Definition: Was ist Schlamm?
Schlamm ist ein Gemisch aus Wasser und feinen festen Bestandteilen. Er entsteht in natürlichen Gewässern ebenso wie bei technischen Prozessen, beispielsweise in Kläranlagen, Industrieanlagen, Häfen oder bei der Aufbereitung von Rohstoffen. Je nach Herkunft kann Schlamm aus mineralischen Partikeln, organischer Substanz, Mikroorganismen und unterschiedlichen gelösten oder gebundenen Stoffen bestehen.
Die Eigenschaften von Schlamm unterscheiden sich erheblich. Manche Schlämme sind überwiegend mineralisch und relativ schadstoffarm, andere enthalten hohe Mengen organischer Substanz, Nährstoffe oder problematische Schadstoffe. Deshalb sind Herkunft und Zusammensetzung entscheidend dafür, wie Schlamm behandelt, genutzt oder entsorgt werden kann.
Entstehung von Schlamm
Schlamm entsteht immer dann, wenn feine feste Stoffe mit Wasser vermischt oder aus einer Flüssigkeit abgeschieden werden. In natürlichen Gewässern können Boden- und Sedimentpartikel durch Erosion eingetragen und später abgelagert werden.
In technischen Anlagen entsteht Schlamm häufig durch Sedimentation, Filtration, chemische Fällung oder biologische Prozesse.
Sedimentation
Sedimentation bezeichnet das Absinken von Feststoffpartikeln in einer Flüssigkeit. Größere und schwerere Teilchen setzen sich schneller ab als sehr feine Partikel.
In Absetzbecken wird dieser Prozess gezielt genutzt, um Feststoffe aus Wasser zu entfernen.
Natürlicher Gewässerschlamm
Auf dem Grund von Seen, Teichen und langsam fließenden Gewässern können sich feine Sedimente ansammeln. Sie bestehen aus mineralischen Partikeln und abgestorbener organischer Substanz.
Mit zunehmender Ablagerung bildet sich eine weiche Schicht, die umgangssprachlich häufig als Schlamm bezeichnet wird.
Organische Bestandteile
Abgestorbene Algen, Wasserpflanzen und Tiere sinken auf den Gewässergrund und werden dort von Mikroorganismen zersetzt.
Unter sauerstoffarmen Bedingungen verläuft der Abbau langsamer und über andere biochemische Prozesse.
Schlamm in eutrophierten Gewässern
In stark nährstoffreichen Gewässern kann besonders viel organisches Material entstehen. Algen und Wasserpflanzen wachsen stark und sinken nach ihrem Absterben auf den Gewässergrund.
Dadurch kann sich die Schlammschicht schnell vergrößern. Der mikrobielle Abbau benötigt gleichzeitig große Mengen Sauerstoff.
Sauerstoffmangel
Wird in tiefen Wasserschichten mehr Sauerstoff verbraucht als nachgeliefert wird, können sauerstoffarme oder anaerobe Bedingungen entstehen.
Dies beeinflusst sowohl die Lebensgemeinschaften als auch chemische Prozesse im Sediment.
Faulschlamm
Unter stark sauerstoffarmen Bedingungen kann organisch reicher Schlamm in Fäulnis übergehen. Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
Dabei können Methan, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und weitere Stoffwechselprodukte entstehen.
Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff besitzt einen charakteristischen Geruch nach faulen Eiern und kann bei höheren Konzentrationen giftig sein.
In sauerstofffreien Sedimenten kann er durch mikrobielle Umwandlung schwefelhaltiger Verbindungen entstehen.
Klärschlamm
Klärschlamm entsteht bei der Reinigung kommunaler oder industrieller Abwässer. Feststoffe werden in mehreren Stufen aus dem Abwasser entfernt und konzentriert.
Klärschlamm enthält organische Substanz, Nährstoffe, Mikroorganismen und je nach Abwasserzusammensetzung auch Schadstoffe.
Primärschlamm
Primärschlamm entsteht in der mechanischen Reinigungsstufe einer Kläranlage. In Vorklärbecken setzen sich absetzbare Feststoffe aus dem Abwasser am Boden ab.
Dieser Schlamm besitzt häufig einen hohen Anteil organischer Substanz.
Überschussschlamm
In der biologischen Abwasserreinigung vermehren sich Mikroorganismen, die gelöste organische Stoffe abbauen. Ein Teil dieser Biomasse wird regelmäßig aus dem System entfernt.
Dieser sogenannte Überschussschlamm wird gemeinsam mit anderen Schlammfraktionen weiterbehandelt.
