Life Cycle Assessment Klärschlamm-Hochlastfaulung

• Research unit: FOEN
• Project number: UTF 341.21.10

Key words (German)

Klärananlagen, Klärschlamm, anerobe Faulung, Hochlastfaulung, Ökobilanz, Life Cycle Assessment

Short description (German)

Beim heutigen Verfahren zur anaeroben Klärschlammfaulung ist die Aufenthaltszeit des Faulschlamms im Faulturm durch die Beschickung bestimmt, weil die gleiche Menge aus dem Faulturm verdrängt wird wie neu eingefüllt wird. Dies kann sich negativ auf die Stabilität der Faulung und damit auch auf die Ausbeute des produzierten Biogases sowie die Betriebsstabilität auswirken.

Durch die Entkopplung von Schlamm und Trübwasser im Faulturm soll das Verfahren optimiert werden. Eine Membrananlage entzieht dabei kontinuierlich Trübwasser und konzentriert den Schlamm im Faulturm auf eine gewünschte Konzentration auf und stellt damit eine möglichst lange Aufenthaltszeit für den Faulschlamm sicher. Zudem wird mit dem Trübwasserabzug kontinuierlich Stickstoff aus dem Faulturm abgezogen, wodurch die Faulwasserbewirtschaftung in der Abwasserreinigung vereinfacht wird. Durch das optimierte Verfahren können die zu entsorgende Schlammmenge sowie die Menge der Flockungsmittel verringert und die benötigte Energie reduziert werden.

Results according to contract (German)

- Life Cycle von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung für beide Verfahren

- Quantitative Sachbilanz des Ressourcenverbrauchs, des Objektnutzens und der Emissionen

- Wirkungsabschätzung in Bezug auf verschiedene Wirkungskategorien (Treibhaus­gasbildung, Auswirkungen auf die Ozonschicht, Ressourcenverbrauch, etc.) sowie Bewertung der verschiedenen Umwelteinflüsse

- Empfehlungen zum Einsatz des optimierten Hochlastfaulverfahrens

Project aims (German)

In diesem Projekt sollen in einer vergleichenden Ökobilanz alle relevanten Umweltaspekte des herkömmlichen Faulungsbetriebs mit denen des optimierten Hochlastfaulverfahrens verglichen werden.

Description of results (German)

Die Life Cycle Analysis vergleicht drei Szenarien der Behandlung und Entsorgung von Klärschlamm einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage:

• Szenario 0: Konventionelle überlastete Schlammfaulung (hydraulische Aufenthaltszeit von nur 15 Tagen in der Faulung)
• Szenario A: Erweiterte konventionelle Schlammfaulung (hydraulische Aufenthaltszeit von 30 Tagen in der Faulung)
• Szenario B: Erweiterung der Schlammfaulung mit dem SMART System (Trennung von Feststoffen und Flüssigphase: Hydraulische Aufenthaltszeit von 15 Tagen, Schlammalter von 30 Tagen)

Unabhängig davon, ob Wärme oder Elektrizität Anlagen-intern genutzt und auch unabhängig davon, ob der gesamte nachfolgende Entsorgungsweg der Verbrennung mitberücksichtigt wird, bedeutet sowohl Szenario A als auch B gegenüber der unvollständigen Faulung eine Verbesserung bezüglich erneuerbarer Energien (Reduktion der Umweltbelastung um 12 – 29%), Treibhausgasemissionen (Reduktion um 5 – 17%) und Umweltbelastungspunkten UBP (Reduktion um 12 – 19%).

In allen Szenarien und berücksichtigen Randbedingen zeigt sich zudem, dass das SMART System (B) gegenüber der Erweiterung der konventionellen Faulung (A) (Vergrösserung des Faulraumvolumens) eine Verbesserung des Umweltnutzen darstellt, ungeachtet der Evaluationsmethode und der Umwelteinfluss-Kategorie. Bei Faulungen an und über ihrer Leistungsgrenze scheint also die Implementation des SMART Systems gegenüber der Vergrösserung des Faulraumvolumens die ökologisch bessere Lösung zu sein.

Transfer and application (German)

Die Ergebnisse der LCA eröffnet uns die Möglichkeit nicht nur das ökonomische Potential des Verfahrens aufzuzeigen, sondern auch die ökologische Unbedenklichkeit zu belegen. Wir planen zu Beginn des Jahres 2012 unsere gewonnenen Erkenntnisse bezüglich der Hochlastfaulung im Rahmen eines Artikels in der Fachzeitschrift GWA, dem offiziellen Organ des Vereins Schweizer Abwasserfachleute (VSA), zu publizieren. Dabei werden auch die Resultate der LCA thematisiert.

Follow up (German)

Unser Ziel ist es, diese wirtschaftliche und umweltneutrale Innovation vermehrt in Schweizer Abwasserreinigungsanlagen zu vermarkten. Dies ist vorwiegend von monetären Rahmenbedingungen abhängig. Gelingt uns der marktaufbau in der Schweiz, werden wir darüber nachdenken, ob ein Export in die angrenzenden Länder möglich und für unsere Firmenstrategie zielführend ist.

Publications / Results (German)

Baldige Publikation eines ausführlichen Fachartikels in der Zeitschrift GWA (http://www.gwa.ch/)