Zukünftige Klärschlammverbrennung der Stadtentwässerung Frankfurt am Main

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Klärschlammverbrennung

Zukünftige Klärschlammverbrennung der Stadtentwässerung Frankfurt am Main

Susanne Schmid

1. Istzustand der SEVA, Stand 2018 ...261

1.1. Verfahrenstechnische Kenndaten ...262

1.2. Aktuelle Emissionen der Klärschlammverbrennung ...262

2. Vorgehensweise für eine künftige Klärschlammbehandlung der Stadt Frankfurt am Main ...263

2.1. Grundsatzstudie für sieben Städte – Klärschlammbehandlung auf der grünen Wiese ...263

2.2. Machbarkeitsstudie für die Stadt Frankfurt am Main (2010 bis 2012) ...265

2.3. Weitere Vorgehensweise nach der Machbarkeitsstudie ...267

3. Aktueller Sachstand Faulschlammbehandlung ...267

4. Aktueller Sachstand Klärschlammtrocknung und -verbrennung ...268

5. Anlagenkonzeptionen für Klärschlammfaulung und Monoverbrennungsanlage, Stand 2018 ...268

6. Notwendige Anpassungen der ARA Sindlingen ...271

7. Ausblick ...271

8. Literatur ...271 Die Probleme der Klärschlammbehandlung und -entsorgung sind so alt wie die Ab- wasserreinigung selbst. Üblicherweise wird der Klärschlamm ausgefault und landwirtschaftlich verwertet oder deponiert. Bei Großstädten stellt sich die Frage nach einer anderweitigen Verwertung.

Frankfurt hat von jeher kein ausreichend großes landwirtschaftlich nutzbares Um- feld, um die in den Abwasserreinigungsanlagen anfallenden Schlammmengen als Dünger unterzubringen. Deponieraum steht auch nicht zur Verfügung. Daher fiel im Jahr 1973 die Entscheidung zum Bau einer zentralen Schlammentwässerungs- und -verbrennungsanlage (SEVA). Die direkte Verbrennung der Rohschlämme war für Frankfurter Verhältnisse das damals umweltschonendste und gleichzeitig kostengüns- tigste Verfahren, um den anfallenden Klärschlamm zu entsorgen. Zumal Sindlingen

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zur damaligen Zeit noch keine Faulung besaß und ein Neubau der dortigen Faulung notwendig geworden wäre. Eine Verbrennungsanlage in Niederrad zu bauen, war aus städtebaulicher Sicht nicht zielführend, da die Fläche für zukünftige Erweiterungen freigehalten werden sollte.

Die Stadtentwässerung Frankfurt am Main (SEF) betreibt seit 1981 eine Rohschlamm- Verbrennungsanlage mit drei Verbrennungslinien, die je zwei Tonnen Feststoff pro Stunde verarbeiten. Der Schlamm aus der Abwasserreinigungsanlage (ARA) Niederrad/

Griesheim wird über eine 11,5 km lange Schlammdruckleitung zur SEVA gepumpt und dort gemeinsam mit dem Schlamm der ARA Sindlingen behandelt. Nach einer Komplettsanierung der Altanlage und Erweiterung um eine vierte Verbrennungsli- nie mit einer Kraft-Wärme-Kopplung ging die Anlage 1996/1997 wieder in Betrieb.

Es dürfen maximal drei Öfen gleichzeitig betrieben werden. Mit der erneuerten Kraft-Wärme-Kopplung ist eine effizientere Energienutzung erreicht worden. Wei- tere Anpassungen waren aufgrund der Änderung der 17. BImSchV vom 23.02.1999 notwendig, weil die Quecksilberkonzentration im Rauchgas online gemessen werden musste und der Tagesmittelwert auf 0,03 mg/Nm³ bzw. der Halbstundenmittelwert auf 0,05 mg/Nm³ reduziert wurde. Für diese Umsetzung gab es keine Übergangsfristen. Es stellte sich die Frage, mit welchem Verfahren die Werte eingehalten werden könnten.

