Klärschlamm
Praxisbeispiel interkommunaler Zusammenarbeit bei der Klärschlammverwertung

29.10.2019 In Mecklenburg-Vorpommern hat sich eine kommunale Solidargemeinschaft zur Klärschlammbehandlung gebildet – 15 Gesellschafter betreiben eine Anlage zur thermischen Verwertung.

Bild 1 Die Klärschlammverwertungsanlage der KKMV ist in direkter Nachbarschaft der Zentralen Kläranlage Rostock geplant. Dort ist die direkte Einspeisung der thermischen Energie ins Fernwärmenetz möglich.
© Foto: KKMV
Bild 1 Die Klärschlammverwertungsanlage der KKMV ist in direkter Nachbarschaft der Zentralen Kläranlage Rostock geplant. Dort ist die direkte Einspeisung der thermischen Energie ins Fernwärmenetz möglich.

In Mecklenburg-Vorpommern hat sich die größte kommunale Solidargemeinschaft zur Klärschlammbehandlung in Deutschland, die Klärschlamm-Kooperation Mecklenburg-Vorpommern GmbH (KKMV), formiert. Der Verbund von 15 Gesellschaftern projektiert eine besonders energieeffiziente und damit besonders umweltfreundliche Anlage zur thermischen Klärschlammverwertung. Rund 25.000 t TS, also zwei Drittel der Klärschlamm-Gesamtmenge von Mecklenburg-Vorpommern, sollen am Standort in Rostock in einer zentralen Anlage thermisch behandelt werden. Einzigartig energieeffizient ist die Anlage durch die Kombination von dezentraler Vortrocknung der Schlämme an mehreren Standorten und die Anbindung an das Fernwärmenetz der Hansestadt Rostock. Damit lassen sich ganzjährig 3.500 Haushalte mit grüner Heiz-Wärme versorgen. Das gesamte Projekt erzielt eine CO2-Reduktion von rund 10.000 t/a.

Im Rahmen der Anlagenkonzeption wurden alle auf dem Markt verfügbaren Technologien der thermischen Klärschlammverwertung unabhängig von der Größe der Anlage technisch-wirtschaftlich und ökologisch bewertet. Deutliches Ergebnis war, dass nur eine zentrale Anlage am Standort Rostock mit der bewährten und sicheren Technologie der Wirbelschichtverbrennung die optimale Lösung darstellt.

Alle für ein Ziel: der Kooperationsverbund KKMV und seine Gesellschafter

Im Jahr 2012 gründeten sechs kommunale abwasserbeseitigungspflichtige Körperschaften die Klärschlamm-Kooperation Mecklenburg-Vorpommern GmbH (KKMV.) Das Ziel war, gemeinsam eine umweltfreundliche, praxistaugliche und bezahlbare Alternative zur landwirtschaftlichen Verwertung ihrer Klärschlämme zu entwickeln. Im Ergebnis der Beratung um mögliche Beteiligungsformen, wählten die Gesellschafter die Rechtsform einer GmbH.

Um eine wirtschaftlich sinnvolle Auslegungsgröße der geplanten Behandlungsanlage zu erreichen, wurden in den Folgejahren weitere Partner gewonnen. Überdies sorgten auch die Novellierungen des Düngegesetzes, der Düngemittelverordnung und der Klärschlammverordnung für den Zugewinn weiterer kommunaler Partner. So besteht die KKMV bis dato aus 15 Gesellschaftern. Die Kooperation ist eine der  größten Solidargemeinschaften für die zukunftsweisende Behandlung der im Verbund anfallenden Klärschlämme in Deutschland.

Bild 4 zeigt den Kreis der Gesellschafter, es sind mehr als 220 Gemeinden in Mecklenburg-Vorpommern.

Vorzug für das interkommunale Modell: Bürgerwohl vor Gewinnmaximierung

Bereits frühzeitig entschied sich die KKMV für ein interkommunales Modell. Ein privatwirtschaftlicher Anteilseigner ist weder als Know-how-Lieferant noch als Kapitalgeber oder Beschaffer zusätzlicher Klärschlammmengen notwendig:

  • Die Anlage ist durch die angelieferten Mengen der Kooperationspartner (Andienungspflicht) weitgehend ausgelastet. Damit gibt es auch keinen Abfalltourismus.
  • Das gesamte Projekt von der Planung, bis über den Bau und den Betrieb  bleibt in der Hand der kommunalen Gesellschafter. So ist gewährleistet, dass Bürgerwohl vor Gewinnmaximierung steht.
  • Es ist absehbar, dass die Kapazitäten für die künftige gesetzeskonforme Entsorgung des Klärschlamms begrenzt sind und es bundesweit zu Entsorgungsengpässen kommen wird. Deshalb ist der Bau der Verwertungsanlage ein wichtiger Schritt der KKMV, um Entsorgungssicherheit für Mecklenburg-Vorpommern zu gewährleisten und die Gebührenbelastung der Bürger so gering wie möglich zu halten.

