<Desc/Clms Page number 1>
"Werkwijze voor het stortklaar, in het biizonder steekvast. maken van rioolwaterzuiverinqsslib."
De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het stortklaar, in het bijzonder steekvast, maken van rioolwaterzuiveringsslib met een droge stofgehalte van ten minste 15 gew. % waarvan ten minste 20 gew. %, in het bijzonder ten minste 50 gew. %, gevormd wordt door organisch materiaal, in welke werkwijze men het slib mengt met een hoeveelheid nagenoeg droog materiaal die voldoende is om, na uitharden van het mengsel, ten minste een voorafbepaald minimaal droge stofgehalte en een voorafbepaalde minimale steekvastheid van het niet gecompacteerde mengsel te verkrijgen.
Rioolwaterzuiveringsslib is slib afkomstig van de zuivering van voornamelijk huishoudelijk rioolwater dat eventueel echter ook voor een gedeelte industrieel afvalwater kan bevatten. Na ontwatering volgens de gebruikelijke technieken heeft het doorgaans een droge stofgehalte van 15 ä 35 gewichtsprocent. Wegens het relatief hoog gehalte aan organisch, niet vergist materiaal is het slib onstabiel zodanig dat het bijvoorbeeld anaëroob kan gaan vergisten. Het slib bevat verder steeds een aantal zware metalen zoals bijvoorbeeld zink en koper, die meestal afkomstig zijn van dakgoten en dakbedekkingen, en verder onder meer ook lood, chroom, nikkel, cadmium en kwik. Door de toenemende concentraties van deze zware metalen is het niet meer aangewezen om het slib bijvoorbeeld nog in de landbouw toe te passen.
<Desc/Clms Page number 2>
Voor het verwerken van het rioolwaterslib wordt in de praktijk soms tot verbranding van het slib overgegaan. Gezien het lage droge stofgehalte is dit echter een betrekkelijk dure oplossing.
Bovendien moeten de bekomen assen nog steeds gestort worden, waarbij, door de concentratie van de zware metalen in de assen, deze assen op speciale stortplaatsen voor industrieel afval dienen gestort te worden. Volgens de Belgische Vlarem 11 wetgeving zijn dit de zogenoemde klasse stortplaatsen. Wegens het hoog organische stofgehalte mag het slib als dusdanig niet op dergelijke stortplaatsen gestort worden.
Een andere oplossing voor het verwerken van rioolwaterzuiveringsslib, meer bepaald van rioolwaterzuiveringsslib dat aan een verder biologisch afbraakproces onderworpen werd, is beschreven in US-A-4 028 130. In deze bekende werkwijze wordt het slib vermengd met kalk, viiegas en eventuele verdere materialen zoals zand, aggregaten en cement ten einde een mengsel te bekomen dat uithardt en dat toegepast kan worden als opvulmateriaal en eventueel zelfs als onderlaag voor de aanleg van wegen en dergelijke. Volgens US-A- 4 028 130 zou het bekomen materiaal een voldoende hardheid vertonen om in dergelijke toepassingen aangewend te worden en zouden de zware metalen ook voldoende sterk in dit materiaal gebonden zijn opdat er geen ongewenste uitloging zou optreden.
Een nadeel van de werkwijze volgens US-A-4 028 130 is evenwel dat bij het maken van het mengsel dit slechts ten hoogste 50 gew. % water t. o. v. de droge stof mag bevatten of m. a. w. maximaal ongeveer slechts 33. 3 gew. % water op het geheie mengsel. Dit betekent dus dat men droog materiaal dient toe te voegen totdat het droge stofgehalte van het mengsel minimaal 66, 6 gew. % bedraagt. Volgens US-A-4 028 130 heeft het te verwerken slib een droge stofgehalte
<Desc/Clms Page number 3>
gelegen tussen 13 en 33 gew. % of m. a. w. een vochtgehalte gelegen tussen 67 en 87 gew. %. Zelfs met het laagste vochtgehalte van 67 gew. % betekent dit dat men per 1000 kg slib ongeveer eenzelfde hoeveelheid droog materiaal dient toe te voegen om het vochtgehalte tot het maximale gehalte van 33. 3 gew. % te reduceren.
Het zal duidelijk zijn dat een dergelijke werkwijze in de praktijk niet geschikt zal zijn om het slib stortklaar te maken gezien de transportkosten en de stortkosten door toepassing van deze werkwijze met minimaal 100 % zullen toenemen.
De uitvinding heeft dan ook tot doel een werkwijze voor het stortklaar maken van rioolwaterzuiveringsslib voor te stellen die het nadeel van de werkwijze volgens US-A-4 028 130 niet vertoont en die dus toelaat het slib steekvast te maken en de uitloging daarvan te beperken zodanig dat het op een slibstort kan gestort worden zonder dat hiertoe dergelijke grote hoeveelheden aan toevoegstoffen dienen toegepast te worden.
Tot dit doel is de werkwijze volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat genoemd nagenoeg droog materiaal ten minste een hydraulisch bindmiddel en ten minste een puzzolaan materiaal bevat, dat genoemd voorafbepaald minimaal droge stofgehalte ten minste 40 gew.
% bedraagt en genoemde voorafbepaalde minimale steekvastheid ten minste 10 kN/m2 en dat men onder het slib verder nog ten minste een complexant voor het vastleggen van zware metalen mengt.
