AT401051B - Verfahren zur erzeugung von erde - Google Patents
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Description
AT 401 051 B
Oie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehenden Masse, insbesondere aus Klärschlamm, wobei die Masse mikrobiologisch, biochemisch und physikochemisch umgewandelt wird und wobei zur Bestimmung der Eigenschaften der Erde eine Anzahl physikalischer und/oder chemischer und/oder mechanischer und/oder 5 mikrobiologischer Kenngrößen ausgewählt wird.
Bei der Behandlung und Umwandlung von Abfallstoffen, vor allem Klärschlamm, besteht das Problem, daß der aerobe Umwandlungsprozeß abbaubarer organischer Substanzen durch die Lebensprozesse von Mikroorganismen nur phänologisch bekannt ist. Bislang werden meist durch Mischen der Abfallstoffe Massen hergestellt, die zum Abbau bzw. Umwandlung der organischen Stoffe führt, wobei Energie frei wird. το Die entstehende Wärme erhöht die Temperatur in der Masse und tötet dabei krankheitserregende Keime, Viren, Parasiten, Wurmeier usw. ab. Ferner wird angenommen, daß die Temperaturschwankungen und die Entstehung antibiotisch wirkender organischer Zwischenstufen eine zusätzliche Hygienisierungswirkung ausüben. Nach Abklingen der Temperatur der Heißrotte wird das Endprodukt üblicherweise meist unspezifisch und ohne besondere Kenntnis seiner Zusammensetzung und Eigenschaften als Bodenverbesserungs-75 mittel in der Landwirtschaft verwendet, weshalb der angestrebte Zweck der Bodenverbesserung bloß teilweise, in extremen Fällen sogar eine Verschlechterung, z.B. wegen Überdosierung erreicht wird.
Derartige Verfahren zur Behandlung von Abfallstoffstoffen, insbesondere Klärschlamm, sind z.B. aus der AT-PSen 381 690, der CH-PS 621 318, den DD-PSen 132 858, 156 475, den DE-OSen 2 452 316, 3 312 145, 3 508 728 und 4 111 313, DE-PSen 3 440 754 und 3 531 784, der US-PS 4 392 881 sowie den EP-20 OSen 251 221, 302 179 und 409 367 bekannt.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Probleme sowie der mit bekannten Verfahren erhaltenen Zufallsprodukte und die Schaffung eines Verfahrens zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehenden Masse, insbesondere aus Klärschlamm, mit welchem Verfahren in gezielter und gesteuerter Weise Erde mit vorbestimmten Eigen-25 schäften hergestellt wird.
Das gesteckte Ziel wird mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß diesen Kenngrößen jeweils ein vorbestimmter Sollwert zugeordnet wird, daß die Abfall-und die Zuschlagstoffe jeweils einzeln gemäß diesen Kenngrößen sowie gemäß Kenngrößen der Umwandlung analysiert und die Istwerte aller Kenngrößen festgestellt werden, daß hierauf die Abfall- und Zuschlag-30 Stoffe mengenmäßig derart zur Masse gemischt werden, daß nach der anschließenden Heißverrottung der Masse der Istwert der jeweiligen Kenngröße der Masse zumindest angenähert gleich ihrem Sollwert ist und die Masse zur Erde vorbestimmter Eigenschaften umgesetzt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Masse vor und gegebenenfalls während der Umsetzung zur Erde physikalisch und/oder chemisch und/oder mechanisch und/oder mikrobiologisch 35 behandelt werden.
Von Vorteil hat sich weiters erwiesen, wenn der Masse während der Heißverrottung Sauerstoff bzw. ein sauerstoffhältiges Gas zugeführt wird.
Ferner kann die Masse während der Heißverrottung auf einer Temperatur von etwa 65°C gehalten werden. 40 Schließlich kann während der Heißverrottung wenigstens die Temperatur, der Sauerstoff-, Stickstoff-, Kohlendioxid-, Methan- und Ammoniakgehalt überwacht und gegebenenfalls gesteuert werden.
Zur Herstellung von Erde mit vorbestimmten Eigenschaften ist zunächst zu definieren, was unter Erde zu verstehen ist. Im Rahmen der Erfindung wird Erde folgendermaßen definiert: Erde ist ein belebtes, organisch-mineralogisches Material bzw. polydisperses System, das sich in wesentlichen Merkmalen von 45 natürlich entstandenen Böden nicht unterscheidet.
