Institut für Siedlungswasserwirtschaft
der RWTH Aachen

Das ISA gratuliert Herrn Martin Kaleß zum erfolgreichen Abschluss seiner Promotion am 05.10.2018 mit dem Titel: „Kohlenstoffausschleusung zur Verbesserung der Energieeffizienz kommunaler Kläranlagen“

Im Kontext der Energiewende sind Kläranlagen anzustreben, deren Energiebedarf weitestgehend aus regenerativen Quellen gedeckt wird. Hierfür ist neben einer Erhöhung der Energieeffizienz insbesondere ein größerer Anteil der im Abwasser enthaltenen Kohlenstoffverbindungen durch Ausschleusung, Faulung und Umwandlung in elektrische Energie nutzbar zu machen. Auf konventionellen Kläranlagen werden Kohlenstoffverbindungen über den Primär- und Überschussschlamm aus dem Abwasser bereits entfernt und im Falle der anaeroben Schlammstabilisierung teilweise in Faulgas überführt, aus dem elektrische Energie rückgewonnen werden kann

Im Rahmen des durch das BMBF geförderten Projekts E-Klär wurden verschiedene Verfahren zur weitergehenden Kohlenstoffausschleusung untersucht. Die Feinstsiebung wurde als Alternative zur Vorklärung an drei Kläranlagenstandorten großtechnisch eingesetzt. Ebenfalls großtechnische Untersuchungen fanden mit einer Rechengutwaschpresse statt, mit der organikreiche Bestandteile des Rohrechenguts ausgewaschen und zur Energierückgewinnung zur Verfügung gestellt wurden. In einem halbtechnischen Maßstab wurde die erste Stufe eines zweistufigen biologischen Prozesses untersucht, in der neben partikulären auch gelöste Kohlenstoffverbindungen über Adsorption an den Schlamm ausgeschleust werden können. Experimente zur Unterstützung der Sedimentation durch Zugabe chemischer Additive fanden in einem labortechnischen Maßstab statt. Die chemischen Additive bewirken die Destabilisierung und Koagulation feiner Partikel, so dass eine bessere Absetzbarkeit erfolgt.

Im Abwasser steht chemisch gebundene Energie in Höhe von ca. 153 kWh/(E∙a) zur Verfügung. Die Rückgewinnung elektrischer Energie beträgt auf konventionellen Kläranlagen nach dem DWA Leistungsvergleich für das Jahr 2017 im Median 13,5 bzw. 18,2 kWhel/(E*a) auf Kläranlagen der Größenklasse 4 bzw. 5. Die Berechnung des Verbleibs der chemisch gebundenen Energie während des Abwasserreinigungsprozesses inklusive der Ermittlung der rückgewonnen elektrischen Energie mittels Monte-Carlo-Simulation unter Einbeziehung der erzielten Versuchsergebnisse zeigt, dass rechnerisch die Energierückgewinnung auf 22,8 kWhel/(E∙a) im Median gesteigert werden kann, sofern es gelingt, aus dem Rohabwasser 70 bis 90 % des CSB auszuschleusen.

Die für die Praxis verwertbaren Kernergebnisse lauten darüber hinaus wie folgt:
• Abwassersiebung kann CSB-Elimination konventioneller Vorklärbecken übertreffen.
• Rechengutwäsche führt zu einer verglichen zum Zulauf-CSB zu einer geringen Rückgewinnung chemisch gebundener Energie, jedoch zu besserer Entwässerbarkeit von Rechengut (Gewichtsreduktion senkt Entsorgungskosten).
• Die Unterstützung der Sedimentation durch Zugabe chemischer Additive kann die CSB-Elimination durch konventionelle Vorklärbecken verdoppeln.
• In der ersten Stufe zweistufiger biologischer Verfahren können bis zu 40 % des CSBfilt ausgeschleust werden.
• Ein energieneutraler Abwasserreinigungsprozess ist unter Nutzung der im Abwasser enthaltenen Energie möglich.

Die Dissertation ist als der 248. Band in der Reihe "Gewässerschutz-Wasser-Abwasser" (ISBN: 978-3-938996-54-6) erschienen und kann unter folgender Adresse zum Preis von 23 Euro bestellt werden:

Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e. V.
52056 Aachen
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