Es fanden diverse Vorversuche mit der damaligen erweiterten SEVA statt. Es zeigte sich, dass weitere bauliche Anpassungen notwendig waren. Aufgrund der kompakten Bauweise der Anlage musste bei der Anpassung der Füllkörperwäscher zugunsten eines Ringstrom-Adsorbers weichen. Die Umstellung im laufenden Betrieb stellte sich als eine besondere Herausforderung dar. Die Qualität des Rauchgases nach dem Wäscher-System hatte noch eine hohe Säureaggressivität. Dadurch kam es bei den ersten Adsorbern im stärkeren Maße zu Korrosionserscheinungen. Mit Hilfe von Hochschulen und Fachfirmen wurde ein Kunststoffmaterial bzw. eine Beschichtung des Stahlmantels gefunden, das sowohl den Anforderungen des Rauchgases als auch dem brandschutztechnischen Aspekt standhielt, denn der Adsorber war zur Absicherung für auftretende Emissionsspitzen an Quecksilber mit Schwefel-dotierter Aktivkohle gefüllt.

Bild 1:

SEVA Sindlingen

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In den letzten Jahren standen stets Sanierungen an, u.a. Austausch der Schwarzstahl- tanks für Natronlauge und Ammoniakwasser, Erneuerungen der Vollentsalzungs- anlage, Umbau von zwei Linien bei der Automatisierungstechnik (A 120 SPS auf

@250 SPS). Auch Optimierungen bei der Waschwasseraufbereitung zwecks Einhaltung des Grenzwertes für abfiltrierbare Stoffe waren notwendig.

Es sind nur einige Maßnahmen der letzten Jahrzehnte aufgeführt. Generell lebt eine Anlage von laufenden Optimierungen und Anpassungen, die jedoch stets zeitaufwändig sind. Denn durch die Einstufung der SEVA als BImSchV-Anlage sind Genehmigungs- und Anzeigeverfahren nach § 15 bzw. §16 BImSchV notwendig. Außerdem können im Vergleich zu Abwasserreinigungsanlagen Versuche nicht einfach so gestartet werden.

Mit bald vierzig Jahren Laufzeit ist eine komplette Erneuerung dringend notwendig.

Denn manches Ersatzteil gibt es nicht mehr am Markt zu kaufen. Die Instandhaltung und -setzung wird zeit- und kostenintensiv. Wenn neue gesetzliche Anforderungen kommen würden, sind diese nicht so ohne weiteres durchzuführen, um den Stand der Technik weiterhin zu halten. Bestandsschutz gibt es nicht. Die jetzige Anlage entspricht den gesetzlichen Anforderungen seit 1981, so dass sie bis zum heutigen Tag dem Stand der Technik entspricht.

1. Istzustand der SEVA, Stand 2018

Nach der Behandlung des Schlammes in der Schlammbelüftungsanlage, um die ge- ruchsintensiven Stoffe auszustrippen, folgt die Entwässerung über Zentrifugen mit Zuga- be von Flockungsmittel auf 25 bis 28 % Trockenrückstand (TR). Die restliche Trocknung erfolgt in Etagen des Wirbelschichtofens von LURGI bevor der Schlamm im Wirbelbett bei 830 °C verbrannt wird. Die heiße Abluft wird durch einen Abhitzekessel geleitet,

Schlammentwässerung Schlammverbrennung Abhitzenutzung

Entstaubung Rauchgaswäsche Waschwasserreinigung Bild 2: Schematischer Verlauf des Prozesses, von der Entwässerung bis zur Waschwasserreini-

gungsanlage [1]

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um daraus Dampf für den Betrieb eines Dampf-Turbogenerators zur Erzeugung von 2,5 MW Strom zu gewinnen. Der erzeugte Strom wird in der SEVA und ARA für eigene Zwecke genutzt. Über einen Wärmetauscher wird vorgewärmte Frischluft für die Ver- brennung weiter erhitzt. Weitere Schritte sind die Entstaubung über Elektrofilter und die nasse Rauchgaswäsche mit Venturi- und Radialstromwäscher und mit anschließendem Ring-Adsorber gefüllt mit Schwefel-dotierter Aktivkohle. Die gereinigten Rauchgase verlassen nach Passieren einer Emissionsmessstrecke die Anlage über den Kamin. Zu behandelndes Waschwasser wird gemäß dem Stand der Technik aufbereitet und der ARA Sindlingen zugeführt.

