ZUVERLÄSSIGE KLÄRSCHLAMMVERWERTUNG

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RASCHKA ENGINEERING - Wirbelschichtverbrennungsanlagen

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KLÄRSCHLAMMVERWERTUNG

Zukunftssichere Lösung durch den Know-how Verbund von Raschka Engineering und Standardkessel Baumgarte

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Die Vorteile des sludge2energy-Verfahrens

Effiziente aufeinander abgestimmte Kombination von Klärschlammtrock- nung und thermischer Klärschlammverwertung im Wirbelschichtofen Eine hohe Bandbreite an kommunalen Klärschlämmen ist durch effiziente Energienutzung ohne externe Energiezufuhr thermisch autark verwertbar

Individuelle Planungen und Anpassung an standortspezifische Rahmenbedingungen

Kompakter, modularer und funktionaler Aufbau mit geringem Platzbedarf

Mit dem sludge2energy Verfahren ist eine gesicherte thermische Verwer- tung der aufkommenden Klärschlammmengen dauerhaft möglich. Das sludge2energy-Verfahren soll Klärschlamm energieautark verwerten und basiert auf der Kombination eines Schlammtrockners und einer

anschließenden Verbrennung im Wirbelschichtofen.

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Phosphorrückgewinnung Glatt PHOS4green / Seraplant Verfahren

info@sludge2energy.de

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Klärschlammtrocknung

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Rahmenbedingungen

Genehmigungsrechtliche Aspekte für die thermische Klärschlammverwertung am Standort Halle-Lochau

Harald Plank, Sonja Wiesgickl und Thomas Roitzsch

1. Standort der Anlage ...80

2. Anlagenkonzept der Klärschlammverbrennung Halle-Lochau ...81

2.1. Klärschlammtrocknung ...82

2.2. Wirbelschichtverbrennung ...83

2.3. Energieverwertung ...84

2.4. Rauchgasreinigung ...84

2.5. Anlagendaten ...84

3. Genehmigung nach Bundes-Immissionsschutzgesetz ...85

3.1. Genehmigungsrechtliche Einordnung ...86

3.2. Genehmigungsverfahren...87

3.3. Lärm ...89

3.4. Luftschadstoffe und Emissionen ...89

3.5. Weiteres Vorgehen ...90

4. Phosphorrückgewinnung ...90

5. Zusammenfassung ...91

6. Literatur ...92 Die am 3. Oktober 2017 in Kraft getretene Abfallklärschlammverordnung (AbfKlärV) soll die bodenbezogene Verwertung der Klärschlämme in der Landwirtschaft weiter reduzieren und die Phosphorrückgewinnung steigern. Zudem macht sowohl die Neufassung des Düngegesetzes als auch die der Düngemittelverordnung den land- wirtschaftlichen Klärschlammeinsatz fast unmöglich. Außerdem verpflichtet die Neuordnung der AbfKlärV zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm bzw.

Klärschlammasche. Die Pflicht zur Phosphorrückgewinnung greift ab den 01.01.2029 für Abwasserbehandlungsanlagen mit einer Ausbaugröße ab 100.000 Einwohnerwerten (EW) und ab den 01.01.2032 für Anlagen mit einer Größe ab 50.000 EW [1].

Vor allem stark ländlich geprägte Regionen, wie Sachsen-Anhalt, stehen demzufolge vor einer Neuausrichtung ihrer bisher praktizierten bodenbezogenen Klär- schlammverwertung. Langfristig wird die novellierte Abfallklärschlammverordnung zu einem verstärkten Ausbau der thermischen Klärschlammverwertung führen.

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Nach aktuellen Schätzungen wird die Menge des Klärschlamms zur Monoverbrennung bis zum Jahr 2032 auf über 1,2 Millionen Jahrestonnen ansteigen [2]. Die aktuellen Verbrennungskapazitäten decken nur etwa die Hälfte dieser Mengen ab. Demzufolge verstärken sich auch die Bemühungen für Strategien zur Rückgewinnung von Phosphor aus dem Klärschlamm.

Im Jahr 2016 wurden in Sachsen-Anhalt 57.775 Tonnen Klärschlamm (Trockenmasse) aus den Kläranlagen entsorgt. Seit 2013 ist die direkt in der Landwirtschaft verwertete Klärschlammmenge zurückgegangen. Insgesamt wurden etwa 70 % des im Jahr 2016 entsorgten kommunalen Klärschlamms einer stofflichen Verwertung (Landschafts- bau, Landwirtschaft, Kompostierung und sonstige stoffliche Verwertung) zugeführt.