Im Rahmen der Erfindung sind als Abfallstoffe anorganische Stoffe, wie Sande, Lehme, Tone, Zeolite, Abfälle aus Schotterwerken od.dgl., sowohl silikatischen als auch karbonatischen Ursprungs, Bauschutt, Abfälle aus Entstaubungsanlagen, Industrierückstände, wie Gips, Kalk, Asche, Filterkuchen, Schlämme, sowie organische oder organstoffhaltige Stoffe vorgesehen, wie Abfälle und Naturprodukte, wie Stroh, so Ernterückstände, Gras- und Strauchschnitt, Rinde, Sägespäne, Holzhäcksel, Stallmist, Gülle, Papierabfälle, Klärschlämme oder organische Industrieschlämme.
Die Erfindung bietet weiters die Möglichkeit, auch Problemstoffe, wie kontaminierten Bauaushub, Fluß-und Seesedimente, imprägniertes Altbauholz od.dgl. zu verwerten.
Als Zuschlagstoffe kommen unter anderem Nährstoffkombinationen für Mikroorganismen und Pflanzen, 55 Aschen, Kalke, Naturgips, Kieserit, Apatit, Kalifeldspat und Dolomit und als sauerstoffhältiges Gas atmosphärische Luft in Frage.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles näher erläutert. 2
AT 401 051 B
Zur Bestimmung der Eigenschaften der Erde werden zumindest einige der folgenden Kenngrößen ausgewählt:
Bindigkeits-Schwere el. Leitfähigkeit
Kalkgehalt
Wassergehalt pH-Hz O-Reaktion pH-KCI- Reaktion
Austauschkapazität
Basensättigung aktiver T-Anteil
Ca-Anteil
Mg-Anteil K-Anteil
Na-Anteil NH*-Anteil H + -Anteil
Ab*-Anteil potentieller Säureanteil
Abbau organischer Substanzen
Gesamt-Kohlenstoff
Gesamt-Stickstoff
Organischer Stickstoff
Mineralischer Stickstoff wasserlöslicher Stickstoff pflanzlich verfügbarer Stickstoff nachlieferbarer Stickstoff C/N-Verhältnis
Humusqualität biologische Aktivität rel. H2 0-Kapazität H2 O-Speicherkapazität
Prod. Grenze
Durchlaßgrenze
Glühverlust
Verdichtungsgefahr
Außerdem werden noch Verfahrens-Kenngrößen der Umwandlung ausgewählt, wie Temperatur, Wassergehalt, Gaszusammensetzung (Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Methan, Schwefelwasserstoff), Wachstum und Absterben der Mikroorganismen.
All diesen Kenngrößen wird jeweils ein Sollwert zugeordnet, der durch Analyse natürlicher Erde ermittelt worden ist. In der Folge bietet die Erfindung den bedeutsamen Vorteil, daß für verschiedene Landschaftgebiete, in denen es bekanntlich Erden mit unterschiedlichen Eigenschaften gibt, gezielt Erde herzustellen, deren Eigenschaften praktisch dieselben wie die dieser natürlichen Erde sind.
Sodann werden die verschiedenen Abfallstoffe, die in der Praxis in verschiedenen Gemischen vorhanden sind, gemäß diesen Kenngrößen analysiert und bei dieser Analyse die Istwerte ermittelt. Desgleichen werden die verschiedenen Zuschlagstoffe gemäß diesen Kenngrößen analysiert und deren Istwerte festgestellt.
Anhand der vorgegebenen Soll- und der ermittelten Istwerte werden nun die Abfall- und Zuschlagstoffe mengenmäßig derart zu einer Masse gemischt, daß deren Istwerte der jeweiligen Kenngrößen zumindest annähernd den Sollwerten entsprechen bzw. daß die Differenzen zwischen den jeweiligen Soll- und Istwerten auf Minimum, im Idealfall auf Null verringert sind.
Die Ermittlung bzw. Berechnung der Ist- und Sollwerte, ihrer Differenzen und zur Minimierung erfolgt zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Computerprogrammes.