1.1. Verfahrenstechnische Kenndaten

Frischschlammmenge: etwa 1.500.000 m³ pro Jahr

Durchsatz: 150 t Trockensubstanz (TS) pro Tag

bzw. 40.000 t TS pro Jahr

Zentrifugen-Leistung: 4 x 100 m³ pro Stunde Asche zur Wiederverwertung: etwa 10.000 t pro Jahr

erzeugte Energie: etwa 17 Millionen kWh pro Jahr erzeugte Dampfmenge: etwa 80.000 t pro Jahr

Verbrennungskapazität: 2,0 t Feststoff pro Stunde und Ofen Verbrennungstemperatur: 830 °C

1.2. Aktuelle Emissionen der Klärschlammverbrennung

Tabelle 1: Ergebnisse einzelner Emissionsparameter aller in Betrieb befindlicher Linien (Daten von 2017)

Grenzwerte Ausschöpfung

Parameter Einheit (Halbstunden-/ mittlerer Grenzwert Tagesmittelwert) Betriebswert (Tagesmittelwert)

%

Schwefeloxide mg/m³ 200 / 50 3,8 7,7

Stickoxide mg/m³ 400 / 200 161 81

Kohlenmonoxid mg/m³ 100 / 50 6,6 13

Gesamtkohlenstoff mg/m³ 20 / 10 0,60 6

Staub mg/m³ 30 / 10 0,70 7

Salzsäure mg/m³ 60 / 10 0,78 7,8

Ammoniak mg/m³ 15 / 10 0,13 1,3

Quecksilber mg/m³ 0,05 / 0,03 0,0019 6,3

Dioxine/Furane ng TE/m³ 0,1 0,0022 2,2

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2. Vorgehensweise für eine künftige Klärschlammbehandlung der Stadt Frankfurt am Main

Die jetzige SEVA ist aufgrund Ihres Alters zu ersetzen. Erste Überlegungen dazu wurden in den Jahren 2009 bis 2010 durch eine gemeinsame ortsunabhängige Grundsatzstudie angestellt. Es waren die Randbedingungen für die nächsten sieben bis zehn Jahre abzu- klären. Denn so lange dauert der Planungshorizont einschließlich Genehmigungsphase und Bau. Es standen wichtige Fragen im Raum, z.B.:

• Veränderungen der rechtlichen Vorgaben?

• Stand der Technik der Behandlung nach dem Auslauf der ARA?

• Möglichkeiten der Energiegewinnung und steuerliche Förderungen?

• Ökologische Gesamtbetrachtung unterschiedlicher Varianten?

• Ökonomische Gesamtbetrachtung unterschiedlicher Varianten?

Da nicht nur die Stadt Frankfurt am Main vor der Fragestellung zur „Zukunft der Klärschlammbehandlung?“ stand, wurde gemeinsam mit sechs Städten (Augsburg, Karlsruhe, Stuttgart, Mannheim, München, Zürich) eine Grundsatzstudie erstellt. Jede Stadt brachte ihre Gesichtspunkte mit ein.

2.1. Grundsatzstudie für sieben Städte – Klärschlammbehandlung auf der grünen Wiese

Für die Bewertung der Rahmenbedingungen mussten einschlägige Gesetze und Ver- ordnungen wie WHG, BImSchG, TA-Luft, KrW-/AbfG, EEG, BBodSchG, etc., und die aktuellen Entwicklungen auf dem Energiemarkt betrachtet werden. Damit jede Stadt die Studie als Ausgangsbasis für ihre weiteren Überlegungen nehmen konnte, wurden folgende Randbedingungen für die Grundsatzstudie definiert:

• Standortunabhängigkeit,

• Klärschlammaufkommen 30.000 t TS pro Jahr mit einem Glühverlust von 70 %,

• Faulzeit 20 Tage (mesophil) bzw. 13 Tage (thermophil),

• Definition von üblichen Klärschlammparametern,

• Planungshorizont 10 Jahre,

• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 20 Jahre und

• Sensitivitätsanalyse für wesentliche Parameter.