Volgens de uitvinding werd gevonden dat door toepassing van een combinatie van een hydraulisch bindmiddel, in het bijzonder cement, met een puzzolaan materiaal, in het bijzonder vliegas, reeds met een minimaal droge stofgehalte van 40 gew. % in het uiteindelijke mengsel een steekvast produkt kan verkregen worden niettegenstaande in US-A-4 028 130 aangegeven wordt dat cement materialen doorgaans niet geschikt zijn voor het binden van organische materialen. Blijkbaar
<Desc/Clms Page number 4>
zorgt het puzzolaan materiaal er voor dat het hydraulisch bindmiddel een voldoend stabiele matrix rond het slib kan vormen. Wat betreft het uitlooggedrag van het steekvast gemaakte slib werd vastgesteld dat door het basisch karakter van de bindmiddelen, waardoor de pH van het mengsel tot boven pH 12 kan oplopen, de uitloging van koper, nikkel en zink aanzienlijk verhoogd werd.
De uitloging van deze zware metalen kon in de werkwijze volgens de uitvinding toch tot onder de normen beperkt worden, niet door toepassing van uitermate grote hoeveelheden toevoegstoffen om zoals in US-A-4 028 130 het vochtgehalte drastisch te reduceren en een relatief hard produkt te bekomen, doch wel door toevoeging van complexanten waaraan de zware metalen gebonden worden. Gevonden werd dat dergelijke complexanten slechts in beperkte hoeveelheden nodig zijn om het steekvast gemaakt slib op een milieuveilige manier te kunnen bergen en dat de werkwijze volgens de uitvinding aldus, door de beperkte hoeveelheid die aan bindmiddelen en complexanten vereist is, een economisch interessante oplossing biedt voor het op een milieuveilige manier storten van niet-recycleerbaar rioolwaterzuiveringsslib.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding voegt men per 1000 kg slib ten minste 50 en bij voorkeur ten minste 100 kg hydraulisch bindmiddel toe en in een verdere bijzondere uitvoeringsvorm ten minste 50 en bij voorkeur ten minste 100 kg puzzolaan materiaal.
Deze hoeveelheden zijn voldoende gebleken om een voldoend sterke matrix rond de organische deeltjes van het slib te vormen om de minimaal vereiste steekvastheid te kunnen garanderen. In sommige gevallen, in het bijzonder voor rioolwaterzuiveringsslib met een droge stofgehalte lager dan of gelijk aan 30 gew. % zljn deze minimale hoeveelheden van 100 kg per ton echter niet voldoende om een
<Desc/Clms Page number 5>
minimaal droge stofgehalte van bij voorkeur 45 gew. % te bekomen. Om dit wel te bereiken kunnen uiteraard grotere hoeveelheden hydraulisch bindmiddel en/of puzzolaan materiaal gebruikt worden, waarbij, gezien de geringere kostprijs van puzzolane materialen zoals vliegas, die zelf een afvalprodukt zijn, de voorkeur aan een grotere hoeveelheid van deze puzzolane materialen gegeven wordt.
Ter verhoging van het droge stofgehalte kan men, wanneer men dergelijke materialen ter beschikking heeft, in de werkwijze volgens de uitvinding onder genoemd droog materiaal echter verder ook inerte bindmiddelen aan het slib toevoegen zoals zand, steenpoeder, kleipoeder, verbrandingsassen, zaagmeel en dergelijke. In het bijzonder zijn bodemassen van de verbranding van rioolwaterzuiveringsslib doeltreffend gebleken, waarbij deze toepassing het voordeel biedt dat het om een materiaal met dezelfde oorsprong als het te verwerken slib gaat.
Verdere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de volgende beschrijving van enkele bijzondere uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de huidige uitvinding. Deze beschrijving wordt evenwel uitsluitend als voorbeeld gegeven en is niet bedoeld om de draagwijdte van de uitvinding, zoals bepaald door de bijgaande conclusies, te beperken.
Algemeen heeft de uitvinding betrekking op een nieuwe werkwijze voor het stortklaar maken van rioolwaterzuiveringsslib. Onder stortklaar maken wordt in het bijzonder verstaan dat het slib steekvast moet gemaakt worden en dat de uitloging van zware metalen zodanig klein dient te zijn dat het slib op een zogenoemd slibstort op een milieuveilige manier kan gestort worden. In tegenstelling tot bijzondere stortplaatsen voor industrieel afval (klasse stortplaatsen volgens de
Belgische Vlarem 11 wetgeving), is een dergelijk slibstort (klasse 11
<Desc/Clms Page number 6>
stortplaats volgens de Belgische Vlarem 11 wetgeving) immers niet voorzien van een systeem voor het opvangen en zuiveren van percolaatwater.
Hierdoor is de uitloogbaarheid van het toegelaten slib bijvoorbeeld beperkt tot de volgende maximale waarden bepaald volgens de testmethoden beschreven in de Vlarem 11 wetgeving volgens dewelke een vaste hoeveelheid slib gedurende 24 uur aan een uitloogvloeistof met pH 4 wordt onderworpen (DIN-54 test). Het eluaat wordt vervolgens getest.
