Berichte aus Energie- und Umweltforschung 13/1997
System- und pH-Wert-abhängige Schwermetalllöslichkeit im Kondensatwasser von Biomassefernheizwerken

Untersuchung des Systems Schlamm - Kondensat, der dadurch bedingten Emissionen sowie der Entsorgungsmöglichkeiten

Inhaltsbeschreibung

Moderne Biomasseheizwerke mit einer Leistung von mehr als 3 MWth werden in Österreich verstärkt mit einer Rauchgaskondensationsanlage ausgestattet. In der Kondensationsanlage kommt es zu einer Taupunktsunterschreitung der Rauchgase und folglich zu einem Kondensatanfall. Mit dem Einsetzen der Kondensation kommt es auch zur Abscheidung nennenswerter Mengen an Flugstaub, welche als Kondensatschlamm anfallen. Rauchgaskondensationsanlagen bringen sowohl ökologische (geringerer Flugascheanteil im Rauchgas) als auch ökonomische Vorteile.

Dadurch ist anzunehmen, dass in Zukunft noch mehr Anlagen mit einer Rauchgaskondensationsanlage ausgestattet werden und dadurch der Gesamtkondensat- und Gesamtschlammanfall weiter steigen wird. Dadurch war es nötig, das System Schlamm - Kondensat ausführlich zu untersuchen, um ein klares Bild über die dadurch bedingten Emissionen zu erhalten sowie die Entsorgungsmöglichkeiten für Schlamm und Kondensat aufzuzeigen.

Das Kondensat wurde nach den Grenzwerten der Allgemeinen Österreichischen Abwasseremissonsverordnung bewertet. Zur Bewertung der vom Schlamm ausgehenden Gefährdung wurden Evaluationsanalysen nach DEV S4 durchgeführt und die Ergebnisse mit den in der ÖNORM S 2072 enthaltenen Grenzwerten verglichen. Um den Einfluss des pH-Wertes auf das System Schlamm - Kondensat abzuschätzen wurden Laborversuche zur pH-Wert-abhängigen Löslichkeit durchgeführt. Weiters wurde der Einfluss der Trenneffektivität vom Kondensat und Schlamm mittels Filtrationsversuchen und begleitenden Analysen ermittelt.

Für das untersuchte System können für Schlamm und Kondensat folgende Aussagen getroffen werden:

  1. Bei Anlagen ähnlicher Bauart und Betriebsweise wie die untersuchten Heizwerke ist mit einem Schlammanfall zwischen 0,01 und 0,3 kg je MWh-Kessel zu rechnen. Es zeigte sich, dass mit zunehmender Anlagenauslastung die Schlammengen pro erzeugter Wärmemengeneinheit sinkt.
  2. Der wärmemengenbezogene Kondensatanfall hängt vom Brennstoffwassergehalt, der Rauchgastemperatur nach der Kondensationsanlage und dem Restsauerstoffgehalt der Rauchgase ab. Er schwankt normalerweise zwischen 150 und 500 Liter je KWh-Kessel.
  3. Die Versuche zur pH-Wert - abhängigen Löslichkeit brachten zutage, dass bei pH-Werten größer 7,5 die nichtpartikelgebundene Konzentration an Zn, Cd, Pb und Hg unter den Grenzwerten laut AEVO liegen. Für Hg ist diese Aussage nur bedingt gültig.
  4. Die Qualität der Schlamm - Wasser - Trennung hat einen direkten Einfluss auf die Masse und Größenverteilung der mit dem Kondensat emittierten Schwebstoffe. Die Konzentration an Feststoff beträgt bei Anlagen, in denen die Trennung des Schlammes vom Kondensat in der Kondensatsammelwanne erfolgt, im Mittel etwa 20 mg/l. Bei Anlagen mit nachgeschaltetem und entsprechend dimensionierten Sedimentationsabscheider beträgt die Partikelfracht etwa 7 mg/l, wobei Belastungsspitzen, die durch den Waschvorgang der Wärmetauscherrohre bei Anlagen mit Schlammtrennung in der Kondensatsammelwanne auftreten, nicht zu erwarten sind. Eine verbesserte Schlamm - Wasser - Trennung verringert auch die Emission an Schwermetallen durch das Kondensat, da die mitgerissenen Schlammteilchen hohe Schwermetallkonzentrationen aufweisen können.
  5. Kondensatschlamm aus Biomassefernheizwerken muss der Eluatklasse ICH laut ÖNORM S 2072 zugeordnet werden.
  6. Ein Vergleich der Schwermetallkonzentration des Kondensatschlammes mit den Grenzwerten der Steiermärkischen Klärschlammverordnung zeigt, dass eine Deponierung oder industrielle Verwendung notwendig ist. Eine Ausbringung auf Böden ist nicht möglich.
  7. Kondensat kann unter Einhaltung der in der AEVO laut § 4, Zl ff und EMB lt. § 4 Anlage A/I Zl ff geltenden Grenzwerte in einen Vorfluter eingeleitet werden, wenn sichergestellt werden kann, dass der pH-Wert des Kondensates größer 7,5 ist und eine wirksame Schlamm - Wasser - Trennung erfolgt.
  8. Ist standortbedingt kein Vorfluter vorhanden oder ist der Vorfluter zu klein, so ist auch eine Versickerung des Kondensates außerhalb von Wasserschongebieten möglich. Die zu erfüllenden Voraussetzungen sind dabei dieselben wie unter Punkt 7 angeführt. Hg und Nitrit können Probleme bereiten.

Bibliographische Daten

"System- und pH-Wert-abhängige Schwermetalllöslichkeit im Kondensatwasser von Biomassefernheizwerken"
Ingwald Obernberger, Anton Arich
(beide Institut für Verfahrenstechnik, Technische Universität Graz)
Franz Panholzer (Institut für analytische Chemie, Mikro- und Radiochemie, Technische Universität Graz)

Berichte aus Energie- und Umweltforschung 13/1997

Im Auftrag des Bundesministeriums für Wissenschaft und Forschung, Amt der Salzburger Landesregierung
218 Seiten

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