Die solcherart erhaltene Masse wird auf Mieten oder in Trommeln heißverrottet, wodurch die Masse unter Beteiligung der Mikroorganismen und Sauerstoffzufuhr umgewandelt wird. Bei einer Alternative der Erfindung werden die Mieten mit einem geruchsbindenden Material abgedeckt, um sie geruchsfrei zu halten und gegen Niederschläge zu schützen. Dabei werden andauernd die Kenngrößen der Umwandlung kontrolliert und gegebenenfalls gesteuert. Insbesondere ist die Einhaltung der Rottetemperatur von Bedeu- 3
Claims (5)
- AT 401 051 B tung, die 50 bis 65°C betragen soll. Weiters werden zweckmäßigerweise Belüftung, Feuchtigkeit und Nährstoffzufuhr kontrolliert und gesteuert. Das Abdeckmaterial sollte mindestens 10cm dick und gleichmäßig verteilt sein. Zu seiner vollen Wirksamkeit darf es nicht austrocknen. Die in der Miete auftretende warme, kohlendioxid- und wasser-5 dampfreiche Luft kühlt sich im Abdeckmaterial ab, wodurch das Wasser teilweise kondensiert, sodaß eine Selbstbefeuchtungswirkung erzielt wird. Außerdem wird die Ausgasung von Ammoniak und stark riechenden alkalischen Gasen verhindert. Im Endabschnitt der biologischen Stabilisierung des Rottemateriales gehen die mikrobiologischen, exothermen Reaktionen erheblich zurück, was bedeutet, daß die Temperatur höchstens etwa 40°C beträgt io und die Kohlendioxiderzeugung unterhalb bestimmter Grenzen bleibt. Nun können der Masse weitere Zuschlagstoffe zur Förderung der Bodenorganismen und der Optimierung der Kombination der Istwerte der Kenngrößen zugeschlagen und eingemischt werden. Mit oder ohne dieser Maßnahme setzt der Vererdungs-vorgang ein, wobei die Masse je nach Zustand ihrem Masse und ihrer vorgesehenen Verwendung hoch gestapelt oder flach ausgelegt wird. In letzterem Fall kann eine Bepflanzung günstige Wirkungen zeitigen. iS Die Hohlraumverteilung in der Masse sollte derart sein, daß ein Gesamtporenvolumen von mindestens 60% eingehalten wird und von diesem Gesamtvolumen 15 bis 20% gasgefüllt sind, wobei das restliche Volumen kann wassergefüllt sein. Bei einer solchen Verteilung der festen, flüssigen und Gasphasen ist ein Wasseraustritt nicht möglich, wenn die wassergefüllten Hohlräume einen mittleren Kapillardurchmesser von höchstens etwa 0,5mm aufweisen. Zugleich wird durch die gasgefüllten Hohlräume ein Gasaustausch mit 2o der Atmosphäre ermöglicht. Versuche haben ergeben, daß nach etwa ein bis sechs Monaten die Masse in ein Endprodukt umgewandelt worden ist, das als Erde mit den anfänglich vorbestimmten Eigenschaften anzusehen ist, welche vom Verwendungszweck bzw. zukünftigen Standort abhängen. Die Erfindung schafft somit ein Verfahren zur Herstellung von Erde mit vorbestimmten Eigenschaften 25 durch Umwandlung von aus Abfall- und Zuschlagstoffen bestehenden Masse mit Hilfe von Mikroorganismen, wobei die Vorgänge in der Masse in kontrollierter und gesteuerter Weise ablaufen. Patentansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehenden Masse, insbesondere aus Klärschlamm, wobei die Masse mikrobiologisch, biochemisch und physikochemisch umgewandelt wird und wobei zur Bestimmung der Eigenschaften der Erde eine Anzahl physikalischer und/oder chemischer und/oder mechanischer und/oder mikrobiologischer Kenngrößen ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diesen Kenngrößen 35 jeweils ein vorbestimmter Sollwert der Erde vorbestimmter Eigenschaften zugeordnet wird, daß die Abfall- und die Zuschlagstoffe jeweils einzeln gemäß diesen Kenngrößen sowie gemäß Kenngrößen der Umwandlung analysiert und die Istwerte aller Kenngrößen festgestellt werden, daß hierauf die Abfall-und Zuschlagstoffe mengenmäßig derart zur Masse gemischt werden, daß nach der anschließenden Heißverrottung der Masse der Istwert der jeweiligen Kenngröße der Masse zumindest angenähert 40 gleich ihrem Sollwert ist und die Masse zur Erde vorbestimmter Eigenschaften umgesetzt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse vor und gegebenenfalls während der Umsetzung zur Erde physikalisch und/oder chemisch und/oder mechanisch und/oder mikrobiologisch behandelt wird. 45
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse während der Heißverrottung Sauerstoff bzw. ein Sauerstoff hä Itiges Gas zugeführt wird.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse während der so Heißverrottung auf einer Temperatur von etwa 65°C gehalten wird.
- 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Heißverrottung wenigstens die Temperatur, der Sauerstoff-, Stickstoff-, Kohlendioxid-, Methan- und Ammoniakgehalt überwacht und gegebenenfalls gesteuert werden. 4
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