Tabel 1 : Uitloognormen klasse ll stortplaatsen volgens Vlarem ll wetgeving
EMI6.1
<tb>
<tb> Arseen <SEP> < 1 <SEP> mglt <SEP>
<tb> Lood <SEP> 2 <SEP> mgll <SEP>
<tb> Cadmium <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> mg/l <SEP>
<tb> Chroom <SEP> VI <SEP> #0,5 <SEP> mg/l
<tb> Koper <SEP> #10mg/l
<tb> Nikkel <SEP> # <SEP> 2 <SEP> mg/l
<tb> Kwik <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> mgll <SEP>
<tb> Zink <SEP> 10 <SEP> mg/l <SEP>
<tb>
Een probleem met rioolwaterzuiveringsslib is dat het een relatief grote concentratie aan organisch materiaal bevat in combinatie met een aantal zware metalen zodanig dat het niet geschikt is om in de landbouw toegepast te worden. Verder bevat het slechts een droge stofgehalte dat meestal tussen 15 en 35 gew. % gelegen is en is het onvoldoende steekvast om gestort te worden.
Dit droge stofgehalte wordt bepaald door het slib bij 105 C te drogen totdat het gewicht daarvan niet meer afneemt door verdamping van het water. De verhouding tussen het eind- en het begingewicht geeft dan het droge stofgehalte. In de
<Desc/Clms Page number 7>
volgende tabel worden de resultaten gegeven van analyses van 320 staalnames van rioolwaterzuiveringsslib van verschillende herkomst om aldus een idee te krijgen over de gemiddelde samenstelling daarvan. In deze tabel zijn zowel de minimum, de maximum en de gemiddelde waarde weergegeven alsook de standaardafwijking.
Tabel 2 : Analyse resultaten van 320 stalen van rioolwaterzuiveringsslib van verschillende herkomst.
EMI7.1
<tb>
<tb>
Parameter <SEP> Eenheid <SEP> Min. <SEP> Max. <SEP> Gemiddelde <SEP> St. <SEP> afwijking
<tb> Organische <SEP> %van <SEP> 23,5 <SEP> 76,5 <SEP> 51,6 <SEP> 11,1
<tb> stof <SEP> droge <SEP> stof
<tb> pH <SEP> 3, <SEP> 98 <SEP> 13 <SEP> 6, <SEP> 87 <SEP> 1, <SEP> 54 <SEP>
<tb> Kjeldal. <SEP> N. <SEP> % <SEP> 0,16 <SEP> 6,87 <SEP> 2,28 <SEP> 1
<tb> FOs% <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 9, <SEP> 59 <SEP> 4, <SEP> 92 <SEP> 1, <SEP> 73 <SEP>
<tb> K20 <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> 3, <SEP> 26 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 46 <SEP>
<tb> CaO <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> 34, <SEP> 56, <SEP> 72 <SEP> 6, <SEP> 26 <SEP>
<tb> MgO% <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 7, <SEP> 96 <SEP> 0, <SEP> 750, <SEP> 68 <SEP>
<tb> Fe <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 21, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 96 <SEP> 2, <SEP> 32 <SEP>
<tb> Na <SEP> ppm <SEP> 89 <SEP> 83. <SEP> 497 <SEP> 5.851 <SEP> 11.631
<tb> Znppm728. <SEP> 1261.
<SEP> 5351. <SEP> 037 <SEP>
<tb> Cu <SEP> ppm <SEP> 43 <SEP> 8. <SEP> 717 <SEP> 501 <SEP> 936
<tb> pb <SEP> ppm <SEP> 2 <SEP> 1. <SEP> 229 <SEP> 249 <SEP> 174
<tb> Cr <SEP> ppm <SEP> 13 <SEP> 3. <SEP> 232 <SEP> 159 <SEP> 396
<tb> Ni <SEP> ppm5, <SEP> 0 <SEP> 5785354 <SEP>
<tb> Cdppm <SEP> J98, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Hg <SEP> ppm <SEP> 0,2 <SEP> 25,5 <SEP> 2,1 <SEP> 2,0
<tb>
<Desc/Clms Page number 8>
Om dergelijk slib steekvast te maken wordt in de werkwijze volgens de uitvinding dit slib gemengd met een hoeveelheid nagenoeg droog materiaal. Dit droog materiaal bevat ten minste een hydraulisch bindmiddel en ten minste een puzzolaan materiaal.
Een combinatie van deze beide bindmiddelen laat toe een voldoend stevige matrix rond de organische stof en andere deeltjes te vormen om de minimale steekvastheid vereist voor stortplaatsen te bekomen. Afhankelijk van de normen bedraagt deze minimale steekvastheid 10 kN/m2 of in sommige gevallen 25 kN/m2 voor het losse, niet gecompacteerde materiaal. Dit dient uiteraard gemeten te worden nadat het mengsel in voldoende mate uitgehard is, bijvoorbeeld nadat het twee dagen kunnen reageren heeft door het op een hoop te laten rijpen. Na deze rustperiode kan het mengsel dan gestort worden, waarbij het bij voorkeur gecompacteerd wordt om de steekvastheid nog te verhogen.
De afschuifspanning kan in het bijzonder gemeten worden door toepassing van de zogenoemde vintest methode waarbij het materiaal met een spatel in laagjes in een recipi nt aangebracht wordt en hierbij laagsgewijze aangedrukt wordt. In deze massa wordt dan een vin gestoken die verbonden is met de onderkant van een torsieveer. De bovenkant van deze torsieveer wordt via een motor rondgedraaid met een constante snelheid van 10 per minuut. Op een bepaald moment zal de kracht uitgeoefend op de vin voldoende groot zijn om de vin in het slib rond te draaien waardoor de torsiehoek opnieuw kleiner wordt. De maximale torsiehoek wordt via een sleepwijzer vastgehouden. Uit deze maximale torsiehoek wordt dan de afschuifkracht van het slib berekend.