Für die Bewertungsmatrix der in Frage kommenden Verfahrenskombinationen wurden folgende wesentliche Kriterien erarbeitet:

• Stand der Technik, Vor- und Nachteile der Verfahren,

• Entsorgungssicherheit,

• Möglichkeiten der Energienutzung,

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• Flexibilität für zukünftige Entwicklungen,

• Wirtschaftlichkeit (Investitionskosten und Betriebskosten),

• Umwelteinwirkungen mit medienübergreifenden Ansatz und

• Erstellung von Stoff- und Energiebilanzen.

Bei der Grundsatzstudie wurden letztendlich folgende fünf Varianten herausgearbeitet und bewertet:

Variante 1:

Entwässerung Klärschlamm – Monoverbrennung Variante 2:

Entwässerung Klärschlamm – Trocknung – Monoverbrennung Variante 3:

Klärschlammfaulung – Entwässerung Faulschlamm – Monoverbrennung Variante 4:

Klärschlammfaulung – Entwässerung Faulschlamm – Trocknung – Monoverbrennung

Variante 5:

Klärschlammfaulung – Entwässerung Faulschlamm – Transport – Mitverbrennung

Variante 3 wurde bei der weiteren Betrachtung ausgeschlossen, da aufgrund des gerin- geren Heizwertes im Faulschlamm zusätzlich Energie bei der Verbrennung notwendig wird. Die restlichen vier Verfahren wurden mit einer definierten Bewertungsmatrix geprüft. Schwerpunkte waren

• gesetzliche Rahmenbedingungen,

• Technik mit den Unterpunkten Komplexität der Anlage, Größe/Flächenbedarf, Möglichkeit der Phosphorrückgewinnung,

• Betrieb mit Betrachtung von Personalaufwand für Überwachung und Wartung, Betriebssicherheit, Betriebsmittelverbrauch, Energieverbrauch, Rückkopplung auf bestehende Abwasserbehandlung, Entsorgungsmengen, Entsorgungssicherheit,

• Ökonomie mit Investitions-, Betriebskosten und Preisabhängigkeiten (Sensitivi- tätsanalyse) und

• Ökologie mit der Methode der Ökobilanz, d.h. positive Wirkungen durch Einspa- rungen und Substitutionseffekt sowie negative Wirkungen durch Verbräuche und Emissionen.

Nach erfolgter Auswertung aller Bewertungspunkte war die Variante 4 mit Klär- schlammfaulung, Klärschlammentwässerung und -trocknung und Monoverbrennung die günstigste Verfahrenskombination. Gepunktet hatte die Variante mit

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• hoher Betriebs- und Entsorgungssicherheit,

• der besten energetische Nutzung durch internen Verbund der Verfahren,

• besserer Ökobilanz als die Varianten mit Mitverbrennung,

• den günstigsten Gesamtkosten je Tonne Klärschlamm,

• hoher Flexibilität für zukünftige Entwicklungen und

• geringer Kostensensitivität.

2.2. Machbarkeitsstudie für die Stadt Frankfurt am Main (2010 bis 2012)

Um für die SEF die passende Lösung zu finden, musste die Grundsatzstudie auf Frankfurter Verhältnisse angepasst werden. Generell konnte die Grundsatzstudie für ähnlich große Anlagenbetreiber als Ausgangsbasis dienen. Diese sogenannte Machbar- keitsstudie folgte direkt im Anschluss an die Grundsatzstudie. Wichtige Punkte bei der Anpassung, die für die Stadtentwässerung eine entscheidende Bedeutung haben, sind:

• die Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten,

• die räumliche Integration in bestehende ARA Sindlingen,

• die Wechselwirkungen mit dem Abwasserreinigungsprozess,

• die Flächenverfügbarkeit,

• die Realisierungsschritte und der Zeitbedarf,

• die Kosten und

• die Variante Faulung in Niederrad/Verbrennung in Sindlingen.

Anhand dieser Auflistung ist ersichtlich, dass die erste Studie dem Grunde nach eine Entscheidung für eine geänderte Verfahrensweise herbeigeführt hat, jedoch die Ört- lichkeiten und die Integration in die bestehende Gegebenheiten der Abwasserreini- gungsanlagen noch zu entscheiden sind. Zudem kamen noch weitere Fragestellungen auf, dies es zu klären gab.