Lediglich 30 % des gesamten Klärschlammaufkommens wurde in Mit- bzw. Monover- brennungsanlagen thermisch behandelt. [8]

In den kommenden Jahren wird die bodenbezogene Klärschlammverwertung in Sachsen-Anhalt weiter unter zunehmendem Druck stehen. Im Jahr 2015 hat die Verschärfung der geltenden Grenzwerte der novellierten Düngemittelverordnung (DüMV) zu einem Rückgang der Verwertung von Klärschlamm in der Landwirt- schaft und Landschaftsbau geführt. Die Begrenzung der Stickstofffrachten auf 170 kg N/ha*a, verlängerte Sperrzeiten für die Ausbringung von Dünger, Konkurrenz zwischen unterschiedlichen Düngemitteln wie Gärresten, Gülle und Klärschlamm sowie die neuen Anforderungen zur Abbaubarkeit von synthetischen Polymeren wird die aktuelle praktizierte Klärschlammentsorgung in Sachsen-Anhalt kurzfristig weiter erschweren. Es ist daher notwendig rechtzeitig zukunftsorientierte regionale Verwer- tungskonzepte zur Lösung des Klärschlammentsorgungsproblems zu entwickeln. Ein vielversprechender Ansatz kann hier die Etablierung von kleinen dezentralen Verbren- nungsanlagen, wie am Standort Halle-Lochau in Sachsen-Anhalt, sein.

In Halle-Lochau ist die Errichtung und der Betrieb einer Klärschlammmonoverbren- nungsanlage mit Stromerzeugung über eine Dampfturbine und Generator geplant.

Die Planung und Montage der Anlage erfolgt durch die sludge2energy GmbH (S2E), ein Gemeinschaftsunternehmen der HUBER SE und der WTE Wassertechnik GmbH einer Tochtergesellschaft der EVN AG. Der zukünftige Betrieb der thermischen Klär- schlammverwertungsanlage soll durch die WTE Betriebsgesellschaft mbH erfolgen. Im Juli 2020 ist die Aufnahme des kontinuierlichen Betriebes der gesamten Anlage geplant.

Die Kapazität der Anlage zur thermischen Klärschlammverwertung soll < 50 t/d Klärschlamm in der Trocknung und rund 2,9 t/h Klärschlamm in der Verbrennung betragen. Der Antrag auf Vorbescheid wurde für die integrierte Klärschlammbe- handlung am Standort Halle-Lochau gemäß § 9 des Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) erstellt.

1. Standort der Anlage

Die Klärschlammverbrennungsanlage wird in einem Industrie- und Gewerbegebiet in Sachsen-Anhalt gebaut. Das verfügbare Grundstück im Kreislauf- und Ressourcenwirt- schaftspark Halle-Lochau besitzt eine Fläche von rund 10.000 m². Der Flächenbedarf

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der thermischen Klärschlammverwertungsanlage einschließlich der erforderlichen Verkehrs- und Lagerflächen beträgt etwa 6.000 m².

Die Monoverbrennungsanlage wird nicht auf einem Kläranlagenstandort realisiert und erfordert daher die Gestaltung eines nahezu abwasserfreien Betriebes der gesamten Anlagen. Ein besonderes Augenmerk ist somit insbesondere auf die sichere Entsorgung bzw. Verwertung der anfallenden Brüden aus der Klärschlammtrocknung zu legen.

Bild 1: Auszug Vorbescheidantrag – Lageplan

2. Anlagenkonzept der Klärschlammverbrennung Halle-Lochau

Am Standort der Klärschlammverwertung Halle-Lochau wird sowohl entwässerter (25 % TS) als auch extern vollgetrockneter kommunaler Klärschlamm (90 % TS) thermisch behandelt. Die Klärschlammmengen werden von einem regionalen Dienstleister zur Abfallentsorgung geliefert. Bei der Gestaltung des Anlagenkonzeptes spielen hohe Flexibilität als auch Anlagenverfügbarkeit eine entscheidende Rolle. Die Anlage ist so ausgelegt, dass die durch das vereinfachte Verfahren vorgegebene Leistungsgrenzen maximiert werden.

Die Anlage besteht im Wesentlichen aus

• Brennstoffannahme,

• Trocknung,

• Feuerung und Kessel,

• Energieverwertung (Gegendruckturbine),

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• 2-stufiger Rauchgasreinigung,

• Kamin mit Emissionsmessung und

• Aschesilo.

Bild 2: Anlagenschema der Klärschlammverbrennung Halle-Lochau

2.1. Klärschlammtrocknung

Die Auslegung des Trocknungskonzeptes als Volltrocknung ermöglicht eine deutlich bessere Ausnutzung der mit dem vereinfachten Genehmigungsverfahren einherge- henden Begrenzung der Trocknerleistung von < 50 t/d. Zunächst wird ein Teilstrom des entwässerten Klärschlamms mit dem gewählten Niedertemperatur-Bandtrockner (BT 20) vollgetrocknet. Der auf 90 % TS-Gehalt getrocknete Teilstrom des Klärschlam- mes wird mit dem entwässerten Klärschlamm vor der Verbrennung auf etwa 45 % TS rückgemischt, damit eine autarke Verbrennung gewährleistet ist. Die Rückmischung ist der Wirbelschicht angepasst und abhängig von der Qualität des Klärschlammes.

Die erforderliche Wärmeversorgung des Trockners erfolgt aus der Abwärme der Ver- brennung.

