Wir sind Ihr Spezialist für
Solare Schlammtrocknung
- Kompromisslose Qualität
- Effiziente Technik
- Weltweite Erfahrung
Was ist Klärschlamm und warum ist Klärschlamm Trocknung wichtig?
Klärschlamm entsteht als Abfallprodukt in Kläranlagen und enthält neben Wasser auch organische und anorganische Bestandteile. Die Trocknung von Klärschlamm ist ein kritischer Prozessschritt, der sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gründen von Bedeutung ist. Durch die Reduzierung des Wassergehalts wird das Volumen des Klärschlamms verringert, was die Kosten für Transport und Entsorgung senkt. Zudem ermöglicht die Trocknung die weitere Verwertung des Klärschlamms, beispielsweise als Dünger in der Landwirtschaft oder als Brennstoff in spezialisierten Anlagen.
KNOW HOW & Engineering
Die weltweit größte solare Schlammtrocknungsanlage in Nicaragua wurde durch uns ausgelegt und konzipiert. Unsere Verfahrenstechnik ist im Bereich der solaren Klärschlammtrocknung hinsichtlich der Effizienz, der Zuverlässigkeit und der einfachen Handhabung marktführend.
Trocknen mit der natürlichen Kraft der Sonne
Während konventionelle Schlammtrockner einen sehr hohen Energiebedarf aufweisen – über 800 kWh pro Tonne Wasserentzug -, benötigt das WendeWolf®-System nur 20-30 kWh elektrischen Strom. Den restlichen Energieanteil liefert die Sonne in Form von kostenloser Strahlungsenergie. Die Sonnenstrahlen erwärmen die Schlammoberfläche. Dies führt zur Erhöhung des Wasserdampfdrucks im Schlamm. Durch den Druckanstieg werden Wassermoleküle in die Umgebungsluft ausgetrieben. Auch in der Nacht und im Winter wird dem Schlamm Wasser entzogen – genau wie in der Natur, wenn eine Straße nach dem Regen trocknet. Natürlich geht das bei Sonnenschein viel schneller!
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Warum ist solare Schlammtrocknung so effizient?
Die wesentliche Energiequelle für den solaren Schlammtrockner ist die kurzwellige Strahlungsenergie der Sonne. Diese trifft durch die transparente Ge-bäudehülle auf die dunkle Schlammoberfläche und erwärmt diese. Durch diesen Temperaturanstieg steigt der Wasserdampfdruck im Schlamm an und treibt die Wassermoleküle in die darüberliegende Luftschicht aus.
In unseren Breiten entspricht die solare Strahlungsenergie pro Jahr einer Energiemenge von etwa 1000 bis 1200 kWh pro m² und Jahr. Damit lassen sich -rein rechnerisch- 1450 bis 1750 kg Wasser pro m² und Jahr verdunsten.
Energetische Untersuchungen an Gewächshäusern zeigen, dass pro m² Grundfläche etwa die Hälfte bis zwei Drittel dieses Potenzials ausgenutzt werden kann, also um 700 – 1200 kg Wasserentzug pro m² aktiver Trocknungsfläche; dies ist insbesondere auch abhängig von der gewählten Betriebsart der solaren Trocknungsanlage (Variabler oder gleichbleibender Eintrag des Filterkuchens).
Anforderungen an den Schlamm
Weltweit sind über 180 WendeWölfe installiert. Es hat sich gezeigt, dass eine Entwässerung des Schlammes auf einen TS-Gehalt um 20% zumeist eine kosteneffiziente Vorbehandlung darstellt.
