/l- Prozess vor der Schlammentwässerung

� Chemische Konditionierungsverfahren (z.B. KemiCond)- Zugabe H2SO4 und H2O2 � pH-Wert < 5- Prozess vor der Schlammentwässerung

Weitergehende VerfahrenAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Im Einzelfall betrachten (ARA-Grösse, Verfügbarkeit von einem Wärmeträger etc.)

24

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%]

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10 30 50 70 90 110 130 150

PO4-P Gehalt im Schlammwasser [mg/l]

TR

[%

Ewert, W., Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft 2006

OptimierungenAWEL Abteilung Gewässerschutz - Tagung für das Klärwerkspersonal 2012

Anlagenbetrieb Schlammentwässerung

Aufbereitung und Einsatz von Flockungsmittel

TR

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Aufbereitung und Einsatz von Flockungsmittel

Faulschlamm „warm“ entwässern

Weitergehende Schlammkonditionierung

Besten Dank für die AufmerksamkeitNoch Fragen?

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