Als hydraulisch bindmiddel kan bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van cement of van gebluste of bij voorkeur ongebluste kalk. Volgens de uitvinding wordt de voorkeur gegeven aan cement omwille van het feit dat de toepassing van kalk een snelle vrijstelling van
<Desc/Clms Page number 9>
ammoniak kan veroorzaken of m. a. w. ongewenste geurhinder. Kalk heeft ten opzichte van cement ook het nadeel dat het wel sneller uithardt doch dat deze hardheid later terug kan afnemen door de calcineringsreactie (vorming van calciumcarbonaat door reactie met CO2 waarbij water vrijgesteld wordt) waardoor de stabiliteit van het gestorte slib in het gedrang kan komen. Met het oog op de snellere uitharding kan het wel voordelig zijn cement toe te passen in combinatie met kalk.
Als hydraulisch bindmiddel kunnen eventueel ook in de handel verkrijgbare mengsels toegepast worden zoals bijvoorbeeld het zogenoemde "cement kiln dust" (CKD) of het LKD van de firma Lhoist dat een mengsel is van 60% ongebluste kalk en 40% secundaire alkalische toeslagstoffen.
Als puzzolaan materiaal wordt de voorkeur gegeven aan fijnkorrelig vliegas, in het bijzonder aan viiegas afkomstig van de verbranding van steen- en/of bruinkool. Vastgesteld werd dat door toepassing van dit materiaal in combinatie met cement een veel sterkere binding van de organische deeltjes mogelijk is dan met cement alleen en dat hierbij meer bepaald ook grotere aggregaatdeeltjes gevormd worden.
Een verder voordeel van het puzzolaan materiaal, in het bijzonder van vliegas, is dat het een zekere porositeit en bepaalde zeolietische eigenschappen vertoont waardoor het onder meer door binding van geurende stoffen zoals ammoniak die vrijgesteld kunnen worden, de geurhinder beperkt of zelfs volledig uitschakelt. Bij voorkeur wordt er per 1000 kg slib ten minste 50 kg puzzolaan materiaal toegevoegd en meer bij voorkeur ten minste 100 kg. Ook de bij voorkeur toegepaste minimale hoeveelheden aan hydraulisch bindmiddel bedragen 50 kg per 1000 kg slib en meer bij voorkeur 100 kg per 1000 kg slib.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt van het hydraulisch bindmiddel en van het puzzolaan materiaal een premix gemaakt die in het bijzonder ongeveer 50 gew. %
<Desc/Clms Page number 10>
van beide materialen kan bevatten. Van deze premix wordt dan bijvoorbeeld telkens ongeveer 200 kg bij elke ton slib gemengd. Een voorbeeld van een dergelijke premix die door de firma Rhenus Wilhelm Reiners GmbH in de handel gebracht wordt en die in de werkwijze volgens de uitvinding bij voorkeur toegepast wordt is Rhenipal B-50. Deze premix is een mengsel bestaande uit 50 gew. % vliegas van steenkool krachtcentrale en 50 gew. % cement.
De viiegas fractie van deze premix heeft de volgende chemische samenstelling :
EMI10.1
<tb>
<tb> CaO <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP>
<tb> MgO <SEP> : <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 40, <SEP> 8 <SEP>
<tb> AI203 <SEP> 21, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Fe203 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP>
<tb> K20 <SEP> 2
<tb> Ti02 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP>
<tb> SO3 <SEP> : <SEP> 1,1 <SEP>
<tb> pH <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Om te kunnen garanderen dat met de hierboven aangegeven hoeveelheid reactieve bindmiddelen een voldoende steekvastheid bekomen wordt, voorziet de uitvinding dat men naast deze hoeveelheid bindmiddelen eventueel nog een verdere hoeveelheid droog materiaal toevoegt totdat het uiteindelijke droge stofgehalte minimaal 40 gew. % bedraagt, en meer bij voorkeur ten minste 45 gew. %.
Dit droge stofgehalte dient gemeten te worden nadat het mengsel ultgehard is aangezien tijdens de uithardingsreactie een gedeelte van het aanwezige water chemisch gebonden zal worden. Zoals de steekvastheid kan het droge stofgehalte dan ook in het bijzonder twee dagen na het mengen van de verschillende materialen gemeten worden. Na deze rijpingsperiode kan het slib dan naar de stortplaats gevoerd worden.
<Desc/Clms Page number 11>
Als bijkomend droog of bulkmateriaal wordt bij voorkeur hetzelfde puzzolaan materiaal toegevoegd of eventueel een ander zodanig dat op deze manier een extra verbetering van de steekvastheid verkregen wordt. In plaats van reactieve puzzolane materialen kunnen echter ook niet reactieve droge materialen toegepast worden zoals zand, steenpoeder, kleipoeder, verbrandingsassen, zaagmeel en dergelijke. In het bijzonder kan men bijvoorbeeld de overblijvende assen van de verbranding van rioolwaterzuiveringsslib toepassen. Anderzijds is het ook mogelijk droge materialen toe te voegen die bovenop de reactieve bindmiddelen die reeds in de toegepaste premix vervat zijn, extra reactieve bindmiddelen bevatten zoals bijvoorbeeld kalk, cement kiln dust, LKD, en dergelijke.