Da eine Rückführung und Einleitung von Kondensaten aus dem Bandtrocknungs- prozess in das Kanalnetz an dem geplanten Standort satzungsrechtlich nicht möglich ist, wurden folgende Möglichkeiten betrachtet und technisch sowie wirtschaftlich untereinander bewertet:

Schlamm- speicher

Trockner

Fremd- schlamm- annahme

Schlamm- mischung

Verbrennungs- luft

Bettmaterial Kesselasche

Flugasche

Filterrückstand Rauchgas Dampf (Hochdruck)

Dampf (Niederdruck)

Kondensat

NH₄OH Brüden

Hoch- ofen- koks

Ca(OH)2

Wirbel- schicht- ofen

Denitrifi- kation

SNCR

Vorwärmung Verbrennungs-

luft

Asche Vorab- scheidung

Asche- speicher

Sorptions- mitteldosierung

Gewebefilter

Rückführung Rückstand

Rück- stand- speicher

Kamin, Emissionsmessung

Speisewasser Vorwärmung Dampf-

über- hitzung Dampftrommel

Speisewasser- behälter Dampf-

turbine Generator

Wasser- aufbereitung

Reaktor

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• Kondensation der Dämpfe und anschließende separate Aufbereitung, um die ört- lich festgelegten Grenzwerte für die Indirekteinleitung in das Kanalnetz sicher zu erfüllen, oder

• Umsetzung einer quasi abwasserfreien Bandtrocknungsanlage.

Die Variante der quasi abwasserfreien Klärschlammtrocknung hat sich als effizientes und wirtschaftliches Trocknungskonzept herausgestellt. Die Abluft aus dem gewählten Schlammtrocknersystem wird einer separaten chemischen Abluftbehandlung zugeführt.

Das Produkt aus dem sauren Wäscher ist eine Ammoniumsulfatlösung (ASL), die als Düngemittel in der regionalen Landwirtschaft seine Verwendung findet. Die in der alkalischen Wäscherstufe anfallenden Rückstände können aufgrund ihrer geringen Menge dem Verbrennungsprozess zugeführt werden.

2.2. Wirbelschichtverbrennung

In Deutschland werden bei der Klärschlammmonoverbrennung hauptsächlich nachfolgende Feuerungssysteme eingesetzt [6]:

• Wirbelschichtofen,

• Etagenwirbelofen und

• Rostfeuerung.

Die stationäre Wirbelschichttechnologie hat sich als sehr vielversprechendes und bewährtes Verfahren zur thermischen Klärschlammverwertung etabliert. Sie stellt eine besonders effiziente und schadstoffarme Technologie für Verbrennungsanlagen dar. Weiterer Vorteil der Wirbelschichtfeuerung ist die gute Verteilung der Verbren- nungsluft und des Klärschlamms, die aus den hohen Turbulenzen der Wirbelschicht resultiert. Seit mehr als vierzig Jahren wird für die Verbrennung von Klärschlamm die Wirbelschichttechnik weltweit eingesetzt [14]. Allein in Deutschland sind 19 Anlagen als stationäre Wirbelschichttechnologie mit einer Verbrennungsleistung von 1 bis 12 Mg/h in Betrieb [9].

In Halle-Lochau wird der angelieferte Klärschlamm in einem individuell geplanten stationären Wirbelschichtofen thermisch verwertet. Die Feuerung ist so konzipiert, dass der Klärschlamm ohne Zusatzbrennstoffe thermisch verwertet werden kann und zudem die Schadstoffe wie Dioxine, Kohlenmonoxid (CO), organische Schadstoffe und Stickoxide (NO_x, N₂O) minimiert werden.

Darüber hinaus wird eine Ammoniakwassereindüsung in den Feuerraum (SNCR-Pro- zess) technisch eingeplant und die konstruktive Gestaltung der Feuerung entsprechend ausgeführt. Klärschlammverbrennungsanlagen unterliegen dem Geltungsbereich der 17. BImSchV. Alle Anforderungen entsprechend § 6 der 17. BImSchV werden gesichert eingehalten. Die geforderte Mindesttemperatur von 850 °C und Mindestverweilzeit von zwei Sekunden für die sichere Zerstörung von Schadstoffen wird durch die technische Gestaltung und Überwachung der Nachbrennkammer gewährleistet.

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2.3. Energieverwertung

Das heiße Abgas wird dem Abhitzekessel zugeführt und im Rahmen der Dampfpro- duktion für die nachfolgende Rauchgasreinigung abgekühlt. Die energetische Nutzung des in der Kesselanlage erzeugten Dampfs erfolgt über eine Gegendruckdampfturbine und einen Generator. Der Abdampf der Turbine wird zum Großteil für die Trocknung des Klärschlammes verwendet. Der elektrische Eigenenergiebedarf der Anlage kann durch das optimierte Energiekonzept gedeckt werden.

2.4. Rauchgasreinigung

Es wird eine trockene Rauchgasreinigungsanlage ausgeführt. Damit fallen keine Ab- wässer aus der Rauchgasreinigung an, die einer externen Behandlung zugeführt werden müssen. Die geforderten Emissionsgrenzwerte nach 17. BImSchV werden durch die Gestaltung der Rauchgasreinigung gesichert eingehalten. Mit dem Abgas wird die feinkörnige Asche ausgetragen. Die Rauchgasreinigung wird derart konzipiert, dass die Klärschlammasche durch eine Vorabscheidung bereits nahezu vollständig vor Zugabe der Sorptionsmittel aus dem Rauchgas abgeschieden wird. Diese Asche kann somit zur späteren Phosphorrückgewinnung herangezogen werden kann.