• Höhere Energieausnutzung durch Kombination Faulgasnutzung/Blockheizkraft- werk/Dampfturbine mit Abwärme aus Verbrennung?

• Integration in Abwasserreinigung der ARA Sindlingen machbar?

• Welches ist die optimalste Fläche auf dem Gelände der ARA Sindlingen, die zur Verfügung steht?

• Könnte die bestehende Genehmigung der SEVA ggfs. mitbenutzt werden?

• Um wie viel reduziert sich die Verbrennungskapazität gegenüber dem Bestand Rohschlammfaulung?

• Hohe Entsorgungssicherheit bei gleichzeitig bestmöglicher Energieausnutzung durch Verfahrensverbund?

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• Hohe Flexibilität für zukünftige Entwicklungen (Phosphor-Rückgewinnung aus der Asche) für die Frankfurter Anlage?

• Weiterhin wirtschaftlichste Lösung?

• Ist eine schrittweise Realisierung möglich und sinnvoll?

• Ist der Zeitbedarf bis zur letzten Maßnahme kleiner als zehn Jahre?

• Kostenschätzung: > 100 Millionen EUR?

• Investitions- und Folgekosten gedeckt im Gebührenhaushalt?

• Bestätigung des Ergebnisses Vorzugsvariante der Grundsatzstudie = Ergebnis der Machbarkeitsstudie?

Bild 3:

Gelände der ARA/SEVA Sind- lingen

Bild 4: Flächenausnutzung auf der ARA Sindlingen

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Für die SEF bedeutet diese Studie die Möglichkeit der Neukonzeption der Klärschlamm- behandlung mit schrittweiser Realisierung, d.h. von der Rohschlammverbrennung und deren Problematiken zu dem in Deutschland/Europa weit verbreiteten Standardver- fahren Klärschlammfaulung und –Verbrennung. Wichtig zum damaligen Zeitpunkt war auch eine flexible Planung der Verbrennung hinsichtlich der zu berücksichtigenden und anstehenden aktuellen, noch offenen Entwicklungen wie den gesetzlichen Regelungen zum Phosphor-Recycling, dem Verbot der landwirtschaftlichen Klärschlammverbrin- gung, der Monoverbrennung mit nachgelagerter Deponierung, der Marktentwicklung der Klärschlammnutzung als Dünger, Klärschlamm als Rohstoffersatz/Substitution anstelle phosphorhaltigem Erz, die Preisentwicklung für Mitverbrennung und ob die Mitverbrennung ausgeschlossen würde.

2.3. Weitere Vorgehensweise nach der Machbarkeitsstudie

Nach Abschluss der Machbarkeitsstudie wurde die Planungsphase begonnen. Erster Schritt war die Vorbereitung des Ausschreibeverfahrens für die Planungsleistung nach internen Zu- und Abstimmungen der Gremien. Es wurde entschieden zuerst die Klärschlammfaulung mit ihren Nebenanlagen und zeitversetzt die Faulschlamm- verbrennung mit Trocknung zu planen. Im Verbrennungsprojekt soll parallel eine Marktanalyse mitgeführt werden, um stets die Preisentwicklung der Klärschlamm- entsorgung bewerten zu können. Generell gilt es, die Anlagen im Preisvergleich zu kommerziellen Betreibern zu stellen.

Begonnen wurde mit dem damals zweistufigen VOF-Verfahren für die Planungsleistung unter Einbeziehung der Studien. Die Vertragserstellung für dieses große Projekt war zeitaufwändig. Die Beauftragung der Planungsgemeinschaft erfolgte am 31.03.2014.

Vorplanung und Entwurfsplanung sind erstellt. Momentan ist die Genehmigungspla- nung in Bearbeitung.

Analog wurde beim Teilprojekt Faulschlammverbrennung mit Trocknung verfahren.

3. Aktueller Sachstand Faulschlammbehandlung

Die Vorplanung (Teilprojekt Faulung) wurde 2015 fertiggestellt. Die Entwurfsplanung ist seit Frühjahr 2018 zur Prüfung beim Revisionsamt der Stadt Frankfurt am Main.