Wanneer men over een grote hoeveelheid bulkmateriaal beschikt waarvoor men naast storten geen andere mogelijke afzetmogelijkheid heeft, kan men het droge stofgehalte met dergelijke materialen tot 55 65 gew. % of meer laten oplopen, waarbij men wel rekening dient te houden met het feit dat vanaf een bepaalde maximale waarde de steekvastheid opnieuw gaat afnemen. Normalerwijze zal men evenwel het droge stofgehalte lager houden dan 60 gew. %, bij voorkeur lager dan 55 gew. % en meer bij voorkeur zelfs lager dan 50 gew. % om aldus de te storten hoeveelheid slibmengsel niet nodeloos te vergroten.
In de volgende tabel worden de hoeveelheden droog bulkmateriaal aangegeven die nodig zijn om voor slib met verschillende droge stofgehalten, waaraan per 1000 kg reeds 200 kg Rhenipal B-50 (50% vliegas, 50% cement) toegevoegd werd, een uiteindelijk droge stofgehalte van 45 gew. % te bekomen. Hierbij werd rekening gehouden met het experimenteel vastgesteld feit dat 200 kg Rhenipal B-50 32 kg water chemisch bindt en werd verondersteld dat Rhenipal B-50 een droge stofgehalte van 100 gew. % heeft. Als bulkmateriaal kunnen de
<Desc/Clms Page number 12>
hierboven beschreven droge materialen toegepast worden, waarbij evenwel de voorkeur gegeven wordt aan Rhenipal B-0 met dezelfde samenstelling als Rhenipal B-50 doch zonder cement en/of aan de bodemassen van de verbranding van rioolwaterzuiveringsslib.
Tabel 3 : Extra toe te voegen droog bulkmateriaal aan 1000 kg slib om droge stofgehalte van 45 gew. % te bekomen.
EMI12.1
<tb>
<tb>
Droge <SEP> stofgehalte <SEP> Kg <SEP> per <SEP> 1000 <SEP> kg
<tb> 35 <SEP> -76 <SEP>
<tb> 34 <SEP> -58 <SEP>
<tb> 33-40
<tb> 32 <SEP> -22 <SEP>
<tb> 31 <SEP> -4 <SEP>
<tb> 30 <SEP> 15 <SEP>
<tb> 29 <SEP> 33 <SEP>
<tb> 28 <SEP> 51 <SEP>
<tb> 27 <SEP> 69 <SEP>
<tb> 26 <SEP> 87 <SEP>
<tb> 25 <SEP> 105 <SEP>
<tb> 24 <SEP> 124
<tb> 23 <SEP> 142 <SEP>
<tb> 22 <SEP> 160 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 178 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 196 <SEP>
<tb> 19 <SEP> 215 <SEP>
<tb> 18 <SEP> 233 <SEP>
<tb> 17 <SEP> 251 <SEP>
<tb> 16 <SEP> 269 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 287 <SEP>
<tb>
Deze tabel werd opgesteld uitgaande van de algemene formule :
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
DSS*S TSI +BH20 100 = - waarin : ----S+TS1+TS2----='10CT- +TS2++8. kg slib TS1: kg premix (Rhenipal 8-50 of een equivalent daarvan)
TS2 :
kg bulkmateriaal (Rhenipal B-0 of een equivalent daarvan) D88. droge stofgehalte (%) van het slib D8E. droge stofgehalte (%) van het eindmengsel BH20 : kg water datwegreageertmet TS1.
Uit de tabel blijkt dat men in de praktijk voor slib met een droge stofgehalte van rond de 25 gew. %, bovenop de 200 kg Rhenipal B-50, afhankelijk van het juiste droge stofgehalte nog een 50 150 kg droog materiaal zal dienen toe te voegen om een uiteindelijk droge stofgehalte van 45 gew. % te bekomen. Verder blijkt uit deze tabel dat men voor een droge stofgehalte van het slib groter dan 30 gew. %, een kleinere hoeveelheid premix kan nemen, bijvoorbeeld slechts 100 in plaats van 200 kg.
Tijdens testen uitgevoerd met de hierboven aangegeven hoeveelheden Rhenipal B-50 en Rhenipal B-0 werd na een tweetal dagen na het mengen een droge stofgehalte van ongeveer 45 gew. % bekomen en bedroeg de steekvastheid, gemeten met de vintest methode, ongeveer 16 17 kN/m2. Onmiddellijk na compactatie op de stortplaats was de steekvastheid tijdens reeds tot 20 25 kN/m2 opgelopen en na enkele weken verdere uitharding zelfs tot 50 kN/m2.
Het soortelijk gewicht van het slib bedroeg oorspronkelijk ongeveer 1, 2 ton/m3, na menging met de toeslagstoffen ongeveer 1, 5 ton/m3 en na verdichting op de stortplaats ongeveer 1, 7-1, 8 ton/m3. Uit deze cijfers blijkt dat er, na compactatie, slechts weinig pori n overblijven zodanig
<Desc/Clms Page number 14>
dat wanneer men een zekere helling voorziet er weinig water doorheen het materiaal zal doordringen en aldus de uitloging van zware metalen beperkt wordt.
