Fritsche, Gerold (2015)

Thema

Ermittlung von Betriebsproblemen durch Calciumkarbonat-Ablagerungen und entsprechenden Vermeidungsstrategien in der Schlammbehandlung der Kläranlage Dresden-Kaditz 

Aufgabenstellung

2011/2012 wurde die Schlammbehandlung der Kläranlage Dresden von einer Rohschlammtrocknung auf anaerob mesophile Schlammstabilisierung mit nachfolgender Entwässerung umgebaut. Dabei gelangt der Faulschlamm aus den Anaerobreaktoren in zwei Konditionierungsbecken zur Zwischenspeicherung und Restentgasung. Anschließend wird der Schlamm in Zentrifugen entwässert. Das anfallende Zentratwasser wird gespeichert und belastungsabhängig in die Abwasserbehandlung gefördert. Betriebserfahrungen zeigen, dass es dabei zu erheblichen Inkrustationen in der Zentratwasserförderstrecke kommt. Diese Betriebszustände führen zum Versatz an Pumpen, Rohrleitungen und Speichern, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebes infolge größerer Verlusthöhen verschlechtert wird. Im Extremfall gefährden Ausfälle der Technik den Kläranlagenbetrieb, da das Abzugsregime von Überschuss- und Primärschlamm nicht mehr gewährleistet werden kann. Untersuchungen der Ablagerungen weisen Calciumkarbonat als Hauptbestandteil der Inkrustationen aus.

Zielsetzung der Arbeit ist es, Lösungsmöglichkeiten zur Vermeidung/Minderung der Kalkproblematik in der Zentratwasserstrecke aufzuzeigen und auf Basis von Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen die optimale Methode zur Vermeidung herauszuarbeiten.

Autorenreferat

In der Schlammbehandlung der Kläranlage Dresden-Kaditz führen feste Ablagerungen durch Calciumcarbonat in der Prozesswasserstrecke zu erheblichen Betriebsproblemen. Dies hat sowohl Auswirkung auf die Betriebsführung als auch auf den finanziellen Aufwand. In der vorliegenden Arbeit werden der Einsatz von Belaginhibitoren bzw. eines magnetischen Kalkschutzsystems, die Dosierung von Säure, das Beimischen von Trübwasser, die Vakuumentgasung und die Belüftung von Faulschlamm als Gegenmaßnahmen geprüft. Durch die Verwendung eines phosphonathaltigen Inhibitors konnten gute Ergebnisse erzielt werden – jedoch unter hohen Kosten. Die Wirkung des magnetischen Kalkschutzsystems konnte nicht abschließend beurteilt werden, zeigte aber in den Rohrleitungen positive Effekte. Die Bewertung des Prozesswassers hinsichtlich seines Ausfällungsverhaltens wurde mit Hilfe des „Ryznar Stability Index“ (RSI) und des „Langelier Saturation Index“ (LSI) durchgeführt. Für beide Verfahren wurden sehr starke Ausfällungen registriert (RSI = 3,8; LSI = 1,9). Anhand der Indizierung konnte für die Beimischung von Trübwasser kein Erfolg prognostiziert werden. Der Einsatz von Säure wäre zu kostenintensiv. Bei der gezielten Ausfällung von Calciumcarbonat in Folge der CO2-Desorption konnten die besten Ergebnisse mit der Belüftung erzielt werden (ΔCa = -70 %). Die Vakuumentgasung erbrachte hingegen nicht den gewünschten Erfolg (ΔCa = -30 %). Sollten mit dem magnetischen Kalkschutzsystem die Ablagerungen beherrschbar werden, ist der weitere Einsatz zu forcieren. Alternativ wird die Verwendung des Inhibitors, mit Optimierungspotential, vorgeschlagen. Können bei der Erhöhung der Faulschlammtemperatur (auf 50°C) die Ablagerungen mit Hilfe beider Verfahren nicht verhindert werden, ist im Weiteren die Belüftung des Faulschlamms anzustreben. In diesem Zusammenhang sind weitere Untersuchungen zur Veränderung des Entwässerungsverhaltens von großer Bedeutung. Auch eine Beurteilung von verschiedenen Materialien und Oberflächenbeschichtungen zur Verminderung von Ablagerungen könnte zukünftig von hohem betriebstechnischem Wert sein.

Betreuung