Die Rauchgasreinigung besteht aus:

• Gewebefilter zur Vorabscheidung,

• Eindüsung von Additiven (Aktivkoks, Natriumbicarbonat) in den Rauchgasstrom (Reaktor),

• Gewebefilter (Sorptionsfilter),

• Partikelrezirkulation und Konditionierung,

• Dosiersystem für Additive und

• Ascheabtransport und Pufferung.

2.5. Anlagendaten

Die Annahmekapazität der Klärschlammverwertung Halle-Lochau beträgt insgesamt 10.775 t/a TM gemäß Aufteilung Tabelle 1. Damit handelt es sich im Vergleich zu den aktuell geplanten Klärschlammverbrennungsanlagen in Deutschland um eine kleine Anlage zur thermischen Klärschlammbehandlung. Die Kapazität der Anlage soll

< 50 t/d Klärschlamm in der Trocknung und rund 2,9 t/h Klärschlamm in der Ver- brennung betragen. Die Hauptdaten der Anlage am Standort Halle-Lochau sind folgendermaßen dargestellt:

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3. Genehmigung nach Bundes-Immissionsschutzgesetz

Das immissionsschutzrechtliche Genehmigungsverfahren gilt in ganz Deutschland und findet seine Rechtsgrundlage im Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). Nach dem § 4 des BImSchG sind Anlagen genehmigungsbedürftig,

die aufgrund ihrer Beschaffenheit oder ihres Betriebes in besonderem Maße geeignet sind, schädliche Umwelteinwirkungen (vgl. § 3 Absatz 1) hervorzurufen oder in anderer Weise die Allgemeinheit oder die Nachbarschaft zu gefährden, erheblich zu benachteiligen oder erheblich zu belästigen, sowie ortsfeste Abfallentsorgungsanlagen zur Lagerung oder Behandlung von Abfällen.

Tabelle 1: Hauptdaten der thermischen Klärschlammverwertungsanlage Halle-Lochau

Parameter Einheit Wert

Anlagenverfügbarkeit h/a 8.000

Anzahl der Verbrennungslinien – 1

Trocknungskonzept – Teilstrom Volltrocknung

Trocknungsbauart Bandtrocknung

Art der Verbrennung – stationäre Wirbelschicht

Energieverwertung – Sattdampfkessel

Stromerzeugung – Gegendruckdampfturbine

max. Kapazität entwässerter Klärschlamm (25 % TS) t/a 33.000 max. Kapazität extern getrockneter Klärschlamm (90 % TS) t/a 2.750 Brennstoffwärmeleistung der Verbrennungslinie MW 3,0 – 3,5

Rauchgas Nm³/hfeucht 9.000

Klärschlammasche t/a 3.900

Rückstände aus der Rauchgasreinigung (Sorptionsfilter) t/a 200

Bild 3:

Design der Klärschlammver- brennungsanlage Halle-Lochau

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§ 4 BImSchG legt die Genehmigungsbedürftigkeit der Errichtung und des Betriebs bestimmter Anlagen fest (§ 3 Absatz 5 BImSchG). [3]

Bei Klärschlammverbrennungsanlagen handelt es sich um Feuerungsanlagen zur Verbrennung von Abfällen entsprechend der Vorgaben der Verordnung über Verbren- nung und Mitverbrennung von Abfällen (17. BImSchV). Die 17. BImSchV gilt für die Errichtung Beschaffenheit und den Betrieb von Abfallverbrennungs- und Abfallmitver- brennungsanlagen, die nach § 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes in Verbindung mit der in Nummer 2 genannten Verordnung genehmigungsbedürftig sind. Unter dem Begriff Abfallverbrennungsanlagen werden Anlagen zur Verbrennung von Hausmüll, Sonderabfällen wie auch Anlagen zur Verbrennung von sogenannten hochkalorischen Fraktionen bzw. Ersatzbrennstoffe aus der Abfallbehandlung zusammengefasst. [12]

Somit bedürfen der Bau und der Betrieb von ortsfesten Neuanlagen zur Abfallentsor- gung gemäß § 4 Absatz 1 Satz 1 BImSchG grundsätzlich einem immissionsschutzrecht- lichen Genehmigungsverfahren.

3.1. Genehmigungsrechtliche Einordnung

Die genehmigungsbedürftigen Anlagen sind in der vierten Verordnung zur Durchfüh- rung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über die genehmigungsbe- dürftigen Anlagen – 4. BImSchV) festgelegt. Die Anlage ist genehmigungsbedürftig, wenn die Anlagenart im Anhang der 4. BImSchV aufgeführt ist und die dort festgelegte Leistungsschwelle/Anlagenkapazität erreicht wird [15].

Bild 4:

Schema zur Festlegung der Ge- nehmigungsbedürftigkeit nach BImSchG [5]

Anlagenart

im Anhang 4. BImSchV aufgeführt und

Mengenschwelle erreicht oder überschritten?

nein

ja ja

ortsfeste Anlage

(Betriebsdauer länger als 12 Monate am Standort) oder

ortsfeste Abfallentsorgungsanlage (ohne Frist bei der Betriebsdauer)

oder

ortsfeste Abfallbehandlungsanlage am Entstehungsort

(Betriebsdauer länger als 12 Monate am Standort) oder

mobile Anlage (Betriebsdauer, wiederholt, ab Inbetriebnahme länger als 12 Monate)

?

