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Die Technik – wie funktioniert die Anlage?

Die Grundlagen

Das für Nürnberg geplante Verfahren des metallurgischen Phosphor-Recyclings (Mephrec) ermöglicht die vollständige Verwertung des Klärschlamms in EINER Anlage an EINEM Standort in EINEM Verfahrensschritt. Dieses Verfahren stellt gewissermaßen einen Hochofen dar, wie er aus der Eisen-Herstellung bekannt und bewährt ist. Der wesentliche Unterschied dazu ist jedoch, dass das Ziel des Mephrec-Verfahrens auf die Gewinnung einer phosphathaltigen Schlacke gerichtet ist. Die schmelzflüssigen Metalle sind Nebenprodukt und stammen aus den Schwermetall-Verunreinigungen und Eisenverbindungen des Klärschlamms.

Bei Temperaturen von bis zu 2000 °C schmilzt der Klärschlamm unter Zugabe von Sauerstoff. Alle organischen Schadstoffe werden zuverlässig zerstört. Die gewonnenen Metalle lassen sich in bewährten Wirtschaftskreisläufen verwerten.

Die staubhaltige Abluft wird gereinigt, so dass keine schädliche Umweltbelastung vor Ort besteht. Das Wasser der Gaswaschanlage wird der Abwasserreinigung im Klärwerk zugeführt.

Beim Schmelzprozess entsteht Synthesegas, vergleichbar mit dem Gichtgas beim Hochofen. Dieses Gas wird vor Ort in Blockheizkraftwerken zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt.

Bis auf die externe Zufuhr von rund 5 Gewichtsprozent Steinkohlenkoks – der nötig ist, um das Mephrec-Verfahren in Gang zu halten – arbeitet das Verfahren ohne zusätzliche Energiezufuhr.

Von der stofflichen Bilanz her betrachtet, verbleiben von der eingesetzten Klärschlamm-Menge weniger als 5 Prozent derzeit noch nicht verwertbare Reststoffe in Form von Staub. An Technologien zur Verwertung dieses Reststoffs wird jedoch gearbeitet.

Ein hochwertiges Düngemittel aus Klärschlamm

Versuche haben ergeben, dass die Schlacke ein Düngemittel mit hoher Pflanzenverfügbarkeit darstellt und vollkommen frei von Schwermetallen und organischen Schadstoffen ist. Sie ist mit Thomasphosphat, einem seit vielen Jahrzehnten eingesetzten Düngemittel vergleichbar. Die im Mephrec-Verfahren gewonnene Schlacke enthält wesentlich weniger Schadstoffe als handelsübliche Düngemittel. Die Schlacke wird flüssig abgestochen, im Wasserbad gelöscht und das entstehende Granulat in die Düngemittelindustrie transportiert. Dort wird es z.B. durch Mahlen und Mischen weiter aufbereitet. Das Produkt kann aufgrund des Reinheitsgrades unbedenklich im biologischen Landbau eingesetzt werden.

Die Versuchsanlage

Im Labormaßstab hat sich die Funktionsfähigkeit des Mephrec-Verfahrens bereits bestätigt. Bevor an den Bau einer Großanlage gedacht werden kann, muss sich das Verfahren in einer Versuchsanlage bewähren. Diese wird auf dem Gelände des Klärwerks 1 in Nürnberg entstehen.

Die Versuchsanlage hat eine Leistung von rund 20 Prozent der geplanten Großanlage. Damit ist einerseits eine ausreichende Sicherheit für die Ermittlung und Hochrechnung der Betriebsergebnisse gegeben. Andererseits bleiben bei der gewählten Anlagengröße die erforderlichen Investitionen überschaubar.

Die Versuchsanlage umfasst alle wesentlichen Verfahrensschritte der geplanten Großanlage. Durch Variation der zugegebenen Stoffe und der Betriebsweise können die Stabilität des Verfahrens und die Anforderungen an die eingesetzten Stoffe ermittelt werden.

Die Inbetriebnahme der Versuchsanlage ist für Ende 2015 geplant. Ihre Betriebszeit ist für rund ein Jahr angesetzt. Maßgeblich für die Betriebszeit ist allerdings die Zahl der Betriebsstunden. Wenn die Gesamtbetriebszeit von 2000 Stunden erreicht ist, gilt das Verfahren als stabil und sicher.

Die Großanlage

Bei erfolgreichem Ausgang der Versuche soll eine Großanlage auf dem Gelände von Klärwerk 1 entstehen. Sie eröffnet auch die Möglichkeit, den Klärschlamm von umliegenden Städten und Gemeinden zu verwerten.

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