Die zentrale Verwertungsanlage der KKMV sorgt somit auch langfristig für Unabhängigkeit von (privatwirtschaftlichen) Entsorgungspartnern und damit für stabile und marktunabhängige Entsorgungspreise sowie klar berechenbare Abwassergebühren.

Bild 2 Schnittzeichnung einer vergleichbaren thermischen Klärschlammverwertungsanlage. © Foto: ERZ
Bild 2 Schnittzeichnung einer vergleichbaren thermischen Klärschlammverwertungsanlage.

Das Anlagenkonzept: Ein idealer Standort und die dezentrale Vortrocknung sorgen für Umweltschutz


Bereits 2016 beauftragte die KKMV eine umfangreiche Standortanalyse, die neun potentiell geeignete Flächen im gesamten Einzugsbereich der Kooperation auf ihre Eignung für die Errichtung einer zentralen Verwertungsanlage untersuchte. Das Ergebnis wies einen Standort neben der Zentralen Kläranlage in Rostock als am geeignetsten aus. Ausschlaggebend waren folgende Kriterien:

  • Mit rund 20.000 t Originalsubstanz p.a. fällt in der Hansestadt Rostock die weitaus größte Menge Klärschlamm an. Diese Menge lässt sich direkt einspeisen und muss nicht transportiert werden.
  • Beim Betrieb einer zentralen thermischen Verwertungsanlage entstehen belastete Abwässer. Diese müssen in einer aufgrund ihrer Kapazität geeigneten Kläranlage behandelt werden. Die ZKA Rostock erfüllt diese Voraussetzungen.
  • Auf dem Grundstück befand sich früher ein Heizkraftwerk, damit ist ein direkter Anschluss der neuen Anlage an das Fernheizungsnetz der Hansestadt Rostock möglich. Das sehr gut ausgebaute Fernwärmenetz hat eine Sommergrundlast von rund 11 MW. Aufgrund dieser Größe ist sichergestellt, dass sich die gesamte, durch die Verwertungsanlage bereitgestellte thermische Energie ganzjährig ohne Verluste einspeisen lässt.

Ein wesentlicher Baustein des Gesamtkonzeptes der KKMV ist die dezentrale Vortrocknung der Klärschlämme an geeigneten Anfallstellen. So untersuchte man bereits frühzeitig, auf welchen der 24 Kläranlagen der Gesellschafter freie und für eine Trocknungsanlage nutzbare Abwärme-Potenziale zur Verfügung stehen.

Als Ergebnis wurden drei Standorte identifiziert, an denen die Kooperation Trocknungsanlagen errichtet. In zwei davon liegt das Temperaturniveau der Wärmequelle bei rund 70 °C. Dort entstehen Abwärme-gestützte Solartrockner. An einem weiteren Standort steht Hochtemperaturwärme aus einem EBS-Kraftwerk zur Verfügung. Dort wird ein Bandtrockner installiert.

Die dezentrale Trocknung reduziert das  Transportvolumen um rund 30 Prozent (18.500 t/a). Somit fallen auch deutlich weniger Lkw-Anlieferungen an der Verwertungsanlage in Rostock an. Zudem sorgt die dezentrale Vortrocknung für eine signifikante Reduzierung der Trocknungskapazität an der zentralen Verwertungsanlage. Damit kann sowohl der thermische als auch der elektrische Eigenenergiebedarf der Anlage deutlich reduziert werden. Das hat zur Folge, dass wesentlich mehr Wärme für die Einspeisung ins Fernwärmenetz zur Verfügung steht.

Grundsätzlich basiert das Konzept der KKMV auf dem Solidarprinzip. Sowohl die Vortrocknung als auch der Transport der Schlämme werden durch die Kooperation organisiert und solidarisch verrechnet. Damit bezahlt jeder Gesellschafter  –unabhängig von Standort und Größe der Kläranlage – den gleichen Verwertungspreis. Dieser ergibt sich aus dem Behandlungsentgelt plus der für alle Gesellschafter geltenden Transportkostenumlage.

Bild 3 Das Schema der geplanten thermischen Verwertungsanlage © Foto: Jacobs
Bild 3 Das Schema der geplanten thermischen Verwertungsanlage

Das Technikkonzept: bewährte und optimal ausgerichtete Anlagentechnik

Beim technischen Konzept orientiert sich die KKMV an Referenzanlagen, in ähnlicher Größe und vergleichbarer Auslegung wie die in Rostock geplante Verwertungsanlage: die Anlage der ERZ in Zürich (Inbetriebnahme 2015) und die Anlage Lynetten von BIOFOS in Kopenhagen (Inbetriebnahme 2011). Beide Referenzen zeichnen sich durch die Kombination von konventioneller Technik, hocheffektiver Rauchgasreinigung und energieeffizienter Einspeisung von Wärme in ein Fernwärmenetz aus.