Genehmigung nach BImSchG erforderlich

keine Genehmigung nach BImSchG

erforderlich

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Für die thermische Klärschlammbehandlungsanlage Halle-Lochau ergibt sich nach 4. BImSchV die Einstufung in [15]:

Anlagenteil Lagerung 8.12.2 Anlagen zur zeitweiligen Lagerung von Abfällen, auch soweit es sich um Schlämme han- delt, … bei nicht gefährlichen Abfällen mit einer Gesamtlagerkapazität von 100 Tonnen oder mehr.

Anlagenteil Trocknung Nr. 8.10.2.2 Anlagen zur physikalisch-chemischen Behandlung, insbesondere zum Destillieren, Trocknen oder Verdampfen, mit einer Durchsatzkapazität an Einsatzstoffen bei nicht gefährlichen Abfällen von 10 Tonnen bis weniger als 50 Tonnen je Tag.

Anlagenteil Verbrennung Nr. 8.1.1.4 Anlagen zur Beseitigung oder Verwertung fester, flüssiger oder in Behältern gefasster gasförmiger Abfälle, Deponiegas oder anderer gasförmiger Stoffe mit brennbaren Bestand- teilen durch thermische Verfahren, insbesondere Entgasung, Plasmaverfahren, Pyrolyse, Vergasung, Verbrennung oder eine Kombination dieser Verfahren mit einer Durchsatz- kapazität weniger als 3 Tonnen nicht gefährlichen Abfällen oder mehr je Stunde, soweit die Feuerungswärmeleistung 1 Megawatt oder mehr beträgt.

Demnach handelt es sich bei dem Vorhaben zur Errichtung und Betrieb der Klär- schlammverwertungsanlage am Standort Halle-Lochau gemäß der Einstufung nach 4. BImSchV um eine genehmigungsbedürftige Anlage nach BImSchG.

3.2. Genehmigungsverfahren

Für die Klärschlammbehandlung Halle-Lochau wurde die Erteilung eines Vorbescheids nach § 9 BImSchG beantragt. Nach § 9 Abs. 1 BImSchG könne auf Antrag durch Vorbescheid über einzelne Genehmigungsvoraussetzungen sowie über den Standort der Anlage vorab entschieden werden, sofern die Auswirkungen der geplanten Anlage ausreichend beurteilt werden könnten und ein berechtigtes Interesse an der Erteilung eines Vorbescheides besteht [5].

Im Allgemeinen birgt ein Vorbescheid eine Reihe von Vorteilen, insbesondere für den Errichter der Anlage. Prinzipiell ist anzumerken, das im Rahmen des Vorbescheids getroffene Entscheidungen im nachfolgenden baurechtlichen Genehmigungsverfahren nicht mehr geprüft oder gar zurückgenommen werden. Ein Vorbescheid ist demnach nicht als doppelte Arbeit zu verstehen. Vielmehr bietet dieses Verfahren die Möglich- keit die generelle Genehmigungsfähigkeit des Standortes unter Berücksichtigung der Standortspezifika prüfen zu lassen, bevor große Kosten, z.B. für Planung, entstehen.

Aus Sicht eines Investors ist dieses Verfahren insofern interessant, da es die Risiken von Verlusten minimiert.

Am Beispiel Halle-Lochau sei erwähnt, dass das Grundstück gemäß B-Plan aus Sicht des Immissionsschutzes als vorbelastet galt. Das berechtigte Interesse bestand also dahingehend.

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Der Antrag auf Vorbescheid nach § 9 BImSchG für die Klärschlammverwertung Halle-Lochau besteht im Wesentlichen aus:

• dem eigentlichen bundesimmissionsschutzrechtlichen Antrag,

• Angaben zur Anlage und zum Anlagenbetrieb (§ 4a der 9. BImSchV),

• Art, Menge und Beschaffenheit der Stoffe ((§ 4a der 9. BImSchV),

• Emissionen und Immissionen (Luftschadstoffe, Geruch und Schall),

• Anlagensicherheit,

• wassergefährdende Stoffe / Löschwasser,

• Abfälle,

• Wasser,

• Arbeitsschutz,

• Brandschutz,

• Angaben zur Energieeffizienz / Wärmenutzung (§ 4d der 9. BImSchV),

• Angaben zu Eingriffen in Natur und Landschaft,

• Angaben zur Prüfung der Umweltverträglichkeit (§ 4e der 9. BImSchV),

• Maßnahmen bei Betriebseinstellung und

• Unterlagen für die nach § 13 BImSchG eingeschlossene Entscheidung.

Die entsprechenden Vorschriften für die Durchführung des Genehmigungsverfahrens sind in der 9. BImSchV (Verordnung über das Genehmigungsverfahren) geregelt. Die Durchführung des Genehmigungsverfahrens richtet sich nach dem Anhang 1 der 4. BImSchV. Dort wird in der Spalte 1 und Spalte 2 zugeordnet, wann ein förmliches Verfahren mit Öffentlichkeitsbeteiligung (§ 10 BImSchG) oder ein vereinfachtes Ver- fahren ohne Öffentlichkeitsbeteiligung (§ 19 BImSchG) erforderlich ist.