Om de uitloging van zware metalen uit het steekvast gemaakte slib tot onder de toegestane normen te beperken, in het bijzonder voor koper en nikkel, wordt in de werkwijze volgens de uitvinding onder het slib verder nog ten minste n complexant voor het vastleggen van zware metalen gemengd. Een dergelijke complexant is bij voorkeur een hoogmoleculaire organische complexant met een molecuulgewicht dat in het bijzonder hoger is dan 100. 000. Bij voorkeur worden dergelijke complexanten in water-onoplosbare vorm toegepast, bijvoorbeeld als calcium zout. Door het feit dat ze mee gebonden worden in de matrix gevormd door het hydraulisch bindmiddel en het puzzolaan materiaal, zullen ze vast in het slib blijven zitten.
Bovendien zijn ze doorgaans niet biologisch afbreekbaar zodanig dat ze de zware metalen over lange tijd zullen kunnen blijven vasthouden. In het steekvast gemaakte slib zullen micro-organismen trouwens nagenoeg niet actief zijn gezien het relatief laag watergehalte daarvan en de hoge pH. Complexanten die in de werkwijze volgens de uitvinding bijzonder geschikt gebleken zijn, zijn de complexanten uit de groep bevattende trimercaptotriazine (TMT), humus, humine en combinaties daarvan.
Humine is een in water onoplosbaar humuszuur dat bij voorbeeld in de handel verkrijgbaar is onder de benaming BAHUC (merknaam van de firma MSTS S. A. uit Luxemburg)
Van de hierboven beschreven complexanten wordt een zodanige hoeveelheid toegevoegd dat de uitloging van de zware metalen onder de voorgeschreven normen gelegen is, in het bijzonder onder de normen weergegeven in tabel 1. Deze hoeveelheid kan in het bijzonder
<Desc/Clms Page number 15>
bepaald worden, uitgedrukt in kg per 1000 kg slib, op basis van de volgende formule :
120 ppmZn ppmCu ppmCd ppmNi
OM% + 850 + 250 + 25 + 50 waarin :
OM% het percentage organisch materiaal t. o. v. het droge stofgehalte in het slib weergeeft ; en ppmZn, ppmCu, ppmCd en ppmNi het totaal gehalte van deze zware metalen, uitgedrukt in ppm, in het slib.
Voor de gebruikelijke samenstellingen van rioolwaterzuiveringsslib zullen doorgaan hoeveelheden complexanten gelegen tussen 5 en 10 kg per 1000 kg slib vereist zijn.
Wat betreft het mengen van de toeslagstoffen met het rioolwaterzuiveringsslib dient nog opgemerkt te worden dat het mengsel ten gevolge van het relatief hoog organische stof- en watergehalte van het slib bij het mengen kan gaan schiften zodanig dat geen stabiel product verkregen wordt. Om dit te vermijden, wordt het vermogen van de menger tijdens het mengen voldoende laag gehouden. Indien gebruik gemaakt wordt van een menger met roterende schoepen, kan dit vermogen bijvoorbeeld doeltreffend verlaagd worden door de hoek die deze schoepen met hun bewegingsrichting vormen voldoende klein te houden. Bij voorkeur is deze hoek kleiner dan 30 en meer bij voorkeur kleiner dan 200.
Een verdere maatregel die toelaat het schiften van het mengsel te vermijden is het geleidelijk opdrijven van het vermogen van de menger tijdens het mengen en vervolgens dit vermogen opnieuw geleidelijk verminderen.
De hierboven aangegeven testen werden bijvoorbeeld uitgevoerd met een stationaire menger bestaande uit een horizontaal liggende cilinder met daarin twee horizontale assen voorzien van schroefbladen, meer bepaald met de MSO 2500 twin-shaft menger van
<Desc/Clms Page number 16>
de firma Simem. De totale inhoud van deze menger bedroeg 2000 ! en de nuttige inhoud 1700 1. De bladen op de horizontale assen waren opgesteld onder een hoek van ongeveer 15 met het verticaal vlak. Het motorvermogen voor het aandrijven van de horizontale assen bedroeg 2X40 kW.
Voor het mengen van de nodige toeslagstoffen onder slib met een droge stofgehalte van ongeveer 20 gew. % werd de volgende procedure gevolgd : - 1000 kg slib werd in de menger gebracht ; - gedurende 1 minuut wordt het slib voorgemengd aan 25 % van het maximaal vermogen van de motoren ; - gedurende 30 ä 45 seconden wordt het vermogen van de motoren lineair opgedreven tot 80 % van het maximaal vermogen, waarbij de nodige toeslagstoffen in de menger gedoseerd worden ; - gedurende 30 sec. wordt op vol vermogen gemengd ; - gedurende 30 ä 45 sec. wordt verder gemengd met 40 % van het motorvermogen waarbij de schuif geopend wordt zodanig dat het product geleidelijk uit de menger verwijderd wordt.
Bij een droge stofgehalte van 25 gew. % bedraagt de totale batchtijd aldus ongeveer 120 ä 150 sec. Voor een lager droge stofgehalte, bijvoorbeeld voor een droge stofgehalte van 22 gew. %, kan deze batchtijd beperkt worden tot 120 sec. Hogere droge stofgehalten vereisen daarentegen een langere batchtijd om een homogene menging te bekomen :
Bij 30 % ds : 150 ä 180 sec.