Bei einem Schlammeintrag mit 5% TS und einem er-zielten Trocknungsgrad von 70% TS wird die ca. 5-fache Trocknungsfläche im Vergleich zum Schlammeintrag mit 20% TS und erzieltem Trocknungsgrad von 70% TS benötigt.
| Beispiel (A): Eintrag mit 5% TS | Werte |
|---|---|
| Trockenmasse | 500 Tonnen/a |
| Entwässerungsgrad | 5% |
| Eintrag Schlamm | 10’000 Tonnen/a |
| Ziel Trocknungsgrad | 70% |
| Entnahme Granulat | 715 Tonnen/a |
| Wasserverdunstung | 9’285 Tonnen/a |
| Beispiel (B): Eintrag mit 20% TS | Werte |
|---|---|
| Trockenmasse | 500 Tonnen/a |
| Entwässerungsgrad | 20% |
| Eintrag Schlamm | 2’500 Tonnen/a |
| Ziel Trocknungsgrad | 70% |
| Entnahme Granulat | 715 Tonnen/a |
| Wasserverdunstung | 1’785 Tonnen/a |
Wir empfehlen Folgendes:
Der Schlamm soll maschinell entwässert und stichfest sein. Für die Trocknung ist es unwichtig, ob die Vorbehandlung einen stabilisierten oder ausgefaulten Schlamm liefert. Für kommunale Klärschlämme haben sich Trockensubstanzgehalte ab 20% als ausreichend entwässert erwiesen, aber es werden z.T. Anlagen weit darunter betrieben.
Beim Eintrag von Flüssigschlämmen empfehlen wir Tests, damit die Granulatbildung beobachtet werden kann.
Der Schlamm sollte möglichst direkt vom Abwurf der Presse oder des Dekanters in die Halle geliefert werden, er soll keine längere Zeiten außerhalb der Trocknungshallen zwischengelagert werden. Bei längerer Zwischenlagerung besteht die Gefahr, dass der entwässerte Schlamm in einen anaeroben Zustand übergeht und sich dadurch nicht nur seine rheologischen Eigenschaften verschlechtern, sondern sich auch schlechte Gerüche entwickeln. Es sollte nicht mit ungelöschtem Kalk hygienisiert werden. Durch den hohen PH-Wert entstehen bei ausgefaultem Schlamm hohe Konzentrationen an NH³. Dies kann zu unzulässigen Emissionen führen.
Luftbewegung und Luftaustausch bei der Schlammtrocknung
Ohne Luftbewegung bildet sich an der Oberfläche eine feuchte Grenzschicht. Diese feuchte gesättigte Luftschicht führt zu einer Minderung der Verdunstungsleistung, was zu vermeiden ist. Deshalb ist es wichtig, das Klima und die Luftbewegung in den Trocknungshallen zu regeln.
Die Zuluft tritt durch seitliche Öffnungen in den Steh-wände ein. Die Abluft entweicht durch die Firstlüf-tungsklappen (Kamineffekt), denn feuchte warme Luft ist leichter als trockene. Die schräg nach unten blasen-den Rohrventilatoren (Wirbler) erzeugen einen Luft-strom an der Schlammoberfläche und unterstützen so den Trocknungsprozess zusätzlich.
Der Austausch der feuchten Innenluft gegen trockenere Außenluft wird durch die WendeWolf
Software geregelt. Dazu wird anhand der gemessenen Temperatur und der relativen Feuchte der Luftwassergehalt und das ideale Trocknungsklima ermittelt. Sobald ein einstellbarer Schwellwert überschritten wird, öffnet sich die Firstklappe und die leichtere feuchte Luft entweicht nach oben und zieht trockenere Luft durch die seitlichen Öffnungen nach.
Somit wird im Innenbereich der Trocknungshallen stets für ein ideales Klima gesorgt, die Wasserverdunstungsrate ist dadurch optimiert.
Zusatzheizung für Trocknungsanalgen
Je nach Art und Menge von Abwärme kann ein Zusatz-Heizungssystem integriert werden. Folgende Heizsysteme wurden schon von uns realisiert:
Bodenheizung
Steht viel Wärme zur Verfügung, kann damit die Bo-denplatte beheizt werden. Dazu werden zwischen die Armierung der Bodenplatte Kunststoffrohre verlegt. Eine gängige Heizungsart, die in großen Hallen weit verbreitet ist.
Durch die Sonneneinstrahlung wird der Schlamm von oben erwärmt, zusätzlich erwärmt die Fußbodenheizung den Schlamm von unten.