Schlammbehandlung
Frischer Klärschlamm enthält sehr viel Wasser und ist biologisch aktiv. Vor Nutzung oder Entsorgung wird er deshalb meist stabilisiert und entwässert.
Ziel ist es, Volumen, Geruch und biologische Aktivität zu reduzieren.
Eindickung
Bei der Eindickung wird ein Teil des enthaltenen Wassers entfernt. Dadurch steigt der Feststoffgehalt des Schlamms.
Das geringere Volumen erleichtert die anschließende Behandlung und reduziert den Transportaufwand.
Faulung von Klärschlamm
Viele größere Kläranlagen behandeln Schlamm in sogenannten Faultürmen. Dort wird organische Substanz unter anaeroben Bedingungen mikrobiell abgebaut.
Dabei entsteht Klärgas, das hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid besteht.
Klärgas
Das bei der Faulung entstehende Gas kann energetisch genutzt werden. In Blockheizkraftwerken wird daraus Strom und Wärme erzeugt.
Ein Teil des Energiebedarfs einer Kläranlage kann dadurch direkt vor Ort gedeckt werden.
Schlammentwässerung
Auch nach der Faulung enthält Klärschlamm noch große Wassermengen. Zentrifugen, Pressen und andere Verfahren können weiteres Wasser entfernen.
Der entwässerte Schlamm besitzt ein deutlich geringeres Volumen und kann effizienter transportiert und weiterbehandelt werden.
Trocknung
Durch zusätzliche thermische oder solare Trocknung lässt sich der Wassergehalt weiter reduzieren.
Getrockneter Klärschlamm besitzt einen höheren Heizwert und kann für bestimmte thermische Behandlungsverfahren besser geeignet sein.
Nährstoffe im Klärschlamm
Klärschlamm enthält relevante Mengen Stickstoff und Phosphor. Diese Nährstoffe stammen unter anderem aus menschlichen Ausscheidungen und Nahrungsresten.
Grundsätzlich können sie für Pflanzen nutzbar sein. Gleichzeitig kann Klärschlamm jedoch unerwünschte Schadstoffe enthalten.
Phosphor
Phosphor ist ein begrenzter mineralischer Rohstoff und ein unverzichtbarer Pflanzennährstoff. Ein erheblicher Teil des in Abwasser enthaltenen Phosphors gelangt im Reinigungsprozess in den Klärschlamm.
Deshalb gewinnt die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm oder Klärschlammasche zunehmend an Bedeutung.
Schadstoffe im Klärschlamm
Abwasser sammelt Stoffe aus Haushalten, Gewerbe und Industrie. Ein Teil davon wird während der Reinigung an den Klärschlamm gebunden.
Dazu können Schwermetalle, Arzneimittelrückstände, organische Schadstoffe, PFAS und Mikroplastik gehören.
Schwermetalle
Metalle wie Cadmium, Quecksilber oder Blei werden nicht biologisch abgebaut. Gelangen sie in Klärschlamm, können sie bei einer späteren landwirtschaftlichen Nutzung in Böden eingetragen werden.
Die Belastung wird deshalb regelmäßig überwacht und durch rechtliche Vorgaben begrenzt.
Klärschlamm in der Landwirtschaft
Klärschlamm wurde traditionell teilweise als Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen eingesetzt. Die enthaltenen Nährstoffe und die organische Substanz können grundsätzlich pflanzenbaulich nutzbar sein.
Gleichzeitig besteht das Risiko, unerwünschte Schadstoffe und Mikroplastik in Böden einzutragen. Deshalb wurde die direkte landwirtschaftliche Nutzung in vielen Bereichen eingeschränkt.
Nährstoffnutzung und Schadstoffrisiko
Die ökologische Bewertung von Klärschlamm ist durch einen Zielkonflikt geprägt. Einerseits enthält er wertvolle Nährstoffe, andererseits können sich Schadstoffe darin konzentrieren.
Moderne Strategien versuchen deshalb zunehmend, einzelne Wertstoffe gezielt zurückzugewinnen, ohne sämtliche Schlammkomponenten auf Böden auszubringen.
Verbrennung von Klärschlamm
Klärschlamm kann in speziellen Anlagen oder gemeinsam mit anderen Brennstoffen thermisch behandelt werden. Organische Bestandteile werden dabei weitgehend zerstört.
Zurück bleibt eine mineralische Asche, in der bestimmte nicht flüchtige Stoffe konzentriert sind.
Monoverbrennung
Bei der Monoverbrennung wird Klärschlamm getrennt von anderen Abfällen verbrannt. Dadurch entsteht eine vergleichsweise definierte Asche.
Dies kann die spätere Rückgewinnung von Phosphor erleichtern, weil die Asche nicht stark mit anderen Abfallarten vermischt ist.