Bij 35 % ds : 180 ä 210 sec.
Bij 40 % ds : 210 à 240 sec.
<Desc / Clms Page number 1>
"Process for the landfill, in particular without solidification. Sewage treatment plant sludge."
The present invention relates to a method for making sewage treatment sludge with a dry substance content of at least 15 wt. % of which at least 20 wt. %, in particular at least 50 wt. % is formed by organic material, in which process the sludge is mixed with an amount of substantially dry material sufficient to, after curing of the mixture, at least a predetermined minimum dry matter content and a predetermined minimum stab resistance of the non-compacted mixture to gain.
Sewage treatment sludge is sludge from the treatment of mainly domestic sewage, which may, however, also contain industrial waste water. After dewatering according to the usual techniques, it usually has a dry matter content of 15 to 35 weight percent. Due to the relatively high content of organic, non-fermented material, the sludge is unstable such that it can start to ferment anaerobically, for example. The sludge furthermore always contains a number of heavy metals such as, for example, zinc and copper, which usually originate from roof gutters and roof coverings, and furthermore also include lead, chromium, nickel, cadmium and mercury. Due to the increasing concentrations of these heavy metals, it is no longer appropriate to use the sludge in agriculture, for example.
<Desc / Clms Page number 2>
To process the sewage sludge, the sludge is sometimes incinerated in practice. However, given the low dry matter content, this is a relatively expensive solution.
Moreover, the obtained ashes must still be dumped, whereby, due to the concentration of the heavy metals in the ashes, these ashes must be deposited in special landfills for industrial waste. According to the Belgian Vlarem 11 legislation, these are the so-called class of dumps. Due to the high organic matter content, the sludge as such cannot be dumped at such landfills.
Another solution for the treatment of sewage treatment sludge, in particular of sewage treatment sludge that has been subjected to a further biodegradation process, is described in US-A-4 028 130. In this known method the sludge is mixed with lime, viegas and any other materials such as sand, aggregates and cement in order to obtain a mixture that hardens and that can be used as filler material and possibly even as a substrate for road construction and the like. According to US-A-4 028 130, the material obtained would have a sufficient hardness to be used in such applications and the heavy metals would also be bonded sufficiently strongly in this material so that no undesired leaching would occur.
A disadvantage of the method according to US-A-4 028 130 is, however, that when making the mixture this is only at most 50 wt. % water t. o. v. may contain the dry matter or m. a. w. maximum about only 33. 3 wt. % water on the whole mixture. This means that dry material must be added until the dry matter content of the mixture is at least 66.6 wt. %. According to US-A-4 028 130, the sludge to be processed has a dry substance content
<Desc / Clms Page number 3>
located between 13 and 33 wt. % or m. a. w. a moisture content between 67 and 87 wt. %. Even with the lowest moisture content of 67 wt. This means that approximately the same amount of dry material must be added per 1000 kg of sludge in order to increase the moisture content to the maximum level of 33.3 wt. %.
It will be clear that such a method will in practice not be suitable for making the sludge ready for dumping, given that the transport costs and the dumping costs will increase by at least 100% by applying this method.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the invention to propose a method for preparing sewage treatment sludge for dumping, which does not have the disadvantage of the method according to US-A-4 028 130 and which thus makes it possible to make the sludge solid and limit its leaching such that it can be dumped on a sludge dump without having to use such large quantities of additives for this purpose.
For this purpose, the method according to the invention is characterized in that said substantially dry material contains at least one hydraulic binder and at least one puzzolan material, said predetermined minimum dry matter content being at least 40 wt.
% and said predetermined minimum stab resistance is at least 10 kN / m2 and that at least one further complexant for the capture of heavy metals is mixed under the sludge.
According to the invention it was found that by using a combination of a hydraulic binder, in particular cement, with a puzzolanic material, in particular fly ash, with a minimum dry matter content of 40 wt. A solid product can be obtained in the final mixture, although US-A-4 028 130 states that cement materials are generally not suitable for bonding organic materials. Apparently
<Desc / Clms Page number 4>
the puzzolanic material ensures that the hydraulic binder can form a sufficiently stable matrix around the sludge. With regard to the leaching behavior of the solidified sludge, it was found that due to the basic nature of the binders, whereby the pH of the mixture can rise above pH 12, the leaching of copper, nickel and zinc was considerably increased.
In the process according to the invention, the leaching of these heavy metals could nevertheless be limited to below the standards, not by using extremely large quantities of additives in order to drastically reduce the moisture content and to produce a relatively hard product as in US-A-4 028 130. by adding complexants to which the heavy metals are bound. It has been found that such complexants are only required in limited quantities in order to be able to dispose of the solidified sludge in an environmentally safe manner and that the method according to the invention thus, due to the limited amount required of binders and complexants, offers an economically interesting solution for the dumping of non-recyclable sewage treatment sludge in an environmentally safe way.
In a special embodiment of the method according to the invention, at least 50 and preferably at least 100 kg hydraulic binder is added per 1000 kg of sludge and in a further special embodiment at least 50 and preferably at least 100 kg of puzzolanic material.
