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Bau einer Thermokompaktanlage in Kleve

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Die Kläranlage Kleve-Salmorth wurde 1975 errichtet und 1995 für die weitergehende Nährstoffelimination mit Stickstoff- und Phosphorelimination ausgebaut. Die Entwässerung erfolgt weitestgehend im Trennsystem. Neben dem anfallenden kommunalen Abwasser werden auch die Abwässer zahlreicher Indirektleiter von der Kläranlage gereinigt. Um die Anforderungen der neuen Klärschlammverordnung zu erfüllen und unter besonderer Berücksichtigung der Verringerung der CO₂-Emissionen wird eine neue Schlammbehandlung in Form einer Thermokompaktanlage geplant. 

Die nachfolgenden Zahlen sollen sich mit dem Bau einer Thermokompaktanlage deutlich verbessern. 

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Klärschlammmenge 

Die zu entsorgende Klärschlammmenge beträgt aktuell im Durchschnitt jährlich rund 7.425 Tonnen.

Energiebedarf 

Der Energiebedarf der Kläranlage (Strom) beträgt jährlich rund 3.500.000 kWh.

CO₂-Ausstoß

Jährlich bis zu 300 LKW-Fahrten und ein CO₂-Ausstoß von 70 Tonnen.

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In einem Leuchtturmprojekt soll in der Kläranlage Kleve durch den Bau der Thermokompaktanlage ein wesentlicher Grundstein für den Weg zu einer energieautarken und damit klimaneutralen Kläranlage gelegt werden. Mit der Umsetzung des Projekts Thermokompaktanlage wird der aktuelle Energiebedarf der Kläranlage von ca. 3,5 mWh mit etwa 1,7 mWh zu 50% gedeckt werden können. Die geplante Errichtung wird zu einer Optimierung in energetischer, ökonomischer und ökologischer Hinsicht beitragen. 

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Rechen

Die 2-straßige Rechenanlage besteht aus jeweils einem Grob- und einem Feinrechen, die hintereinander geschaltet sind. Die Spaltbreiten betragen 15 bzw. 3 mm. Über Förderschnecken gelangt das Rechengut in eine Waschpresse, wo es gewaschen, entwässert und damit volumenreduziert wird. Das Wasch- und Prozesswasser fließt zurück in den Zulauf.

Ausgleichbecken

Für hydraulische Spitzenbelastungen und für die Pufferung von Tagesschmutzfrachtspitzen sind neben den Belebungsbecken zwei hintereinander liegende Ausgleichsbecken angeordnet, die insgesamt ein Aufnahmevolumen von 6.200 m³ aufweisen.

Nachklärbecken

Aus der jeweils letzten Reinigungszone der Belebungsbecken fließt ein Schlamm-Wassergemisch über ein Verteilerbauwerk in vier Nachklärbecken hinein. In den Becken erfolgt die Trennung des Schlammes vom gereinigten Wasser. Der Schlamm wird als Belebt- bzw. Überschussschlamm den Belebungsbecken bzw. dem Eindicker zugeführt, das gereinigte Wasser wird an den Rhein abgegeben. 

Belebungsbecken

Die biologische Reinigungsstufe besteht aus drei parallel angeordneten Belebtschlammstraßen, die jeweils in 6 Zonen räumlich unterteilt sind. Durch diese komplexe Verfahrensanordnung ist es möglich, gelöste, organische Schmutzstoffe, die im Abwasser enthalten sind, mit Hilfe von aeroben und anaeroben Bakterienstämmen abzubauen. An den Beckensohlen angebrachte Silikon-Schlauchmembranen sorgen für einen feinblasigen Sauerstoffeintrag.

Silo

Der entwässerte Schlamm wird bis zur LKW-Verladung in einem hochgestellten, zylindrischen Stahlsilo zwischengespeichert.

Eindicker

Der Überschussschlamm wird in den vorhandenen Eindickern statisch voreingedickt und anschließend in zwei parallel geschalteten Kammerfilterpressen mechanisch entwässert. 

Kammerfilterpresse

In zwei parallel geschalteten Kammerfilterpressen wird der anfallende Klärschlamm entwässert. Die Konditionierung des Schlammes erfolgt mit Polyelektrolyten. Der Entwässerungsgrad liegt aktuell bei rund 23 Prozent.

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Visuelle Darstellung der Umbaumaßnahme

Die Darstellung zeigt schematisch die Implementierung der Thermokompaktanlage in die Kläranlage Kleve-Salmorth. Die Stadt Kleve erhält damit eine Anlage mit zweistufiger Kompaktfaulung, anschließender thermischer Behandlung sowie einer dezentralen Klärschlammverwertung mit Phosphorrückgewinnung.

Starten Sie die Vorher/Nachher-Ansicht indem Sie unten links "Play" klicken.

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Vorklärbecken

Für den Betrieb der Faulungsanlage wird die mechanische Vorreinigung des Abwassers um eine 2-straßige Vorklärung mit zwei parallelen rechteckigen Vorklärbecken erweitert, um energiereichen Primärschlamm zu gewinnen und der Faulung zuzuführen.

Blockheizkraftwerk

Mit Hilfe eines drehzahlgeregelten Blockheizkraftwerks soll eine geregelte Anpassung an den tatsächlichen Strombedarf der Kläranlage realisiert werden. Durch diese neue Technik wird der elektrische Wirkungsgrad im Teillastbereich erhöht und der Schadstoffausstoß durch niedrigere Drehzahlen verringert.

