Verbesserung des anaeroben Abbauverhaltens

Eine Verbesserung des anaeroben Abbauverhaltens wird vornehmlich durch den Aufschluß des Überschußschlammes erreicht, da sich in diesem viele Bakterien befinden, die einem anaeroben Abbau nur schwer zugänglich sind. Durch die Desintegration werden diese Mikroorganismen aufgeschlossen, was zu einem beschleunigten und weitergehenden Abbau führt. Ein weitergehender Abbau wird auch erreicht durch eine Desintegration des Faulschlammes, die im Umwälzkreislauf eines Faulbehälters oder zwischen zwei in Reihe geschalteten Behältern erfolgen kann. Der Aufschluß des Primärschlammes erweist sich dagegen als weniger sinnvoll, da dessen organische Bestandteile bereits sehr gut biologisch verfügbar sind.

Die genannten Zusammenhänge werden noch einmal deutlich, wenn man Abbauergebnisse verschiedener mechanisch desintegrierter Schlammarten vergleicht (Abb. 1). Für den Primärschlamm ergeben sich hohe Abbaugrade, die durch die Desintegration kaum zu verbessern sind. Dagegen sind die Steigerungen für den Überschußschlamm deutlich zu erkennen. Die Unterschiede zwischen desintegriertem und unbehandeltem Schlamm werden bei höheren Fauldauern immer geringer, da dann die biologische Hydrolyse ebenfalls zu einem weitgehenden Aufschluß der organischen Substanz führt. Die Abbaugrade der Faulschlämme liegen sehr niedrig, was auf den vorangegangenen anaeroben Abbau zurückzuführen ist. Hier lassen sich durch die Desintegration erhebliche prozentuale Abbaugradsteigerungen erreichen, wobei der Gasanfall aber relativ gering ist.

Abb. 1: Einfluß der Desintegration auf das Faulverhalten verschiedener Schlammarten

Zur thermischen Schlammvorbehandlung wurden in den letzten Jahrzehnten zahlreiche Untersuchungen durchgeführt. Sehr umfassend hat sich Pinnekamp mit einer thermischen Vorbehandlung von Klärschlämmen bei Temperaturen von 120 bis 220 °C beschäftigt. Die erreichbaren Gasertragssteigerungen hängen vom Grad des biologischen Vorabbaus ab. Bei Schlämmen aus hoch belasteten Belebungsanlagen und bei Primärschlämmen werden maximale Steigerungsraten gegenüber unbehandelten Schlämmen von lediglich 20 % gefunden, dagegen bis zu 270 % bei Faulschlämmen. Auswirkungen auf die Partikelgrößenverteilung oder das Entwässerungsverhalten der ausgefaulten Schlämme werden nicht festgestellt. Temperaturen von 135 bis 180 °C werden als optimal für eine thermische Vorbehandlung angesehen. Die Einwirkzeit ist von untergeordneter Bedeutung. Vorbehandlungstemperaturen von über 200 °C führen zu einem Rückgang des Gasertrages, was durch Maillard-Reaktionen erklärt wird. Bei der Maillard-Reaktion reagieren reduzierte Zucker und Aminosäuren zu schwer abbaubaren oder sogar hemmend wirkenden Melanoiden. Bei diesen handelt es sich um braungefärbte, stickstoffhaltige, polymere Substanzen, die in ihrer Löslichkeit und der Elementaranalyse nach weitgehend den Huminsäuren gleichen. Diese mögliche Bildung schwerabbaubarer Verbindungen, die mögliche Bildung von Dioxinen und die Geruchsentwicklung, die von thermisch behandelten Schlämmen ausgehen kann, haben bislang einer weiteren Verbreitung dieses Verfahrens im Wege gestanden. Aktuelle Entwicklungen verschiedener Firmen müssen zeigen, ob diese Probleme zufriedenstellend gelöst werden können.

Auch durch eine Desintegration mit Ozon läßt sich das Faulverhalten von Schlämmen verbessern [Scheminski et al.]. Besonders sinnvoll erscheint der Einsatz bei Faulschlämmen, die ohne die Ozonbehandlung nur mehr ein geringes Restgaspotential aufweisen. Die Gasausbeute nimmt mit steigendem Aufschlußgrad deutlich zu, da sich mit der Ozonbehandlung hohe Freisetzungsgrade der organischen Substanz erreichen lassen. Die guten Abbaugrade nach der Ozonbehandlung werden aber erst nach einer Adaptationsphase der aktiven anaeroben Biomasse an das Substrat erreicht.

Der Einsatz von Enzymen zur Verbesserung der anaeroben Schlammstabilisierung wird immer wieder diskutiert. Es wurde u.a. berichtet über den Einsatz von Enzymen bei der anaeroben Schlammstabilisierung auf den Kläranlagen Gießen und Aachen-Soers. Durch den Zusatz eines nicht näher spezifizierten Enzymcocktails mit einer Dosiermenge von 400 bis 600 mg/kg oTR konnte der Abbaugrad um 8 bis 13 % gesteigert werden, wobei die höchsten angegebenen Abbaugrade bei 55 % liegen. Eine Validierung dieser Ergebnisse bleibt abzuwarten.