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Energieeffiziente Hochlastfaulung auch für kleinere Kläranlagen
In großen Klärwerken ist die Hochlastfaulung Stand der Technik. Sie baut den anfallenden Schlamm effektiv ab und produziert gleichzeitig Biogas, aus dem sich Energie gewinnen lässt. Eine Studie zeigte: Das Verfahren lohnt sich auch für kleine Anlagen.
Kläranlagen entfernen organische Inhaltsstoffe aus dem Abwasser. Verfault der dabei anfallende Schlamm, entsteht als Produkt Biogas. Allerdings verfügen nur etwa 20 % der Kläranlagen mit biologischer Abwasserbehandlung in Deutschland über einen Faulturm. Vor allem kleinere Betreiber scheuen oft die Kosten, die für den Neubau eines Faulturms entstehen. Stattdessen stabilisieren sie den Klärschlamm im ohnehin vorhandenen Belebungsbecken mit Sauerstoff zu Kohlendioxid unter hohem Energieaufwand.
»Die Belebungsbecken benötigen dafür sehr viel Strom. Gleichzeitig geht ein enormes Potenzial an Energie verloren, da aus dem Klärschlamm sehr effizient Biogas gewonnen werden könnte und bei der aeroben Stabilisierung aber kein Biogas entsteht«, sagt Dr. Brigitte Kempter-Regel vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart. »In Kommunen ist die Kläranlage der größte Stromverbraucher, noch vor Krankenhäusern.«
Am Beispiel einer Kläranlage für 28 000 Einwohner hat das Fraunhofer IGB in einer Kosten-Nutzen-Studie nachgewiesen, dass es sich auch für kleinere Klärwerke lohnt, auf das energieeffizientere Hochlastverfahren umzusteigen – selbst wenn sie dafür in eine Schlammfaulung investieren müssen.
Denn die jährlichen Entsorgungskosten für den Faulschlamm konnten deutlich reduziert werden durch die Installation einer Hochlastfaulung, in der der Schlamm nicht aerob, sondern anaerob, also ohne Sauerstoff, mit Biogasgewinn sehr effizient stabilisiert wird.
Dieses Verfahren wurde am Fraunhofer IGB entwickelt und ist wesentlich effektiver als die konventionelle Faulung. Statt der üblichen 30 bis 50 Tage befindet sich der Schlamm nur noch rund 7 Tage im Turm. Durch die kompakte Bauweise ist die Hochlastfaulung auch bei geringer Flächenverfügbarkeit möglich.
Das gewonnene Biogas kann als Methan ins Gasnetz eingespeist werden oder lässt sich z. B. über Kraft-Wärme-Kopplung im Blockheizkraftwerk für den Betrieb der Anlage nutzen. So kann ein bedeutender Beitrag geleistet werden zur Deckung des Strombedarfs der Kläranlage. Gleichzeitig sinken die Betriebskosten durch Einsparungen beim Sauerstoffeintrag und durch den Beitrag zur Eigenstromerzeugung.
Weitere Einsparungen ergeben sich außerdem bei den Entsorgungskosten für die sich anschließende Klärschlammverbrennung. Denn die Entwässerbarkeit des ausgefaulten Schlamms ist erhöht und das Aufkommen des stabilisierten Schlamms geringer, sodass sich unter dem Strich auch hier Einsparungen ergeben. Außerdem bedeutet dies auch einen wesentlichen Schritt auf dem Weg zur Erreichung der Ziele hinsichtlich der Klimaneutralität von Kläranlagen.
Eine effektive Schlammreduzierung durch die Hochlastfaulung lohnt sich daher auch für kleinere Kläranlagen, von denen bereits einige der Empfehlung des Stuttgarter Instituts gefolgt sind und auf das Verfahren der Hochlastfaulung umgerüstet haben.
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