Gasspeicher

Das Faulgas wird dem Gasspeicher zugeführt und anschließend im BHKW und dem Heizkessel verwertet. Alternativ kann das Klärgas auch über eine Notgasfackel abgefackelt werden.

Nacheindicker

Nacheindicker dienen zur Speicherung des ausgefaulten Schlammes vor der Entwässerung. 

Faulung

In der Kompaktfaulungsanlage wird der Faulprozess durch Aufteilen des Behältervolumens auf mehrere hintereinandergeschaltete Behälter intensiviert.

Müse

Mit der nachgeschalteten maschinellen Überschussschlammeindickung (MÜSE) wird mittels Bandeindicker eine höhere Feststoffkonzentration des Überschussschlammes erreicht. Der eingedickte Primär- und Überschussschlamm soll mit Exzenterschneckenpumpen taktweise zur Faulungsanlage gefördert werden.

Prozesswasserspeicher

Der Prozesswasserspeicher sorgt dafür, dass das belastete Prozesswasser gleichmäßig und bedarfsgerecht wieder der biologischen Reinigung zugeführt werden kann.

Bandtrockner

Um den anfallenden Klärschlamm in einer KSK-Anlage thermisch zu verwerten, ist eine vorherige Trocknung des Schlammes erforderlich. Der Niedertemperatur-Bandtrockner besteht aus zwei übereinander angeordneten, luftdurchlässigen Bändern, die das zu trocknende Material durch die Trocknerzonen transportieren, wo es durch Prozessluft unterschiedlicher Temperatur entfeuchtet wird. Für die Trocknung wird warme Luft genutzt, die zum großen Teil als Umluft im Trockner zirkuliert.

KSK-Anlage

Mittels einer Klärschlammkarbonisierungs (KSK)-Anlage wird der anfallende Klärschlamm dezentral thermisch verwertet. Die KSK-Technologie arbeitet nach dem Prinzip einer gestuften Verbrennung. Der getrocknete Klärschlamm wird erhitzt, jedoch nicht verbrannt, sondern entgast und anschließend durch gezielte Luftzugabe karbonisiert. Die bei dem Prozess entstehenden Gase werden vom Karbonisat getrennt und in einer nachgeschalteten Brennkammer vollständig verbrannt. Zurück bleibt ein vollständig hygienisiertes, phoshporhaltiges Karbonisat, das direkt als Rohstoff in der Düngemittelproduktion eingesetzt werden soll.

Schneckenpresse

Schneckenpressen sind kontinuierlich arbeitende Schlammentwässerungsmaschinen. In der Eindickzone wird freies Wasser dräniert. In der Filtrationszone bildet sich ein Filterkuchen, den die Schneckenwendel in die Presszone schiebt. Hier erzeugt die Schneckenwendel Druck. Durch den Siebkorb abfließendes Filtrat wird im Gehäuse aufgefangen und abgeführt. Bevor der Schlamm entwässert werden kann, muss er mit Polymeren konditioniert werden.

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Maßgebende Ziele sind der Umbau und die Erweiterung der Kläranlage Kleve-Salmorth zu einer energieautarken und klimaneutralen Kläranlage sowie die Produktion von pflanzenverfügbarem Phosphor mittels Errichtung einer innovativen Thermokompaktanlage. Der geplante Ausbau wird zu einer Optimierung in energetischer, ökonomischer und ökologischer Hinsicht beitragen.

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Niedrigerer Energieverbrauch für den Betrieb der Belüftungseinrichtung durch den Einsatz eines 2-straßigen Vorklärbeckens: Die Reduzierung des Gesamtstromverbrauchs liegt bei rund 3 kWh/(EW x a); die jährliche CO₂-Einsparung beträgt damit etwa 144 Tonnen CO₂/a

Erhöhter Ertrag nutzbaren Faulgases aus der Kompaktfaulungsanlage im Vergleich zu herkömmlicher Faulgastechnik 

Erzeugung und Eigennutzung von erheblichen Mengen thermischer und elektrischer Energie, damit Reduzierung des Fremdbezugs; Verstromung von Faulgas und Nutzung von Kraft-Wärme-Kopplung bzw. anfallender Abwärme führt zu jährlichen CO₂-Einsparungen für die Eigenstromnutzung von etwa
805 Tonnen CO₂/a.

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Verbesserung der Entwässerungseigenschaften aufgrund eines höheren Mineralisierungsgrades sowie eine Verringerung des Polyelektrolytbedarfs; damit insgesamt Reduzierung der Kosten der Klärschlammentwässerung/-verwertung

Entlastung thermischer Abfallbehandlungsanlagen aufgrund der eigenen, dezentralen Verwertung um die jährliche Menge von rund 7.425 Tonnen entwässertem Klärschlamm

Phosphorrecycling: Schonung der sich verknappeneden natürlichen Phosphor-Ressourcen

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Minderung der zu transportierenden Feststofffrachten um bis zu 90 % (nach Entwässerung 4.630 t/a, nach Trocknung
1.389 t/a, nach KSK-Anlage 735 t/a) 

Reduzierung der erforderlichen Klärschlammtransporte und des damit verbundenen CO₂-Ausstoßes; geringere Lärmbelästigung und Straßenverschmutzung sowie Abnutzung des Straßennetzes

Geringere Geruchsbelästigung durch Stabilisierung des Klärschlamms

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