Je mehr Strahlung aber einfällt, desto wärmer wird der Schlamm von oben und desto weniger kann die Bodenheizung Wärme abgeben.
Im Winter ist deshalb eine Bodenheizung besonders effizient, meist ist dann aber wenig Abwärme vorhanden.
Das Temperaturniveau der Abwärme kann unter 50°C liegen.
Eine Fußbodenheizung nutzt die vorhandene Abwärme sehr effizient. Die Investitionskosten sind jedoch im Vergleich zu anderen Heizungsvarianten sehr hoch.
Hallenluftheizung
Eine Hallenluftheizung ist vorgesehen, wenn wenig Abwärme zur Verfügung steht, oder in Kombination mit einer Bodenheizung, wenn diese nicht die gesamte Abwärme ausnutzen kann. Durch die Hallenluftheizung wird warme Luft auf die Schlammoberfläche geblasen, der Schlamm wird so indirekt erwärmt. Die erwärmte Luft kann zudem mehr Wasser abtransportieren.
Die für die Verdunstungswärme notwendige Energie wird über die Luft dem Schlamm zugeführt, gleichzeitig geht ein Teil dieser zugeführten Wärme – speziell im Winter und nachts – über die Gebäudehülle verloren.
Eine Hallenluftheizung zeichnet sich durch hohe Flexibilität bei stark schwankender Abwärme, einfache Wartung und einer geringen Investition aus.
Strahlungsheizung
Dunkelstrahler werden mit Überschussfaulgas betrieben, die den Schlamm direkt erwärmen. Dunkelstrahler bestehen aus einem Gasbrenner und einem metallischen Rohr, in dem die Brenngase geführt werden.
Die Oberflächen dieser Dunkelstrahler erreichen etwa 250 °C und geben ihre Energie in Form von langwelliger Infrarotstrahlung ab.
Die sogenannten Dunkelstrahler sind als IR-Strahler in vielen Industriehallen in Betrieb. Die von Dunkelstrahlern emittierte Wellenlänge liegt im niedrigen Infrarotbereich. Sie besteht aus elektromagnetischen Wellen, welche ähnlich zu den Sonnenstrahlen nahezu verlustfrei die Atmosphäre durchdringen. Erst, wenn sie auf einen absorbierenden Körper treffen, in unserem Fall den Schlamm, wird die Strahlung absorbiert und erwärmt diesen Körper direkt.
Eine Heizung mit Dunkelstrahlern zeigt sich ähnlich zu einer Hallenluftheizung sehr flexibel, einfach zu warten und mit einer geringen Investition.
Schlamm wenden und fördern
Neben eines raschen Luftaustausches in der Halle ist es von Bedeutung, dass die an der Oberfläche bereits abgetrockneten Partikel möglichst schnell gegen die unten liegenden, feuchten ausgetauscht werden. Je öfter und intensiver die Oberfläche des feuchten Schlammpartikels mit ungesättigter Luft in Berührung kommt, desto größer wird die Verdunstungsrate.
Ein möglichst gleichmäßiges und häufiges Wenden des Filterkuchens ist für die Geschwindigkeit des Wasseraustrags von ausschlaggebender Bedeutung!
Der WendeWolf® wendet und durchmischt den aufgegebenen Filterkuchen gleichmäßig über die gesamte Hallenbreite durch. Somit erfolgt eine gute Durchlüftung des Trockengutes, der Wasseraustrag wird günstig beeinflusst und die Bildung von Gerüchen vermieden.
Die große Wendetrommel mit den patentierten Wendewerkzeugen garantiert dafür, dass ein Schlammbeet mit über 40 cm Schichtdicke gleichmäßig und zuverlässig gewendet wird. Dabei wird pro Wendevorgang das Trockengut um ca. 60 cm verschoben. Da diese Verschieberichtung frei wählbar ist, kann die Aufenthaltsdauer des Trockengutes über die Arbeitsrichtung des WendeWolf® bestimmt werden.
