Integration einer Hochlaststufe zur Schlammfaulung in der Kläranlage des AZV Heidelberg

Moderne Klärschlammfaulung

In einem zweistufigen Hochleistungsverfahren kann Klärschlamm mit wesentlich höherem Wirkungsgrad zu Biogas umgesetzt werden. In der Kläranlage der Stadt Leonberg wird dieses vom Fraunhofer IGB entwickelte Verfahren (Schwarting-Uhde-Verfahren) mit einer Verweilzeit von 5,5 Tagen je Stufe, hohen Abbaugraden und hohen Biogasausbeuten betrieben [2].

Die herkömmliche Klärschlammfaulung der Abwasserreinigungsanlage Heidelberg sollte erneuert werden mit dem Ziel, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu erhöhen und maximalen Abbau bei hoher Prozessstabilität zu gewährleisten. Die Abbauleistung sollte gesteigert werden sowohl durch höhere Abbaugrade als auch erhöhte Biogasmengen bei kurzer Verweilzeit trotz hoher organischer Raumbelastung (Gasproduktivitätserhöhung). Die Kosten für die Schlammfaulung können dadurch gesenkt werden bei gleichzeitiger Reduktion des Volumens von ausgefaultem Schlamm.

Die Hochlastvergärung ist Voraussetzung für eine Betriebsweise, die einen maximalen Abbau der Organik bei höchstmöglicher Biogasausbeute ermöglicht. Nur so kann das Energiepotenzial des Schlamms effektiv ausgeschöpft werden. Dies führt auch zu Kostensenkung: Die gesteigerte Produktion von Biogas wird für den Eigenbedarf der Anlage verwendet bzw. als technisch und kommerziell verwertbarer Energieträger abgegeben. Mit der erhöhten Gasproduktion ist direkt ein erhöhter Abbau der Organik verbunden. Dies führt zu einer Verminderung der Feststoffmenge im ausgefaulten Schlamm. Im Hinblick auf eine nachfolgende Entwässerung bedeutet dies geringere Schlammengen, auch aufgrund der besseren Entwässerbarkeit, und damit Einsparung bei den Flockungsmitteln zur Entwässerung. Auch Transport- und Abgabekosten für den ausgefaulten Schlamm werden gesenkt.

Um diese Ziele zu erreichen, wurde die herkömmliche Schlammfaulung der Anlage Heidelberg um zwei parallele, vorgeschaltete Hochlastfermenter des Schwarting-Uhde-Verfahrens erweitert. Diese wurden in die bestehende, herkömmliche Schlammfaulung integriert. Die Inbetriebnahme nach Installation und Integration des Faulturms in die bestehende Anlage wurde durch Probenahmen und Analysen begleitet und bewertet. Bild 2 zeigt die in die herkömmliche Anlage integrierte Hochlaststufe.

Die Hochlastfaulung wurde von den in der herkömmlichen Schlammfaulung üblichen niederen Raumbelastungen und langen Verweilzeiten in geeigneter Weise auf eine Verweilzeit von 5,5 Tagen adaptiert. Dies konnte nur durch eine schrittweise Reduktion der Verweilzeit und damit eine schrittweise Erhöhung der organischen Raumbelastung erreicht werden. Jede Einstellung wurde für die Dauer von mindestens einer Verweilzeit konstant gehalten. Die Inbetriebnahme vor Ort wurde durch regelmäßige Beprobung und Analysen der Säurekonzentration kontrolliert.

Die Hochlaststufe wird nun mit einer Verweilzeit von 5,5 Tagen betrieben. So wurde ein Faulraumvolumen von etwa 4 Litern/EWG realisiert. Die Raumbelastung beträgt 8-10 kg oTS/m³/Tag (Bild 3). Die so in der Hochlaststufe erzielten Abbaugrade betragen bis zu 48 Prozent der zugeführten oTS (organische Trockensubstanz). Wie Bild 4 zeigt, steigt der Abbaugrad mit zunehmender Raumbelastung. Die Biogasausbeute beträgt 0,6 m³/kg oTS.

Die Integration einer Hochlaststufe in die Schlammentsorgungslinie von Kläranlagen ist auf andere Kommunen problemlos übertragbar und bestens geeignet, die Wirtschaftlichkeit der Abwasserreinigung zu verbessern, d. h. Umlegungskosten für den Bürger zu reduzieren.