Dezentrale Klärschlammverbrennung

Aufgrund der Bestimmungen der Deponieverordnung (BGBl. Nr. 164/1996) darf Klärschlamm ab 1. Jänner 2004 grundsätzlich nicht mehr ohne geeignete Vorbe­handlung auf Deponien abgelagert werden. Die Frage der Klärschlamm­entsorgung ist daher Gegenstand intensiver Fachdiskussionen und Anstrengungen in Forschung und Entwicklung. Die dezentrale Klärschlammverbrennung stellt eine von mehreren Alternativen zur Deponierung dar.

Unter "Dezentraler Klärschlammverbrennung" wird generell die Verbrennung von Klärschlamm in dezentralen Kleinanlagen verstanden, wobei schon die Behandlung von geringen Klärschlammmengen möglich ist. Da diese Anlagen meist in der näheren Umgebung von Kläranlagen stationiert sind, fallen in der Regel keine bzw. nur kurze Transportwege an. Durch die thermische Behandlung des Klärschlamms wird nicht nur eine Reduktion der Klärschlammmengen und eine Reduktion der Geruchsemission erreicht, sondern es kann auch Energie (elektrische Energie, Wärme) gewonnen werden. Des Weiteren wird zukünftig die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm (Rohstoffgewinnung) von zunehmendem Interesse sein.

Das Umweltbundesamt hat derzeitige nationale und internationale Konzepte der dezentralen Klärschlammverbrennung bzw. -behandlung genauer untersucht. Berücksichtigt wurden dabei:

• Verfahrensbeschreibung (Trocknung, Verbrennung/Entgasung/Pyrolyse),
• Stoff- und Energiebilanz,
• Emissionen,
• Kosten (Wirtschaftlichkeit, Anlagengröße usw.).

Vier unterschiedliche Anlagen- und Verfahrenskonzepte wurden dabei verglichen:

• Tecon Engineering GmbH: Kalogeo (Vergasung/Verbrennung),
• Andritz AG: EcoDry-Verfahren (Verbrennung),
• Pyromex AG: Ultrahochtemperatur-Entgasung (Entgasung),
• UC Prozesstechnik GmbH: Klärschlammpyrolyse (Pyrolyse).

Trocknung

Vor einer thermischen Behandlung muss der Klärschlamm entwässert bzw. getrocknet werden, wobei die Kontakttrocknung (z.B. Scheibentrockner, Dünnschichttrockner), Konvektionstrocknung (z.B. Bandtrockner, Trommeltrockner) und Strahlungstrocknung (z.B. solare Trocknung) die gängigsten Verfahrensprinzipien sind.

Thermische Behandlung

Bei der thermischen Behandlung von Klärschlamm kommen bei allen vier Konzepten unterschiedliche Technologien zur Anwendung. Bei Tecon wird der Klärschlamm in einer stationären Wirbelschicht erst bei 650°C vergast und die organischen Bestandteile anschließend bei 850°C verbrannt. Beim Konzept von Andritz wird der Klärschlamm bei > 850°C in einem Zyklonofen verbrannt. Pyromex verwendet zur Entgasung des Klärschlamms bei 1.200–1.700°C einen Hochtemperaturreaktor, UC Prozesstechnik ein Drehrohr zur Pyrolyse bei 700°C.

Die Abgasreinigung erfolgt bei Tecon durch eine trockene Sorption. Bei Andritz  besteht die Möglichkeit sowohl einer trockenen als auch einer nassen Rauchgasreinigung. Pyromex verwendet alkalische und saure Wäscher, UC Prozesstechnik nutzt einen Aktivkohlefilter und einen Wäscher.

Reststoffe

Bei allen vier Konzepten fallen, vom Verfahren abhängig, unterschiedliche feste Reststoffe an. Bei Tecon und Andritz fällt nach der Verbrennung Asche an, bei Pyromex entsteht nach der Entgasung ein anorganischer, weitgehend inerter fester Rückstand, bei UC Prozesstechnik ein fester Pyrolyse-Rückstand. Die Reststoffe aus der Rauchgasreinigung sind vom jeweiligen angewendeten Reinigungsverfahren abhängig.

Die Phosphorrückgewinnung wird zunehmend an Bedeutung gewinnen, da die Phosphorvorräte der Erde zeitlich begrenzt sind. Eine Rückgewinnung aus Klärschlamm oder Klärschlammasche ist derzeit aber noch zu teuer.

Kostenvergleich

Bei einem Kostenvergleich ist festzustellen, dass die Konzepte von Andritz, Tecon und UC Prozesstechnik mit den Kosten der anderen Behandlungsmethoden wie der landwirtschaftlichen Verwertung, der Behandlung in MBA-Anlagen oder Kompostieranlagen, der externen Monoverbrennung sowie der Mitverbrennung vergleichbar sind. Das Konzept von Pyromex weist etwas höhere Kosten auf, wobei bei diesem Konzept eine vergleichsweise kleinere Anlage berechnet wurde.

Klärschlammzusammensetzung in Österreich

Um Aussagen über die Zusammensetzung von österreichischem kommunalem Klärschlamm treffen zu können, wurden vom Umweltbundesamt Analysedaten von Klärschlämmen, die dem Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft von 85 Betreiberinnen und Betreibern österreichischer Kläranlagen für die Jahre 1998–2000 zur Verfügung gestellt wurden, ausgewertet. Folgende Parameter wurden dabei untersucht:  

• allg. Parameter (pH-Wert, Wassergehalt, Trockensubstanz),
• Hauptbestandteile (N, Ca, K, Mg, P),
• anorganische Spurenelemente (Schwermetalle),
• organische Schadstoffe (AOX).

Es zeigt sich, dass die heute tatsächlich im Klärschlamm enthaltenen Schwermetall­konzentrationen deutlich unter den gesetzlich zulässigen Konzentrationen für die landwirtschaftliche Verwertung gemäß den Länderbestimmungen liegen und auch die langfristig vorgesehenen Werte der entsprechenden EU-Richtlinie bereits heute von den jeweiligen 90-Percentilen unterschritten werden. Lediglich das Cadmium 90-Percentil von 2,10 mg/kg TS liegt leicht über dem für 2025 veranschlagten Wert von 2,0 mg/kg TS.

Eine Auswertung der Abhängigkeit der Klärschlammzusammensetzung von der Größe der Kläranlagen zeigte, dass keinerlei Abhängigkeit zwischen der Konzentration an bestimmten Parametern im Klärschlamm und der Größe der Kläranlage (in EW60) zu bemerken ist.

Eine Auswertung der Klärschlammzusammensetzung in Abhängigkeit vom Einzugsgebiet ergab, dass der Großteil der Werte mit städtischem Einzugsgebiet über jenen mit ländlichem Einzugsgebiet liegt.