Parallel werden die Antragsunterlagen für die Genehmigungsphase erstellt. Es ist angedacht, den Genehmigungsantrag bis Ende 2018 eingereicht zu haben. Die Dauer der Genehmigungsphase wird mit einem Jahr angesetzt. Die Ausführungsplanung mit Ausschreibung und Vergabe findet nach heutigem Kenntnisstand bis 2021 statt, jedoch in Abhängigkeit der Genehmigungsphase, so dass die Inbetriebnahme bis 2024 erfolgen soll. Die Kostenberechnung beläuft sich auf 165 Millionen EUR brutto, wovon etwa 50 % auf Bau, 25 % auf Maschinentechnik und 12 % auf Elektro- und Leittechnik fallen.

Die Genehmigungsbehörde als auch das Revisionsamt wurde von Anfang an mit einbe- zogen, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten, u.a. war ein Scoping-Termin, eine vorgezogene Öffentlichkeitsbeteiligung vor der Einreichung der Genehmigungs- unterlagen notwendig. Erfahrungsgemäß können laut Regierungspräsidium im Vorfeld schon Anregungen und Wünsche der betroffenen Gruppen berücksichtigt werden.

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Die Zusammenstellung der Genehmigungsunterlagen ist zeitaufwändig. Alle Umwelt- medien und Gesetzgebungen sind entsprechend deren Vorlagen abzuarbeiten. Deshalb sind Datenaufnahmen (z.B. Fauna, Tiere, etc.) schon von Anbeginn der Vorplanung durchzuführen. Der Scoping-Termin als Orientierungstermin ist dabei sehr hilfreich.

Durch die enge Bebauung im Rhein-Main-Gebiet spielen die verschiedenen Immissi- onen eine wichtige Rolle, so z.B. Geruch.

Die SEF versucht alle möglichen Punkte der Genehmigungsplanung vorausschauend abzuhandeln, um eine zeitnahe Genehmigung für die Anlage zu bekommen.

4. Aktueller Sachstand Klärschlammtrocknung und -verbrennung

Nach erfolgtem VOF-Verfahren in Analogie zur Faulschlammbehandlung wurde das Ingenieurbüro im Sommer 2016 beauftragt. Die Vorplanung wird Ende 2018 fertiggestellt. Es zeigt, dass eine gemeinsame Erarbeitung der Verfahrensschritte zu intensiven Diskussionen führt. Ein wesentlicher Punkt im Stadium der Vorplanung war auch die Betrachtung und Bewertung neuer Behandlungsverfahren auf ihre Anwendbarkeit für die SEF, z.B. Hydrothermale Karbonisierung, Pyreg-Verfahren oder Pyrolyse.

Weitere Punkte waren die Anzahl der Straßen und deren Größe, Revisionszeiten, Trocknungsverfahren und Rauchgasreinigungsverfahren. Der Bevölkerungszuwachs der Stadt Frankfurt am Main und das Umland spielt im Hinblick auf die Größe der Anlage und deren Vorhaltung von Reserven eine wichtige Rolle.

Bei der Errichtung einer Neuanlage im Ballungsraum Rhein-Main spielt für die Stadt Frankfurt am Main auch die Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle. Deshalb wird in diesem Projekt für die Entscheidung eigene Anlage oder Entsorgung durch Dritte eine kontinuierliche Marktbeobachtung durchgeführt. Die Entscheidung erfolgt nach Fertigstellung der Entwurfsplanung und Vorprüfung aller Genehmigungsaspekte einschließlich Umweltverträglichkeitsprüfung.

Die aus der Vorplanung herausgearbeitete Vorzugsvariante wird in der Entwurfspla- nung weiter bearbeitet. Ziel ist bis Ende 2019 die Entwurfsplanung fertigzustellen. Die Genehmigungsphase wird vermutlich 1 bis 1,5 Jahre dauern, so dass nach dreijähriger Bauzeit mit einer Inbetriebnahme Ende 2024/Anfang 2025 gerechnet wird.

Der momentane Kostenrahmen liegt bei rund 100 Millionen EUR brutto (hochgerech- net bis Ende 2024). Die Kostenverteilung wird mit etwa 39 % Bau, 45 % Maschinen- technik und 16 % Elektro/Leittechnik angenommen.