Für die Klärschlammverwertung Halle-Lochau sind folgende Leistungsgrenzen, die bei der Auslegung und Optimierung des Anlagenkonzeptes zu berücksichtigen sind, festgelegt:

• Leistung der Trocknungsanlage < 50 t/d und

• Leistung der Wirbelschichtverbrennungsanlage < 3 t/h.

Ausgehend von diesen Anlagenkapazitäten für Trocknung und Verbrennung am Stand- ort des Kreislauf- und Ressourcenwirtschaftsparks Halle-Lochau ist ein vereinfachtes Verfahren nach § 19 BImSchG anzuwenden. Für das Vorhaben ist nach Nr. 8.1.3.3 der Anlage 1 zum UVPG (Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung) eine allgemeine Vorprüfung des Einzelfalls durchzuführen.

Die Fristen für die Durchführung des Genehmigungsverfahrens nach § 4 BImSchG für das Vorhaben Integrierte Klärschlammbehandlung Halle-Lochau betragen nach

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§ 10 Absatz 6a BImSchG etwa 3 Monate (nach erfolgreicher Vollständigkeitsprüfung) für das vereinfachte Verfahren. Die Genehmigungsbehörde ist gesetzlich dazu verpflichtet, im Regelfall über den Antrag innerhalb dieser genannten Frist zu entscheiden.

3.3. Lärm

Die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) wird für die Beurteilung von genehmigungspflichtigen und nicht genehmigungspflichtigen Anlagen im Sinne des BImSchG angewendet. Die TA Lärm dient zum Schutz und der Vorsorge der Allgemeinheit und der Nachbarschaft vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Geräusche von genehmigungsbedürftigen und nicht genehmigungsbedürftigen Anla- gen, die den Anforderungen des 2. Teils des BImSchG unterliegen [11]. Zudem regelt Sie, wie die Geräuschimmissionen bestehender oder neu zu errichtender Anlagen zu ermitteln und zu beurteilen sind.

Die nach 6.1 TA Lärm festgelegten Immissionsrichtwerte werden als im Grundsatz zutreffende Schwelle zum Auftreten von schädlichen Umwelteinwirkungen im Sinne des BImSchG angesehen.

Bei der genehmigungsbedürftigen Klärschlammverwertung Halle-Lochau sind Vor- sorgemaßnahmen gegen schädliche Umwelteinwirkungen zu treffen, insbesondere durch die dem Stand der Technik zur Lärmminderung entsprechenden Maßnahmen zur Emissionsbegrenzung.

Entsprechend der TA Lärm wurden die Geräuschimmissionen während des bestim- mungsgemäßen Betriebes für die gewählten Immissionsorte der Klärschlammver- wertung Halle-Lochau berechnet und mit den Immissionsrichtwerten bzw. mit den reduzierten Immissionsrichtwerten verglichen. Die Berechnung der Geräuschimmissi- onen erfolgt für den Maximalbetrieb der Anlagen und kommt zu folgendem Ergebnis:

Das Spitzenpegelkriterium wird eingehalten. Relevante tieffrequente Geräuschimmissionen sind nicht zu erwarten.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass unter den dargestellten Betriebsbedingungen für die Errichtung der Klärschlammverwertung Halle-Lochau die schalltechnischen Anfor- derungen, die hinsichtlich des Immissionsschutzes der Nachbarschaft an den Betrieb zu stellen sind, erfüllt werden.

3.4. Luftschadstoffe und Emissionen Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens nach § 4 BImSchG wird die Immissions- zusatzbelastung an Luftschadstoffen der Klärschlammverbrennungsanlage mittels Ausbreitungsrechnung nach Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) bestimmt [13]. Die TA-Luft enthält Vorschriften für den Normalbetrieb genehmi- gungspflichtiger Anlagen. Sie enthält stoffbezogene Emissions- und Immissionswerte.

In dieser Verordnung wird vorgeschrieben, dass durch die Anlagengenehmigung über die Luft eingetragene Schadstoffe Grenzen nicht überschreiten dürfen, die zu einer Schädigung führen können.

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Zudem galt das Grundstück gemäß B-Plan als vorbelastet. Damit stand nur ein äußerst geringes Kontingent an möglichen Emissionen zur Verfügung, um die Klärschlamm- verwertung Halle-Lochau im genehmigungsfähigen Bereich zu halten.

Die Abgase der Klärschlammverbrennungsanlage werden über einen Schornstein über der Anlagenhalle abgeleitet. Ausgangsdaten zur Berechnung der Luftschadstoffimmis- sionen waren die entsprechenden Grenzwerte laut 17. BImSchV.

Für die Abgasemissionen der Verbrennungsanlage gelten die Anforderungen der 17. BImSchV. Die gesetzlich einzuhaltenden Emissionsgrenzwerte sind in der 17. BImSchV vorgeschrieben und durch entsprechende Messungen nachzuweisen. Die Rauchgasmenge der Klärschlammverbrennung beträgt maximal 9.000 m³/h.

Obwohl alle Bagatellmassenströme unterschritten werden, wurde in Abstimmung mit der Behörde dennoch eine Ausbreitungsrechnung über das gesamte Stoffspektrum durchgeführt, um mögliche Umweltauswirkungen, insbesondere auch auf FFH-Gebiete auszuschließen.

