Armaturen für die Klärschlammverwertung

Mit der Nov­el­lierung der Dünge- sowie der Klärschlam­mverord­nung ste­hen viele Kläran­la­gen­be­treiber immer häu­figer vor der Frage, wohin mit dem Schlamm? Große Klär­w­erke, wie zum Beispiel der Eigen­be­trieb Stad­ten­twässerung Stuttgart (SES) in Mühlhausen, investierten schon früh in Klärschlamm-Monover­bren­nungsan­la­gen. Bei dieser Form der Klärschlam­mver­w­er­tung sor­gen Gemü Arma­turen in der Anla­gen­tech­nik für sichere Prozesse bei der Klärschlammtrocknung.

In der zen­tralen Ver­bren­nungsan­lage in Mühlhausen wer­den aktuell täglich über 150 Ton­nen getrock­neter Klärschlamm ther­misch ver­w­ertet. Dabei kommt der Schlamm nicht nur aus den Werken der Lan­deshaupt­stadt. Auf Grund der steigen­den Nach­frage nach Ver­bren­nungslö­sun­gen nimmt das Haup­tk­lär­w­erk auch die Schlämme von Klär­be­trieben aus der Region an.

So funktioniert die Klärschlammverwertung

Bevor Klärschlamm ver­bran­nt wer­den kann, wird dem Gemisch aus Flüs­sig- und Fest­stof­fen in mehreren Schrit­ten die Feuchtigkeit ent­zo­gen. Zen­trifu­gen konzen­tri­eren den Klärschlamm zunächst auf 25 % Trock­en­sub­stanz, die anschließen­den dampf­be­heizten Scheiben­trock­n­er sog­ar auf 45 %. In dieser Konzen­tra­tion ist der Klärschlamm dann bere­it zur Verbrennung.

Als Neben­erzeug­nis des Trock­nung­sprozess­es entste­ht der soge­nan­nte Brü­den, ein Stof­fgemisch aus Gasen und wasser­dampfgesät­tigter Luft, die flüs­sige und gas­för­mige Verun­reini­gun­gen enthal­ten. Im Rah­men eines wirtschaftlichen Klär­be­triebs kann der Brü­den­dampf als Energiequelle zur Eigen­ver­sorgung im Wärmenetz des Werks genutzt werden.

Steigende Nachfrage fordert Anlagenertüchtigung

Die zunehmenden Men­gen an Klärschlamm brin­gen viele Betreiber von Ver­bren­nungs- und Trock­nungsan­la­gen an ihre Kapaz­itäts­gren­zen. In der Folge kann es zu Schwierigkeit­en in den Trock­nung­sprozessen und zu stark­er Geruchs­beläs­ti­gung kom­men. Tech­nis­che Erweiterun­gen und Umbaut­en sind notwendig, um weit­er­hin einen sta­bilen Betrieb zu gewährleisten.

Im Fall des Klär­w­erkes Mühlhausen wur­den die Kapaz­itäten der Fremd­schlam­man­nahme auf Grund der steigen­den Nach­frage in einem Investi­tion­spro­jekt beschlossen und umgesetzt.

In diesem Zusam­men­hang war die Opti­mierung der Brü­denkon­den­sa­tion als Teil der Trock­nung­sprozesse ein wichtiges Ziel. Die Anla­gen­ertüch­ti­gung sollte das Entwässerungsergeb­niss­es der Zen­trifu­gen verbessern, die Geruchs­beläs­ti­gung für Anlieger reduzieren und die Wärmerück­gewin­nung in das Nah­wärmenetz optimieren.

