Potenzialanalyse zur Erzeugung von Biogas in Klärschlammvergärungsanlagen

Organische Raumbelastung als Funktion der Verweildauer.
© Fraunhofer IGB
Organische Raumbelastung als Funktion der Verweildauer.

Im Rahmen des Förderprogrammes BioÖkonomie Baden-Württemberg wurde das Potenzial des Abfallstoffes Klärschlamm zur Erzeugung von Biogas in Baden-Württemberg ermittelt. Die Studie zeigte das erweiterte Potenzial der bestehenden Kläranlagen der Größenklasse 4 zur Biogaserzeugung auf. Die Umrüstung von Kläranlagen dieser Größenklasse von der aeroben zur anaeroben Schlammstabilisierung sowie ein optimierter Betrieb von Faulbehältern mittels höherer Raumbelastung ermöglichen die Steigerung der Biogasproduktion.

Anhand unserer Analyse konnten wir zeigen, dass insgesamt noch weitere 40 bis 52 GWh/a Strom und 60 bis 80 GWh/a Wärme auf den Kläranlagen in Baden-Württemberg produziert werden könnten. Die Umrüstung einer Kläranlage von aerober auf anaerobe Schlammstabilisierung ermöglicht die eigene Strom- und Wärmeproduktion. Dadurch könnten die über 60 Kommunen ohne Faulung besonders profitieren. Alleine durch die Umrüstung auf anaerobe Schlammstabilisierung könnten zirka 40 Prozent des gesamten zusätzlichen Biogaspotenzials erreicht werden. Die Optimierung der knapp 220 bestehenden Faulbehälter durch höhere Belastung und verbesserten Betrieb würde mit den verbleibenden 60 Prozent zur Biogaspotenzialsteigerung beitragen.

Neben dem Biogaspotenzial wurden, mittels Besuchen und Besprechungen mit Betreibern sowie der Auswertung von Betriebstagebüchern, die Herausforderungen einzelner Kläranlagen und »Best Practices« zur energetischen Optimierung auf Kläranlagen identifiziert. Das Schlammmanagement, die Schlammqualität und ein effizienter Faulprozess bestimmen maßgeblich einen effektiven Feststoffabbau und die Biogasproduktion. Verschiedene Kläranlagen betreiben beispielsweise Belebungsbecken mit unnötig hohem Schlammalter. Mehrere der evaluierten Faulbehälter werden unter besonders niedrigen Lasten betrieben (siehe Abb.). Das Fraunhofer IGB konnte im Rahmen der Studie durch eine systematische Analyse sowie konkrete Maßnahmen an einigen ausgewählten Kläranlagen zeigen, dass die Biogasproduktion aus Klärschlamm gesteigert, Schlammmengen reduziert und Entsorgungskosten minimiert werden können.

Projektinformationen

Projekttitel

Potenzialanalyse zur Erzeugung von Biogas in Klärschlammvergärungsanlagen

 

Projektlaufzeit

Juli 2014 – Juni 2017

 

Kooperationspartner

  • Universität Hohenheim, Hohenheim
  • Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie (IGVP), Stuttgart
  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart
  • Karlsruher Institut für Technologie KIT, Karlsruhe
  • Universität Tübingen, Tübingen
  • Dialogik gGmbH, Stuttgart
  • DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des KIT, Karlsruhe