Im Ergebnis bleibt festzustellen, dass für alle betrachteten Schadstoffe eine irrelevante Zusatzbelastung zu erwarten ist.

Bei Betrieb der thermischen Klärschlammverwertung ist somit davon auszugehen, dass die von der Anlage ausgehenden Luftschadstoffemissionen keine schädlichen Um- welteinwirkungen für die Allgemeinheit und die Nachbarschaft hervorrufen können.

3.5. Weiteres Vorgehen

Der Antrag auf Vorbescheid gemäß § 9 BImSchG wurde Anfang 2018 eingereicht.

Der positive Vorbescheid zur Errichtung und Betrieb einer Klärschlammverbren- nungsanlage mit einem Durchsatz von 2,9 t/h einschließlich dazugehöriger Klär- schlammtrocknung für die Klärschlammbehandlung am Standort des Kreislauf- und Ressourcenwirtschaftsparks Halle-Lochau liegt bereits seit dem 15.05.2018 vor. Die benötigten Einreichunterlagen für die Baugenehmigung sind derzeit in Vorbereitung.

Die Einreichung der vollständigen Unterlagen ist für September 2018 geplant. Unter Wahrung der Prüffristen wird der Bescheid zu Beginn 2019 erwartet. Der Start des Dau- erbetriebs der Klärschlammverwertungsanlage ist spätestens Sommer 2020 vorgesehen.

4. Phosphorrückgewinnung

Artikel 5 der AbfKlärV regelt die Anforderungen an die Rückgewinnung von Phos- phor aus Klärschlamm bzw. der Asche aus der thermischen Vorbehandlung von Klär- schlamm. Klärschlamm muss einer Phosphorrückgewinnung (gem. § 3 Abs. 1 Nr. 1 AbfKlärV) zugeführt werden, wenn der Phosphorgehalt im Klärschlamm ≥ 20 g/kg Trockenmasse (TM) bzw. ≥ 2 % beträgt. Eine weitere Option stellt die Klärschlamm- monoverbrennung mit anschließender Phosphorrückgewinnung dar. Die erzeugten Klärschlammaschen müssen demnach einer P-Rückgewinnung oder einer stofflichen Verwertung unter Nutzung des Phosphorgehalts zugeführt werden. [4]

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Die höchsten P-Rückgewinnungsraten bei gleichzeitiger Vernichtung aller Schadstoffe erzielt die Klärschlammmonoverbrennung mit anschließendem P-Recycling aus den anfallenden Klärschlammaschen [10]. Die Menge des zu entsorgenden Klärschlamms wird durch Trocknung und Verbrennung auf etwa 10 % minimiert. Die schadstoffarme Klärschlammasche aus der Wirbelschichtverbrennung in Halle-Lochau (etwa 4.000 t/a) stellt einen bedeutenden Phosphorträger dar und ist somit ein wertvoller Ausgangsstoff für die Phosphordüngemittelproduktion.

Die mit Sorptionsmittel und Schwermetall beladenen Rückstände aus der Rauchgas- reinigung (etwa 200 t/a) der Anlage stehen für eine spätere Phosphorrückgewinnung nicht zur Verfügung und müssen aufgrund ihrer Schadstoffbelastung separat entsorgt werden.

Ein Recycling der phosphorreichen Verbrennungsaschen aus Halle-Lochau ist zukünftig über das SERAPLANT/Glatt-Verfahren am Standort Haldensleben vorgesehen. Das Verfahrensprinzip basiert auf dem reststofffreien Aufschluss der Phosphate in den Aschen durch Mineralsäure mit anschließender Sprühgranulation des Technologiepart- ners Glatt Ingenieurtechnik GmbH. Bei dem gewählten P-Rückgewinnungsverfahren fallen keine Prozessrückstände an. Die eingesetzten Stoffe Klärschlammasche, Säuren und eventuell weitere Zusatzstoffe sowie Additive werden vollständig in Düngemittel- granulate umgesetzt. Die P₂O₅-Gehalte im produzierten Düngemittelgranulat besitzen eine Neutral-Ammoniumcitratlöslichkeit von größer 75 %. Neben der Erzeugung von Phosphordüngemitteln mit bis zu 38 % verfügbarem Phosphatgehalt zeichnet sich das Verfahren durch die Möglichkeit der Erzeugung von marktfähigen Mehrnährstoff- düngern aus. [7]

5. Zusammenfassung

Der aktuelle Klärschlammentsorgungsnotstand in Deutschland erfordert den Ausbau der thermischen Verwertungskapazitäten. Mit dem dezentralen Konzept am Stand- ort Halle-Lochau ist eine gesicherte Verwertung der aufkommenden Klärschlamm- mengen entsprechend aktueller politischen Vorgaben dauerhaft möglich. Die Umset- zung des gewählten Anlagenkonzeptes bzw. der Anlagengröße auf andere Standorte in Deutschland kann zu einem zeitnahen Ausbau der Monoverbrennungskapazitäten führen und einen entscheidenden Beitrag zur Lösung des vorhandenen Klärschlamm- entsorgungsnotstands leisten.