Obwohl das grundsätzliche Anlagenkonzept auf der konventionellen und durch zahlreiche Referenzen belegten Technik der stationären Wirbelschicht basiert, soll bei der Reinigung der Rauchgase besonderer Wert auf modernste Technik gelegt werden. Auch hier orientiert man sich an den beiden oben genannten Referenzanlagen, die mit jeweils vierstufigen Systemen sehr hohe Reinigungsleistungen erzielen und die Grenzwerte des Bundes-Immissionsschutzgesetzes weit unterschreiten. Damit ist sichergestellt, dass die Verwertungsanlage keinen negativen Einfluss auf die Luftqualität der Hansestadt Rostock haben wird.

Referenzprojekt für nachhaltige Energiegewinnung und CO2-Ersparnis

Durch die Kombination von dezentraler Vortrocknung und zentraler Verbrennung des hochkalorischen Klärschlammes wird die Rostocker Anlage rund 44.000 MWh thermische Energie pro Jahr für die Fernheizung der Hansestadt bereitstellen können. Diese Energiemenge entspricht rund fünf Prozent des Gesamtaufwandes der Fernheizung und kann etwa 3.500 Haushalte mit grüner Wärme versorgen. Aufgrund des biogenen Ursprungs ist die Energieerzeugung aus der thermischen Behandlung der Schlämme als klimaneutral einzustufen. Bei der thermischen Verwertung von Klärschlamm entsteht lediglich regeneratives CO2 womit Klärschlamm auch als erneuerbare Energiequelle gilt.

Eine derart hohe Energieeffizienz ist ausschließlich mit einer zentralen Anlage möglich. Die Verbrennung in einer stationären Wirbelschicht bietet hierzu das geeignete Verfahren. In Relation zum Energiegewinn der zentralen Anlage liegt der Energieaufwand für die Transporte bei unter zwei Prozent.

Das gesamte Projekt erzielt CO2-Einsparungen von rund 10.000 Tonnen pro Jahr. Diese ergeben sich durch die dezentrale Vortrocknung (Einsparung durch Abwärmenutzung in den dezentralen Kläranlagen), den Wegfall von Transportaufwand (Dieseleinsparung) und die Nutzung der bei der thermischen Aufbereitung erzeugten Energie fürs Rostocker Fernwärmenetz.

Durch das Recycling der Klärschlämme gelingt es, fossile Ressourcen einzusparen, das energetische Potenzial von Abfall mit hohem Wirkungsgrad zu nutzen und eine echte Kreislaufwirtschaft zu errichten. Mit Inbetriebnahme der neuen Anlage setzt die KKMV wichtige Ziele des „Energiebündnisses Rostock“ konkret um.

Bild 4 Übersicht: Klärschlamm-Kooperation in Mecklenburg-Vorpommern © Foto: KKMV
Bild 4 Übersicht: Klärschlamm-Kooperation in Mecklenburg-Vorpommern

Zu 100 Prozent gesetzeskonform: die Phosphorrückgewinnung


Ein zentraler Bestandteil des Anlagenkonzeptes von Rostock ist, die Grundlage für die höchstmögliche Rückgewinnung des Phosphors aus den behandelten Klärschlämmen zu schaffen. Aus der Asche der Klärschlamm-Monoverbrennung lassen sich (aufgrund der hohen Konzentration) bis zu 90 % des vorhandenen Phosphors zurückgewinnen. Bei entwässerten Schlämmen liegt die Rückgewinnungsquote bei etwa 50 %.

Aufgrund der ländlichen Struktur des Einzugsgebietes bieten die Klärschlämme der KKMV ideale Grundvorrausetzungen für eine effektive Phosphorrückgewinnung. Die Auswertung aktueller Klärschlammanalysen aus den 24 Kläranlagen der Kooperation hat ergeben, dass

  • der Anteil des nutzbaren Phosphats (P2O5) etwa 22 % beträgt
  • und alle weiteren Komponenten deutlich unter den Grenzwerten der Düngemittelverordnung (DüMV) liegen.

Damit ist die Asche ein idealer Grundstoff für einen umweltneutralen und hochwertigen Dünger. Ein sinnvoller Ansatz könnte daher sein, entweder die heute bereits praktizierte Direktverwertung der Asche in der Landwirtschaft anzustreben, oder alternativ, die rückstandsfreie Aufbereitung des gesamten Ascheaufkommens zu einem verkaufsfähigen Dünger Bei diesen Verfahren ist sichergestellt, dass der komplette Anteil des in der Asche aufkonzentrierten Phosphors wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden können. Im konkreten Fall der KKMV können rund 1.000 t Phosphor pro Jahr aus den Schlämmen der Gesellschafter zurückgewonnen werden.

Ein Beitrag von Ulrich Jacobs

Fachartikel aus wwt wasserwirtschaft wassertechnik Nr. 10/2019

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