5. Anlagenkonzeptionen für Klärschlammfaulung und Monoverbrennungsanlage, Stand 2018

Für die Umstellung der derzeitigen Monoverbrennungsanlage von Rohschlamm auf Faulschlamm werden für die Faulung zukünftig vier Faulbehälter á 10.000 m³ gebaut.

Der Rohschlamm wird mit Zentrifugen auf etwa 6 % TS voreingedickt und nach der

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Faulung wie bisher auf etwa 30 % TS entwässert. Energiemäßig wird das Faulgas zur Energie- und Wärmegewinnung genutzt. Mit einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird Strom und Wärme erzeugt. Im Notfall kann über Heizkessel zusätzlich Wärme bereit- gestellt werden. Gasspeicher (Niederdruck) dienen einem gleichmäßigen Betrieb. Die Wärme wird für den Faulprozess und die Prozesswasserbehandlung des Zentrats der Entwässerung des Faulschlammes eingesetzt. Darüber hinaus wird Wärme zwischen den Anlagen (Faulung und Verbrennung) ausgetauscht, um die Energieeffizienz weiter zu optimieren. Die Prozesswasserbehandlung ist als Vorbehandlung des Zentrats vor dessen Einleitung in die ARA Sindlingen notwendig. Angedacht ist eine Deammoni- fikationsanlage / klassische Nitrifikation-Denitrifikationsanlage. Für eine minimale Abluftbelastung (Geruch) sind Abluftbehandlungsanlagen für geruchsintensive und geruchsärmere Prozesse vorgesehen.

Um zukünftigen Optimierungen und gesetzlichen Anpassungen gerecht zu werden, werden diverse Anpassungsmöglichkeiten vorgesehen, z.B. Biomethangasaufbereitung, etc.

Mit der Klärschlammfaulungsanlage wird die Entsorgungssicherheit der Abwasser- behandlung erhöht. Im Gegensatz zum jetzigen Rohschlamm ist Faulschlamm ein transportfähiges Produkt für die weitere Verwertung außerhalb der SEF in Notfällen.

Je nach Ablauf der Bauausführungen kann der Faulschlamm vorübergehend über Dritte entsorgt oder ggfs. in der SEVA verbrannt werden, bis die neue Verbrennungsanlage steht.

Prozesswasserbehandlung

Abluftbehandlung mit Biofiltern

Schlammentwässerung mit Zwischenspeicher

Schlammfaultürme mit Maschinenhaus

Gasspeicher

Energiezentrale mit BHKW

Bild 5: 3-D Darstellung der Schlammfaulungsanlage

Die neue Schlammverbrennungsanlage wird direkt an die Klärschlammfaulungsanlage gebaut, so dass der entwässerte Schlamm direkt in die Verbrennungsanlage zur Trock- nung gegeben werden kann. Dies ist die definierte Schnittstelle der beiden Planungen.

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Bei der Variantenbetrachtung in der Vorplanungsphase des Projektes Monoverbren- nungsanlage wurden die Anzahl der Linien, die Schlammspeicherung, eine Teilent- sorgung durch Dritte sowie der Anlagendurchsatz als wesentliche Punkte abgeglichen.

Von den fünf betrachteten Varianten ging als technische Vorzugsvariante eine Anlage mit zwei Linien hervor. Ausschlaggebende Kriterien waren:

• Fremdentsorgung, wenn benötigt, nur als Notfalllösung (z.B. alle fünf Jahre) jedoch nicht als Regelfall,

• Entsorgung von Schlamm während der Revisionszeiten mit einer Linie weiterhin gesichert,

• gesicherte Schlammentsorgung auch bei kurzzeitigen unvorhergesehenen Stillstän- den einer Linie (u.a. durch Schlammspeicherung) und

• größtmögliche Flexibilität um Jahresschwankungen im Schlammaufkommen zu kompensieren.

Im Verfahrenskonzept vorgesehene Verfahrensschritte sind die thermische Trock- nung des Faulschlammes, Verbrennung mit stationärer Wirbelschicht, Kessel mit Wärmerückgewinnung und Rauchgasreinigung. Die Asche steht für die Phosphor- Rückgewinnung zur Verfügung. Es ist momentan nicht angedacht, dies in Eigenregie zu realisieren.