Am Standort Halle-Lochau beträgt die Kapazität der thermischen Klärschlamm- behandlungsanlage < 50 t/d Klärschlamm in der Trocknung und rund 2,9 t/h Klär- schlamm in der Verbrennung. Die Gesamtanlage ist genehmigungspflichtig gemäß

§ 4 BImSchG. Nach derzeitigem Planungsstand ist die Klärschlammmonoverbrennung nach der 4. BImSchV, Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen, Anhang Nr. 8.1.1.4 einzustufen. Somit ist ein vereinfachtes Genehmigungsverfahren gemäß

§ 19 BImSchG (ohne Öffentlichkeitsbeteiligung) erforderlich. Hingegen sind bei Ge- nehmigungsverfahren von derzeit geplanten Großanlagen (> 3 t/h) erhebliche zeitliche Verzögerungen insbesondere durch die Öffentlichkeitsbeteiligung zu erwarten.

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Der Antrag auf Vorbescheid wurde für die integrierte Klärschlammbehandlung am Standort Halle-Lochau gemäß § 9 BImSchG erstellt. Der dem Antrag stattgegebene positive Vorbescheid liegt seit Mai 2018 vor. Die Einreichung der Unterlagen für die Baugenehmigung erfolgt im Herbst 2018.

Um den Anforderungen der novellierten Abfallklärschlammverordnung gerecht zu werden, soll zukünftig eine Rückgewinnung des Wertstoffes Phosphors erfolgen. Die Klärschlammmonoverbrennung mit anschließenden Phosphorrückgewinnung aus der Klärschlammasche durch Seraplant am Standort Haldensleben stellt einen vielver- sprechenden Ansatz für das künftige Klärschlammmanagement in Deutschland dar.

Darüber hinaus wird durch die wegweisende Verarbeitung von Verbrennungsaschen ein ressourceneffizienter regionaler Wertstoffkreislauf aufgebaut.

6. Literatur

[1] Bergs, C.-G.: Phosphor-Strategie des Bundes: Stand der Umsetzung durch die Klärschlammver- ordnung. Stuttgart, Kongress Phosphor, 26. bis 27.10.2016

[2] Ecoprog: Klärschlammentsorgung, Großer Bedarf an Kapazitäten in der Monoverbrennung. In Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, August 2017, Volume 69, Issue 7-8, S.346-349 [3] Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräu-

sche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (BImSchG) in der Fassung vom 18. Juli 2017 [4] Klärschlammverordnung – AbfKlärV – Verordnung über die Verwertung von Klärschlamm,

Klärschlammgemisch und Klärschlammkompost vom 27.09.2017

[5] Landkreis Saalekreis Umweltamt - SG Immissionsschutz: Erläuterungen und Hinweise für die Antragstellung der Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz, Sachsen-Anhalt, Stand 31.08.2009

[6] Lehrmann, F.: Überblick über die thermische Klärschlammbehandlung – Trocknung, Monover- brennung und Mitverbrennung –. In: Thomé-Kozmiensky, K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 10. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2013, S. 901-926 [7] Leidolph, L.: SERAPLANT, Forum Phosphorrückgewinnung, 28, Februar 2018, Osnabrück [8] Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und Energie des Landes Sachsen-Anhalt: Beseitigung

von kommunalen Abwasser in Sachsen-Anhalt, Lagebericht 2017, 2017

[9] Roskosch, A., Heidecke, P., Bannick C.-G., Brandt, S., Bernicke, M., Dienemann, C., Gast, M., Hofmeier, M., Kabbe, C., Schwirn, K., Vogel I., Völker, D., Wiechmann, B.: Klärschlamment- sorgung in der Bundesrepublik Deutschland, Informationsbroschüre Umweltbundesamt, Mai 2018

[10] Schönberg, A.; Raupenstrauch, H.; und Ponak C.: Verfahren und Produkte zur Phosphorrück- gewinnung: In: Thiel, S.; Thomé-Kozmiensky, E.; Quicker, P.; Gosten, A. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 15. Neuruppin: Thomé-Kozmiensky Verlag GmbH, 2018, S. 679-691

[11] Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm – TA Lärm) vom 26. August 1998 (GMBl Nr. 26/1998 S. 503), geändert durch Verwaltungsvorschrift vom 01.06.2017 (BAnz AT 08.06.2017 B5) [12] Siebzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung

über die Verbrennung und die Mitverbrennung von Abfällen – 17. BImSchV) in der Fassung vom 02.05.2013 (BGBl. I S. 1021, 1044, 3754)

[13] Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), Erste Allgemeine Verwaltungsvor- schrift zum BImSchG vom 24. Juli 2002 (GMBl. Nr. 25 – 29 vom 30.07.2002 S. 511)

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Rahmenbedingungen [14] Thomé-Kozmiensky, K. J.: Verbrennung in Wirbelschichtreaktoren. In: Thomé-Kozmiensky,

K. J.; Beckmann, M. (Hrsg.): Energie aus Abfall, Band 10. Neuruppin: TK Verlag Karl Thomé- Kozmiensky, 2013, S. 3-94

[15] Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen – 4. BImSchV) in der Fassung vom 31. Mai 2017 (BGBl Nr.

33 vom 08.06.2017 S. 1440)

Ansprechpartner

Harald Plank

sludge2energy GmbH Geschäftsführer

Industriepark Erasbach A1 92334 Berching, Deutschland +49 8462 201 244

harald.plank@sludge2energy.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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