Armaturen für die Klärschlammverwertung • WASSER & ABWASSER

Der Brüdendampf wird über Wärmetauscher in das Nahwärmenetz eingespeist. (Bild: Gemü)Der Brüdendampf wird über Wärmetauscher in das Nahwärmenetz eingespeist. (Bild: Gemü)
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.