KARL Art. 11: PEGAKA-Technologie "Verdoppelung Klärgas (Energie) / Halbierung Klärschlamm"
Durch einen insgesamt etwa 10 Monate dauernden Betrieb einer Versuchsanlage in Containerbauweise, fasste die Gutachterin C. Busch vom TÜV – Süd – Industrie Service die Ergebnisse zusammen. Die wurden dann auf der Groß-Kläranlage am Standort übertragen.
Scale-up Kläranlage 35.000 EW:
Mehr Gas im Faulturm durch höhere Umwandlung der Organik im Faulschlamm => Erhöhung der Eigenstromquote (inkl. Prozesswasserbehandlung/ Rücklast zur Belebung)
Kenndaten des Blockheizkraftwerks:
(mit BHKW ηel. = 38 % | CH4-Gas = 65 % | 1 Nm³ CH4 = 10 kWh)
234.695 Nm³/a klassische Gasproduktion (Betriebsergebnis):
579.697 kWh/a Eigenstrom
157.315 Nm³/a Ergänzung Gas durch PEGAKA-Stufe:
388.568 kWh/a Erhöhung Eigenstrom
Summe: 968.265 kWh/a ≙ Energieneutralität
Erfüllung KARL Art. 11 => Energieeinsparungen
=> Minimierter Klärschlammanfall zur Verwertung
(thermisch/ stofflich)
(=> maximiert die Abfallvermeidung gemäß Abfallhierachie
Artikel 4 der Richtlinie 2008/98/EG)
2.000 t/a OS – 740 t/a OS (PEGAKA) = 1.260 t/a OS (Reduktion: − 37 %)
Die hohen NH4-N – Rückbelastungen der maschinellen Schlammentwässerung vermindern sich in der PEGA-Biologie um ca. 90 %
=> Unterstützt KARL Art. 7 “3. Behandlungsstufe“ durch deutliche Minderung der Stickstoffrückbelastung in die biologische Stufe (auch andere Parameter).
KARL Art. 11: 3 Jahre Praxisversuch zum PEGAKA – Verfahren
Auf einer 35.000 EW ausgebauten Anlage wurden in knapp 3 Jahren unter suboptimalen Bedingungen im Vergleich zu unseren Patentansprüchen
DE 10 2015 118 988 B4 das PEGAKA – Verfahren in einem vorhandene 850 m³ - SBR - Reaktor durchgeführt.
Ab 2020 unterschritt der Mittelwert des GVFT dir als technische Ausfaulgrenze bezeichnete Größe von 50% {Jardin (2012) | Svardal (2014) | DWA M368 "Biologische Stabilisierung von Klärschlamm" | Fernandez-Arevaldo et al. (2017)}.
Das erste Jahr 2019 war geprägt durch den Umbau mit entsprechenden Einschränkungen der PEGA-Biologie – danach griff das PEGAKA – Verfahren bis etwa Mitte 2022. In diesem Zeitraum unterschritt der Mittelwert beim oTS permanent die technischen Ausfaulgrenze von 50 %.
In den letzten beiden Jahren 2021/22 erzielte die spezifische Gasausbeute einen Wert im Mittel von 440,5 bzw. 513,5 L/ kg oTS (im Bereich der Vorgaben DWA A216 mit Richtwert 500 L/ kg oTS bzw. 480 L/ kg oTS /Böhnke, Bischofsberger, Seyfried 1993/. Mit maximal 22,7 L/(E·d) übertrifft das PEGAKA – Verfahren die spezifischen Angaben von 17,3 L/(E·d) (gleiche Autoren 1993) deutlich. Die Gasproduktion bei der Anwendung der PEGAKA – Technologie ist im Zeitraum um 57 % gestiegen.
> MEYER hat bei eigenen Untersuchungen von 95 Kläranlagen einem mittleren spezifischen Gasanfall von 17,3 L/(Ed) ermittelt. Lediglich auf 20 Prozent der untersuchten Anlagen wurde ein Gasabfall von mehr als 20 L/(Ed) erreicht [Meyer, H.; Kaudelka, A.; Podewils, W.; Technisch/ wirtschaftliche Aspekte der Klärschlammgasverwertung auf Kläranlagen im Zusammenwirken von Abwasserreinigung und Energieautarkie. Mitteilungen der Oswald-Schulze-Stiftung, Heft 4 (1983) Seite 39-45 ] <
Mit zunehmender Gasausbeute konnte auch der Klärschlammanfall um rd. 25 % abgesenkt werden (ca. 500 t/a).
Optimal ausgeführte PEGAKA – Anlage nach Patent DE 10 2015 118 988 B4
In der nachfolgenden Abbildung ist eine PEGAKA – Anlage optimal in eine bestehende Kläranlage mit Faulturm dargestellt:
Die PEGABB nimmt den ausgefaulten Klärschlamm abgetrennt durch einen Selektor auf (z.B. 50 % der Klärschlammmenge). Den verbleibende Rest entwässert man nach wie vor klassisch z.B. mit Zentrifuge. Das Trübwasser gelangt ebenfalls in die PEGABB und wird dort mitbehandelt (KARL Art. 7: Reduzierung der Rückbelastung an NH4-N zur Reduzierung von GesN im Ablauf). Die Biologie erhält einen Begasung mit Reinsauerstoff bei möglichst erhöhten Temperaturen. Die Ausschwemmbiologie hat bezogen auf den Schlamm eine sehr kurze Verweildauer und gelangt in den statische Eindicker gefolgt von dem Schrägfilter. Der so eingedickte Schlamm gelangt mit einem TR – Gehalt von
9 – 12 % zurück in den Faulturm. Das abgetrennte Wasser aus den beiden Eindicker-Stufen wird mit einer hohen Quote des zwei- bis vierfachen zur PEGABB rezirkuliert. Der Rest des weitestgehend unbelasteten gereinigten Wassers (z.B. NH4-N etwa 90 % reduziert) gelangt zurück in die Hauptbiologie. Dort kann die N – Belastung des Belebungsbecken um etwa 20 % gemindert werden.
Wir haben Konzepte entwickelt, um auch kleinere Kläranlagen im Bereich um 10.000 EW mit einer Faulung nachzurüsten und dann das PEGAKA – Verfahren anzuwenden. Die Entlastung der Biologie, eigene Stromerzeugung und Einsparungen bei der Klärschlammentsorgung finanzieren die Investition – ganz im Sinne von KARL!