Bild 6: Anbindung der Monoverbrennungsanlage an die Faulungsanlage (lila Fläche)

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6. Notwendige Anpassungen der ARA Sindlingen

Durch diese Erweiterungen und Änderungen des Klärschlammbehandlungsverfahrens sind auf Seiten der ARA Anpassungen notwendig. Einige Punkte werden beispielhaft erwähnt, um sich bewusst zu machen, dass neben diesen projektbezogenen Planungs- und Bautätigkeiten gleichzeitig weitere Baumaßnahmen angestoßen werden müssen, die notwendig sind.

Im Vorfeld wurde ein Masterplan für das Betriebs-, Werkstatt- und Lagergebäude erstellt, um die zukünftige Verfahrensführung und Instandhaltung mit eigenem Personal optimal zu nutzen. Dazu gehört auch die Lagerhaltung. Dieser Bereich soll zentral angesiedelt sein und möglichst wenig Fläche verbrauchen. Diese Bautätigkeit ist im Vorfeld abzuschließen.

Die Zubringerstraße zur ARA Sindlingen bedarf einer dringenden Erneuerung mit ergänzenden Ausweichflächen für LKW-Verkehr.

Die Stromversorgung während der Bauzeit als auch in Anbetracht der zusätzlichen Stromverbraucher ist sicherzustellen. Durch das Alter der Anlage werden so Erneue- rungen und Sanierungen miteinander verbunden.

7. Ausblick

Die Genehmigung der Klärschlammfaulung nach BImSchG und WHG und die Ver- brennungsanlage nach BImSchG stehen an. Bei beiden Anlagen wird die neue gesetzliche Herausforderung der Phosphor-Rückgewinnung mitbetrachtet. Voraussichtlich wird für die SEF der Weg der Phosphor-Rückgewinnung aus der Asche durch Dritte erfolgen. Die Weiterentwicklung EEG-Umlage für Stromgewinnung wird ein wesentlicher Punkt bei der weiteren Planung als auch bei der Kostenbetrachtung werden.

Die neue TA Luft wird hinsichtlich neuer Grenzwerte bei den Emissionen im Abgas aus Klärschlammverbrennungsanlagen und auch bei Geruch weitere Anpassungen im Planungsprozess erfordern.

Dies sind nur einige Beispiele, die eine Planung anspruchsvoll machen. Von beiden Parteien wird eine hohe Flexibilität und Anpassung verlangt, um die Schwierigkeiten der vertraglichen Abdeckung aller Eventualitäten gerecht zu werden. Die daran an- schließende bauliche Umsetzung in der heutigen Zeit hat mit einer Unwegsamkeit bei der Preisentwicklung zu kämpfen. Die SEF als zukünftiger Betreiber der Anlagen hat sich schon jetzt mit der Nachwuchsgewinnung und Weiterbildung zu befassen, um die Inbetriebnahme und einen sicheren Weiterbetrieb zu gewährleisten.

8. Literatur

[1] Stadtentwässerung Frankfurt am Main: Broschüre Rein in den Main (Hrsg.), 2018

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Ansprechpartner

Dr. rer. nat. Susanne Schmid

Stadtentwässerung Frankfurt am Main Abteilungsleitung

Goldsteinstraße 160

60528 Frankfurt am Main, Deutschland +49 69 212 32601

susanne.schmid@stadt-frankfurt.de

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Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Olaf Holm, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, Peter Quicker, Stefan Kopp-Assenmacher (Hrsg.):

Verwertung von Klärschlamm

ISBN 978-3-944310-43-5 Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH

Verlag: Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH • Neuruppin 2018 Redaktion und Lektorat: Dr.-Ing. Olaf Holm, Elisabeth Thomé-Kozmiensky, M.Sc.

Erfassung und Layout: Janin Burbott-Seidel, Ginette Teske, Roland Richter, Sarah Pietsch, Cordula Müller, Gabi Spiegel

Druck: Beltz Grafische Betriebe GmbH, Bad Langensalza

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