Phosphorrückgewinnung
Aus Klärschlamm, Schlammwasser oder Klärschlammasche kann Phosphor technisch zurückgewonnen werden. Unterschiedliche Verfahren nutzen chemische Fällung oder die Aufbereitung mineralischer Rückstände.
Ziel ist es, aus einem Abfallstrom einen nutzbaren Sekundärrohstoff zu gewinnen.
Kreislaufwirtschaft
Die Rückgewinnung von Phosphor ist ein Beispiel für Kreislaufwirtschaft in der Abwasserbehandlung. Nährstoffe werden nicht lediglich entsorgt, sondern erneut nutzbar gemacht.
Dadurch kann der Bedarf an neu abgebautem Rohphosphat reduziert werden.
Industrieschlämme
Neben Klärschlamm entstehen zahlreiche weitere Schlämme in Industrie und Gewerbe. Beispiele sind Metallhydroxidschlämme, Lackschlämme, Papierfaserschlämme und Schlämme aus der Lebensmittelindustrie.
Ihre Zusammensetzung unterscheidet sich stark und hängt vom jeweiligen Produktionsprozess ab.
Gefährliche Schlämme
Bestimmte Industrieschlämme können hohe Konzentrationen gefährlicher Stoffe enthalten. Sie müssen entsprechend eingestuft, behandelt und entsorgt werden.
Eine Vermischung mit unproblematischen Schlämmen kann die spätere Verwertung erschweren und sollte deshalb möglichst vermieden werden.
Hafenschlamm und Baggergut
In Häfen, Kanälen und Flüssen lagern sich Sedimente ab, die regelmäßig ausgebaggert werden müssen, damit Fahrrinnen erhalten bleiben.
Das entnommene Material wird häufig als Baggergut bezeichnet und kann schlammartige Eigenschaften besitzen.
Belastete Sedimente
In stark industrialisierten oder historisch belasteten Gewässern können Sedimente Schwermetalle, organische Schadstoffe und andere Verbindungen enthalten.
Solches Material kann nicht ohne Prüfung an anderer Stelle eingebracht werden und benötigt gegebenenfalls eine spezielle Behandlung.
Schlamm in Hochwassergebieten
Nach Hochwasserereignissen bleiben auf überschwemmten Flächen häufig Schlamm und Sedimente zurück. Diese können aus Bodenpartikeln, organischem Material und Abwasserrückständen bestehen.
In belasteten Gebieten können zusätzlich Schadstoffe enthalten sein. Eine Bewertung hängt deshalb von Herkunft und Zusammensetzung ab.
Kontamination
Hochwasser kann Schadstoffe aus Industrieanlagen, Kellern, Tankanlagen oder Deponien mobilisieren. Sie können sich anschließend an Schlamm und Sedimente binden.
Bei Verdacht auf eine solche Belastung ist eine fachliche Untersuchung notwendig.
Schlamm und Geruch
Organisch reiche Schlämme können bei Sauerstoffmangel intensive Gerüche entwickeln. Ursache sind mikrobiologische Abbauprozesse.
Durch Stabilisierung, Belüftung oder anaerobe Faulung können solche Prozesse kontrolliert werden.
Entsorgung und Verwertung
Ob Schlamm verwertet werden kann, hängt von seiner Zusammensetzung ab. Schadstoffarme mineralische Schlämme können unter bestimmten Bedingungen technisch genutzt werden.
Belastete Schlämme müssen dagegen behandelt oder sicher entsorgt werden. Eine sorgfältige Analyse ist deshalb Voraussetzung jeder weiteren Verwendung.
Entwässerung als Grundlage
Da Schlämme häufig überwiegend aus Wasser bestehen, ist Entwässerung ein entscheidender Behandlungsschritt.
Weniger Wasser reduziert Transportaufwand und ermöglicht weitere thermische oder stoffliche Verfahren.
Zusammenfassung
Schlamm ist ein Gemisch aus Wasser und feinen festen Bestandteilen und entsteht sowohl in natürlichen Gewässern als auch bei zahlreichen technischen Prozessen. Besonders wichtig ist Klärschlamm, der bei der Abwasserreinigung anfällt.
Schlämme können wertvolle Nährstoffe und Rohstoffe enthalten, gleichzeitig aber auch Schadstoffe konzentrieren. Behandlung, Entwässerung, thermische Verwertung und Phosphorrückgewinnung sind daher wichtige Bestandteile eines nachhaltigen Umgangs. Entscheidend ist stets die genaue Kenntnis der Zusammensetzung, weil sich daraus Verwertungs- und Entsorgungsmöglichkeiten ableiten.
