Solare Klärschlammtrocknung und Desinfektion

In Deutschland wird die solare Klärschlammtrocknung überwiegend auf Kläranlagen mit bis zu 10.000 Einwohnerwerten eingesetzt. Aber auch auf größeren Kläranlagen werden zunehmend Solartrockner gebaut, wenn auch überwiegend mit Fremdwärmeeinsatz. Weltweit sind derzeit rund 400 Solartrockner im Einsatz, wobei die größte Anlage den Klärschlamm von 820.000 Personen trocknet. Trotz dieses weiten Einsatzfeldes existiert weder im deutschen noch im internationalen Regelwerk eine einheitliche Dimensionierungsregel.
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung von Bemessungsregeln für die solare Klärschlammtrocknung auf Basis aktuell genutzter Verdunstungsmodelle. Dafür wurde das Trocknungsverhalten von Klärschlamm in einer halbtechnischen Solartrocknungsanlage im Batchbetrieb bei unterschiedlichen klimatischen Randbedingungen und Betriebseinstellungen untersucht.
In den Untersuchungen zeigte sich, dass v.a. der Energieeintrag aus Globalstrahlung und Zusatzheizung, die Lufttemperatur sowie die relative Luftfeuchtigkeit das Trocknungsverhalten beeinflusste. Diese Parameter fanden Eingang in die Berechnung der potenziellen Verdunstung. Die notwendige Trocknungsfläche wird anschließend aus der potenziellen Verdunstung und der aus dem Klärschlamm zu verdunstenden Wassermenge berechnet. Mit der Variation von Parametern wie Schichthöhe, Lüftung oder Rückmischungsanteil getrockneten Schlamms kann im Anlagenbetrieb auf tägliche Schwankungen reagiert werden. Die energetische Betrachtung zeigte, dass durch den weltweiten Einsatz von Solar- anstelle von technischen Trocknern jährlich bis zu 13 Mio. t CO2 eingespart werden könnten.
Wird Klärschlamm landwirtschaftlich verwertet, fordern viele Länder eine Desinfektion. Untersuchungen dazu wurden an einer neu entwickelten Anlage zur thermischen Desinfektion von solar getrocknetem Klärschlammgranulat durchgeführt. Es zeigte sich, dass der von der US-Umweltbehörde EPA für Class A biosolids geforderte Grenzwert erreicht werden konnte, allerdings bei höheren Temperaturen und längeren Aufenthaltszeiten als von der EPA benannt.
Die Untersuchungen zeigten, dass mit der solaren Klärschlammtrocknung in den untersuchten Klimazonen ein guter Behandlungserfolg erzielt werden konnte und die entwickelten Bemessungsregeln für alle untersuchten Standorte geeignet sind. Durch den zusätzlichen Einsatz einer thermischen Desinfektionsanlage konnte das getrocknete Granulat anschließend sicher für eine landwirtschaftliche Verwertung desinfiziert werden.