Neues thermochemisches Verfahren erleichtert Energieherausforderungen bei Klärschlamm

Man stelle sich vor, der Schlamm, den die Kläranlagen produzieren, könnte nach der Verdauung zu einer potenziellen Energiequelle werden.Thermische chemische Verarbeitung, eine Methode zur Umwandlung von verdauter Schlamm in Energie, steht vor erheblichen Herausforderungen bei der Erreichung der Energieautarkie.

Die Forschung zeigt, dass thermische chemische Verfahren wie Verbrennung und Pyrolyse mit der Energiebilanz zu kämpfen haben.Trocknungsschlamm von 73% bis 35% Feuchtigkeitsverbrauch 3Auch bei der Wärmerückgewinnung (5,936 MWh) ist der gesamte Energiebedarf (6,6 MWh) bei 3,6 MWh (6,3 MWh) niedriger als bei 3,6 MWh (6,3 MWh).483 MWh) übersteigt die.

Die Pyrolyse hat ähnliche Hürden. Der Schlamm muss zunächst auf 10% Feuchtigkeit getrocknet werden. In einem Szenario wird der durch die Pyrolyse erzeugte Dampf kondensiert, während Synthesegas und Biokohle zur Energiewiederherstellung verbrannt werden.Dennoch bleibt die Gesamtwärmebilanz negativ (-4Bei der Verbrennung aller Pyrolyseerzeugnisse entstehen nur 5.600 MWh, wobei bei der Trocknung (3.440 MWh) und Pyrolyse (496 MWh) die Rückgewinnungswärme (2.746 MWh) überwiegt.

Auch die Vergasung hat Schwierigkeiten: Der Trocknungsschlamm bis zu 10% Feuchtigkeit vor der Vergasung bedarf ein Eigenversorgungs-Äquivalenzverhältnis von 0,3.Doch selbst die Verbrennung des daraus entstehenden Synthesegas lässt eine negative Energiebilanz zurück..

Schlammlagunen, die häufig mit anaerober Verdauung kombiniert werden, bieten insbesondere für kleine Reinigungsanlagen eine geringe Technologielösung.Diese Lagunen haben normalerweise eine Größe von 0.2·0,5 m3 pro Person und für 7·15 Jahre Verwendung vor der Schlammentfernung ausgelegt.

Eine ordnungsgemäße Konstruktion beinhaltet 3:1 seitliche Neigungen und undurchlässige Verkleidungen, die sich 1 Meter über und unter dem maximalen Wasserstand erstrecken.während die Abflussdiemen das verdrängte Wasser in die Kläranlage zurückführenDer Schlamm, der aus Lagunen entfernt wird, variiert von 20% Feststoff in komprimierten Schichten bis zu nur wenigen Prozent in Oberflächenschichten, die eine endgültige Entsorgung erfordern.

Die derzeitigen Technologien ermöglichen in der Regel die Rückgewinnung von Struvit aus dem anaeroben Digester Supernatant, insbesondere in verbesserten biologischen Phosphorabbau-Systemen.,Die Thermodynamikberechnungen zeigen, dass Struvit und Hydroxyapatit bei höheren pH-Werten entstehen können, während die Schlammverbrennung von Struvit und Hydroxyapatit bei höheren pH-Werten stattfindet.K-Struvit fällt aufgrund der Dominanz der Struvitkristallisation nicht in Verdauerungen aus.

Der verdauerte Schlamm weist im Steady-State eine größere Flüssigkeit und eine geringere Elastizität auf, was auf schwächere kolloidale Kräfte oder weniger starre Strukturen zurückzuführen ist.und extrazelluläre Polymere (EPS)Die Eigenschaften der Schlammflöcke, einschließlich der Masseübertragung, der Oberflächenmerkmale und der Stabilität, werden stark von der Zusammensetzung von EPS beeinflusst.

Die Vorbehandlung mit Mikrowellen/Wasserstoffperoxid (MW/H2O2) verändert die Schlammfarbe und -struktur sichtbar.MW/H2O2-Behandlung zerreißt vollständig die ZellmembranenAllerdings werden weniger als 40% der organischen Substanzen in den Supernatanten übertragen, was auf einen teilweisen Abbau bei Temperaturen unter 100 °C hindeutet.

Die Kalkstabilisierung erhöht den pH-Wert des Schlamms mit Ca ((OH) 2) oder CaO für mindestens zwei Stunden auf ≥ 12, wodurch Bakterien und Viren (wenn auch weniger wirksam gegen Parasiten) wirksam inaktiviert und gleichzeitig Gerüche reduziert werden.Wärmebehandlung besteht darin, den Schlamm 30 Minuten lang bei 260°C unter Druck zu setzen, die Krankheitserreger abtöten und die Abwasserfähigkeit verbessern.

Zu den kritischen Überwachungsparametern gehören:

• pH: Typischerweise neutral (7,0) im Rohschlamm, leicht höher im verdauten Schlamm und niedriger im Säurephasenschlamm.
• Gesamtalkalinität (TA): Ausgedrückt als mg-CaCO3/L, entscheidend für die Aufrechterhaltung schwacher alkalischer Bedingungen bei der Methanfermentation.
• Flüchtige Fettsäuren (VFA): Zwischenprodukte der Verdauung, bei denen hohe Propionatkonzentrationen auf Prozessinstabilität hinweisen können.

Das VFA/TA-Verhältnis (FOS/TAC) dient als Betriebsparameter, sollte aber nicht die einzige Kontrollmetrik sein.

Studien haben Immobilierungsmaterialien wie Agar, Calciumalginat, Polyacrylamid (PA) und Polyvinylalkohol (PVA) zusammen mit Pulveraktivierter Kohlenstoff (PAC) und DEAE-Harz untersucht.Während PA eine starke mikrobielle Proliferationsfähigkeit aufwiesDie Ultraschallkavitation verbessert die Entwässerung, indem sie die Schlammstruktur stört.besonders in Kombination mit chemischen Behandlungen wie Polyelectrolyten oder Alkali.