Möglichkeiten zur Schlammbehandlung einer Deponiesickerwasserreinigungsanlage

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde nach Möglichkeiten zur Schlammbehandlung einer Deponiesickerwasserreinigungsanlage gesucht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, für eine bestimmte Anlage ein Schlammbehandlungsverfahren zu suchen, das bei dieser Sickerwasserreinigungsanlage einer Deponie eine sinnvolle Anwendung finden konnte. Um bei dieser Aufgabenstellung zu einem Lösungsvorschlag zu kommen, sollten die technischen und administrativen Schlammbehandlungsmöglichkeiten genannt, erläutert und bewertet werden. Hieraus sollte dann gestützt durch eigene Untersuchungen ein Verfahrensvorschlag entwickelt werden. Durch eine Kostenaufstellung der Verfahren sollte ein umfassender Überblick ermöglicht werden.

Das auf dieser Anlage durchgeführte Verfahren gehört zur biologischen Abwasserreinigung. Nachdem das Deponiesickerwasser die Nitrifikation und die Denitrifikation durchflossen hat, gelangt es in die Ultrafiltrationsanlage. In dieser werden die Mikroorganismen vom biologisch gereinigten Sickerwasser abgetrennt. Dies geschieht mit Hilfe von Membranen mit einer Durchlässigkeit von 20 nm und mit einem Druck von 5 bar. Der aufkonzentrierte Schlamm hat einen Feststoffanteil von 3 %. Im Gegensatz zu den auf kommunalen Kläranlagen zum Biomasserückhalt eingesetzten Absetzbecken, zerschlägt die Ultafiltration eine eventuell aufgebaute Flockenstruktur. Die Abbildung 1 zeigt eine Flocke eines kommunalen Belebtschlammes und den nahezu strukturlosen Schlamm der Deponiesickerwasserreinigungsanlage.

Die fehlende Flockenstruktur wirkt sich negativ auf das Entwässerungsverhalten aus. Von diesem Schlamm fallen durch biologisches Wachstum jährlich 1.300 m³ als Überschussschlamm an. Dieser muss dem System entzogen und schadlos beseitigt werden. Dazu stehen zwei prinzipielle Möglichkeiten zur Verfügung:

• Die Ausschleusung aus dem Stoffkreislauf
• Die Rückführung in den Stoffkreislauf

Die Ausschleusung aus dem Stoffkreislauf bedeutet Deponierung. Damit der Klärschlamm deponiert werden kann, darf der organische Trockenrückstand (oTR) maximal 5 % betragen. Dies kann nur durch eine Verbrennung des Klärschlammes erreicht werden. Um die Verbrennung wirtschaftlich betreiben zu können, sollte der Wasseranteil des Schlammes möglichst gering, und damit der Feststoffanteil möglichst hoch sein. Dies kann durch eine Kombination verschiedener Verfahren der Behandlungskette Eindicken - Konditionieren - Entwässern - Trocknen - Verbrennen erreicht werden.

Praktische Versuche haben gezeigt, dass sich der Deponiesickerwasserreinigungsschlamm im natürlichen Schwerefeld nicht Eindicken lässt. Auch eine herkömmliche chemische Konditionierung mit Polymeren ist nicht möglich, da die kationischen Polymere die partiell negativ geladenen Membranen der Ultrafiltrationsanlage verblocken würden.

Konditioniert man den Schlamm mit Aluminiumhydroxychlorid und zentrifugiert ihn, so zeigt sich, dass der Schlamm von einem Trockenrückstand (TR) von 3,3 % auf nahezu 9 % TR gebracht werden kann. Da so keine weitere Behandlung ermöglicht wird, ist die Zentrifugation nur als Teilerfolg zu bewerten.

Eine andere Möglichkeit bietet die gemeinsame Behandlung mit kommunalem Klärschlamm. Der hohe organische Anteil des Deponiesickerwasserschlammes läst sich in einem Faulturm energetisch nutzen. Die Kosten hierfür liegen bei 12 €/m³ Nassschlamm, was 400 €/t Trockenmasse (€/t mT) entspricht. Allerdings wird dieses Verfahren nur unter Duldung der Behörde und nicht mit ihrer Genehmigug praktiziert. Dies steht einer langfristigen Entsorgungssicherheit entgegen.

Die gemeinsame Trocknung und Verbrennung mit kommunalem Klärschlamm ist ebenfalls technisch durchführbar. Die Kosten hierfür können zwischen 150 €/t mT und 268 €/t mT liegen. Da jedoch keine Rückstände aus der Sickerwasserreinigung in den Deponiekörper zurückgeführt werden dürfen, ist diese Behandlungsmöglichkeit administrativ nicht durchführbar. Denn unabhängig von der Behandlungsart, bleibt immer ein Rückstand.

Eine Behandlungsmöglichkeit, die die Rückführung in den Stoffkreislauf ermöglicht, ist die Klärschlammentwässerung in Schilfbeeten.Dieses natürliche Entwässerungsverfahren geht über die Wirkung von Filtration und Verdunstung hinaus. Der Bodenfilter ist mit Schilf bewachsen. Dadurch steigt die Verdunstungsfläche gegenüber unbewachsenen Schlammbeeten deutlich an. Zudem werden mit Hilfe von Mikroorganismen die organischen Schlamminhaltsstoffe mineralisiert und zu einer humusähnlichen Substanz umgewandelt. Das so erzeugte Produkt ist zur Rekultivierung der Deponieflächen einsetzbar. Die Behörde fordert zwar eine Deponiebasisabdichtung der Deponieklasse II, dies wirkt sich jedoch nur auf die Kosten dieses Verfahrens aus. Diese betragen 20 €/m³ Nassschlamm, was 667 €/t mT entspricht. Damit ist dieses Verfahren technisch, administrativ und wirtschaftlich durchführbar. Die Vorteile dieses Verfahrens sind:

• Der minimale Energieaufwand
• Die Rückbelastung der Kläranlage beträgt gegenüber einer mechanischen Entwässerung 75 % - 50 %
• Minimaler Personalaufwand
• Kein Einsatz von Hilfsstoffen der chemischen und mechanischen Konditionierung erforderlich

Zudem handelt es sich bei diesem Verfahren um eine stoffliche Verwertung, die einer Beseitigung vorzuziehen ist. Somit ist die Klärschlammentwässerung in Schilfbeeten als Schlammbehandlungsmöglichkeit dieser Deponiesickerwasserreinigungsanlage besonders geeignet.