Somit ist es mit dem WendeWolf® möglich, die Trocknungsanlage im Chargen- oder im Durchlaufverfahren zu betreiben. Für den Wechsel zwischen diesen bei-den Betriebsvarianten sind keinerlei Veränderungen an der Trocknungsanlage notwendig.
Pro Durchgang wird der Schlamm so um ca. 60 cm von der Einfüll- zur Ausbringseite der Trocknungshalle versetzt. Die Durchsatzgeschwindigkeit des Schlamms durch die Trocknungshalle kann deshalb durch die Anzahl der Wendevorgänge bestimmt werden.
Anforderungen an den Schlamm
Weltweit sind über 180 WendeWölfe installiert. Es hat sich gezeigt, dass eine Entwässerung des Schlammes auf einen TS-Gehalt um 20% zumeist eine kosteneffiziente Vorbehandlung darstellt.
Bei einem Schlammeintrag mit 5% TS und einem er-zielten Trocknungsgrad von 70% TS wird die ca. 5-fache Trocknungsfläche im Vergleich zum Schlammeintrag mit 20% TS und erzieltem Trocknungsgrad von 70% TS benötigt.
| Beispiel (A): Eintrag mit 5% TS | Werte |
|---|---|
| Trockenmasse | 500 Tonnen/a |
| Entwässerungsgrad | 5% |
| Eintrag Schlamm | 10’000 Tonnen/a |
| Ziel Trocknungsgrad | 70% |
| Entnahme Granulat | 715 Tonnen/a |
| Wasserverdunstung | 9’285 Tonnen/a |
| Beispiel (B): Eintrag mit 20% TS | Werte |
|---|---|
| Trockenmasse | 500 Tonnen/a |
| Entwässerungsgrad | 20% |
| Eintrag Schlamm | 2’500 Tonnen/a |
| Ziel Trocknungsgrad | 70% |
| Entnahme Granulat | 715 Tonnen/a |
| Wasserverdunstung | 1’785 Tonnen/a |
Wir empfehlen Folgendes:
Der Schlamm soll maschinell entwässert und stichfest sein. Für die Trocknung ist es unwichtig, ob die Vorbehandlung einen stabilisierten oder ausgefaulten Schlamm liefert. Für kommunale Klärschlämme haben sich Trockensubstanzgehalte ab 20% als ausreichend entwässert erwiesen, aber es werden z.T. Anlagen weit darunter betrieben.
Beim Eintrag von Flüssigschlämmen empfehlen wir Tests, damit die Granulatbildung beobachtet werden kann.
Der Schlamm sollte möglichst direkt vom Abwurf der Presse oder des Dekanters in die Halle geliefert werden, er soll keine längere Zeiten außerhalb der Trocknungshallen zwischengelagert werden. Bei längerer Zwischenlagerung besteht die Gefahr, dass der entwässerte Schlamm in einen anaeroben Zustand übergeht und sich dadurch nicht nur seine rheologischen Eigenschaften verschlechtern, sondern sich auch schlechte Gerüche entwickeln. Es sollte nicht mit ungelöschtem Kalk hygienisiert werden. Durch den hohen PH-Wert entstehen bei ausgefaultem Schlamm hohe Konzentrationen an NH³. Dies kann zu unzulässigen Emissionen führen.
Geruchsbildung
Wird Klärschlamm oder entwässerter Filterkuchen ohne weitere Behandlung oder Belüftung gelagert, entstehen bekanntlich schlechte Gerüche.
Unsere jahrelange Erfahrung mit unterschiedlich vor-behandelten Schlämmen zeigt, dass mit dem Wende-Wolf-Verfahren während des Trocknungsvorgangs die Entstehung solcher schlechten Gerüche vermieden wird.
Dieses vorteilhafte Verhalten ist auf die vollflächige Belüftung des Schlamms während des Wendens zurückzuführen. Aerober Schlamm stinkt nicht! Nur wenn der Schlamm in einen anaeroben Zustand gerät, entstehen schlechte Gerüche.
Bei einem Betrieb nach unseren Angaben garantieren wir deshalb, dass eine Geruchsbildung durch den Trocknungsvorgang konsequent vermieden wird.