Bei der beste­hen­den 2‑stu­fi­gen-Brü­denkon­den­sa­tion wurde die erste Stufe von der direk­ten Erwär­mung des Klärschlamms auf die Wärmerück­gewin­nung im Nah­wärmenetz umge­baut. Die Energie des mit ca. 90 — 100°C anfal­l­en­den Brü­den­dampfes, wird über Wärmetausch­er in das beste­hende Nah­wärmenetz einge­speist. Dieses Nah­wärmenetz wird für Prozess­wärme und zur Gebäude­heizung einge­set­zt. In der zweit­en Prozessstufe wird der Brü­den mit Kon­den­sat weit­er gekühlt und aus­ge­waschen, um die Geruchs­beläs­ti­gung zu minimieren.

Armaturen für sichere Prozesse

Arma­turen, die in den Prozessen rund um die Klärschlammtrock­nung zum Ein­satz kom­men, müssen nicht nur hohen Betrieb­stem­per­a­turen stand­hal­ten. Die Kör­p­er- und Dichtwerk­stoffe müssen auch eine hohe Beständigkeit gegenüber der im Brü­den­dampf enthal­te­nen Stoffe aufweisen. Denn die Verun­reini­gun­gen im Brü­den kön­nen je nach chemis­ch­er Zusam­menset­zung des Klärschlamms schwanken und weisen unter­schiedlich aggres­sive Eigen­schaften auf.

Die im Medi­um enthal­te­nen Säuren und Lau­gen greifen die Dich­tung der Absper­rk­lap­pen an, wenn die Man­schette aus einem ungeeigneten Werk­stof­fen gefer­tigt ist. So ist im Umgang mit Brü­den­dampf beispiel­sweise der Ein­satz von Elas­tomer-Dich­tun­gen wie NBR und EPDM nachteilig, denn die Ein­wirkung von hohen Tem­per­a­turen und chemisch aggres­siv­en Medi­en beschle­u­nigt die Gum­mi­al­terung und führt zu sicht­baren und mess­baren Verän­derun­gen. In der Folge kann es zu Ver­här­tun­gen, Riss­bil­dung oder zu ein­er kle­brigeren Gum­mierung kom­men. Der Rück­gang der elastis­chen Eigen­schaften der Man­schette führt schließlich zum Ver­lust der Dicht­funk­tion der Absper­rk­lappe. Bess­er geeignet ist hier­für die Kom­bi­na­tion von Flu­or-Kun­st­stof­fen und Elas­tomeren. Eine PTFE Man­schette schützt den elastis­chen Back­lin­er vor hohen Tem­per­a­turen und aggres­siv­en Medien.

Unter Berück­sich­ti­gung dieser Betrieb­spa­ra­me­ter haben sich die Ver­ant­wortlichen im Klär­w­erk Mühlhausen bei der Anlagetech­nik für die Gemü Absper­rk­lap­pen der Bau­rei­he 490 mit PTFE Man­schette entsch­ieden. Selb­st Anla­gen­störun­gen, bei denen Tem­per­a­turen von über 100°C entste­hen kön­nen, schaden den Arma­turen nicht, da die PTFE-Man­schet­ten aus­re­ichend wider­stands­fähig gegen die im Brü­den enthal­te­nen Inhalt­stoffe sind.

Für höch­ste Sicher­heit wurde zudem im Bere­ich der Trock­n­er eine elek­trisch betriebene Absper­rk­lappe mit Fed­erkraft-Funk­tion instal­liert. Bei Stro­maus­fall öffnet diese Klappe selb­st­ständig. So wird im Störungs­fall ver­mieden, dass Dampf in den Scheiben­trock­n­ern durch die Rest­wärme Druck auf­baut und Schä­den an Appa­rat­en und Rohrleitun­gen verursacht.

Durch Ein­führung mod­ern­ster Tech­nolo­gie bei der Opti­mierung der Brü­denkon­den­sa­tion kann das Klär­w­erk Mühlhausen nun die gestiege­nen Men­gen von Klärschlamm ver­ar­beit­en. Dabei wurde sowohl die Sicher­heit der Anlage bei Störun­gen als auch die Wärmerück­gewin­nung opti­miert. Zudem wurde durch die Reduzierung von Geruchs­beläs­ti­gun­gen ein weit­eres Ziel erreicht.