These amounts have been found to be sufficient to form a sufficiently strong matrix around the organic particles of the sludge to guarantee the minimum required stabbing strength. In some cases, in particular for sewage treatment sludge with a dry matter content of less than or equal to 30 wt. However, these minimum quantities of 100 kg per tonne are not sufficient to
<Desc / Clms Page number 5>
minimum dry matter content of preferably 45 wt. % to become. To achieve this, it is of course possible to use larger amounts of hydraulic binder and / or puzzolanic material, whereby, given the lower cost price of puzzolanic materials such as fly ash, which are themselves a waste product, a larger amount of these puzzolanic materials is preferred.
To increase the dry matter content, if such materials are available, it is also possible, in the process according to the invention, to add inert binders to the sludge, such as sand, stone powder, clay powder, incineration ash, sawdust and the like, under the said dry material. In particular bottom ash from incineration of sewage treatment sludge has proven to be effective, this application offering the advantage that it is a material with the same origin as the sludge to be processed.
Further details and advantages of the invention will be apparent from the following description of some particular embodiments of the method according to the present invention. However, this description is only given as an example and is not intended to limit the scope of the invention as defined by the appended claims.
In general, the invention relates to a new method for preparing sewage treatment sludge for dumping. Preparing it for dumping means in particular that the sludge must be made solid and that the leaching of heavy metals must be so small that the sludge can be dumped in a so-called sludge dump in an environmentally safe manner. Unlike special landfills for industrial waste (class of landfills according to the
Belgian Vlarem 11 legislation), is such a sludge dump (class 11)
<Desc / Clms Page number 6>
landfill according to the Belgian Vlarem 11 legislation) does not have a system for collecting and purifying leachate water.
As a result, the leachability of the permitted sludge is limited, for example, to the following maximum values determined according to the test methods described in the Vlarem 11 legislation according to which a fixed amount of sludge is subjected to a leaching liquid with pH 4 for 24 hours (DIN-54 test). The eluate is then tested.
Table 1: Release standards for class II landfills according to Vlarem II legislation
EMI6.1
<tb>
<tb> Arsenic <SEP> <1 <SEP> mglt <SEP>
<tb> Lead <SEP> 2 <SEP> mgll <SEP>
<tb> Cadmium <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> mg / l <SEP>
<tb> Chrome <SEP> VI <SEP> # 0.5 <SEP> mg / l
<tb> Buyer <SEP> # 10mg / l
<tb> Nickel <SEP> # <SEP> 2 <SEP> mg / l
<tb> Mercury <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> mgll <SEP>
<tb> Zinc <SEP> 10 <SEP> mg / l <SEP>
<tb>
A problem with sewage treatment sludge is that it contains a relatively large concentration of organic material in combination with a number of heavy metals such that it is not suitable for use in agriculture. Furthermore, it only contains a dry matter content that is usually between 15 and 35 wt. % is located and it is not sufficiently solid to be deposited.
This dry matter content is determined by drying the sludge at 105 ° C until the weight thereof no longer decreases due to evaporation of the water. The ratio between the final weight and the initial weight then gives the dry matter content. In the
<Desc / Clms Page number 7>
The following table presents the results of analyzes of 320 samples of sewage treatment sludge from different sources in order to get an idea of the average composition thereof. This table shows the minimum, the maximum and the average value as well as the standard deviation.
Table 2: Analysis results of 320 samples of sewage treatment sludge from different sources.
EMI7.1
<tb>
<tb>
Parameter <SEP> Unit <SEP> Min. <SEP> Max. <SEP> Average <SEP> St. <SEP> deviation
<tb> Organic <SEP>% of <SEP> 23.5 <SEP> 76.5 <SEP> 51.6 <SEP> 11.1
<tb> dust <SEP> dry <SEP> dust
<tb> pH <SEP> 3, <SEP> 98 <SEP> 13 <SEP> 6, <SEP> 87 <SEP> 1, <SEP> 54 <SEP>
<tb> Kjeldal. <SEP> N. <SEP>% <SEP> 0.16 <SEP> 6.87 <SEP> 2.28 <SEP> 1
<tb> FOs% <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 9, <SEP> 59 <SEP> 4, <SEP> 92 <SEP> 1, <SEP> 73 <SEP>
<tb> K20 <SEP>% <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP> 3, <SEP> 26 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 0, <SEP> 46 <SEP>
<tb> CaO <SEP>% <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> 34, <SEP> 56, <SEP> 72 <SEP> 6, <SEP> 26 <SEP>
<tb> MgO% <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 7, <SEP> 96 <SEP> 0, <SEP> 750, <SEP> 68 <SEP>
<tb> Fe <SEP>% <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 21, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 96 <SEP> 2, <SEP> 32 <SEP>
<tb> After <SEP> ppm <SEP> 89 <SEP> 83. <SEP> 497 <SEP> 5,851 <SEP> 11,631
<tb> Znppm728. <SEP> 1261.
<SEP> 5351. <SEP> 037 <SEP>
<tb> Cu <SEP> ppm <SEP> 43 <SEP> 8. <SEP> 717 <SEP> 501 <SEP> 936
<tb> pb <SEP> ppm <SEP> 2 <SEP> 1. <SEP> 229 <SEP> 249 <SEP> 174
<tb> Cr <SEP> ppm <SEP> 13 <SEP> 3. <SEP> 232 <SEP> 159 <SEP> 396
<tb> Ni <SEP> ppm5, <SEP> 0 <SEP> 5785354 <SEP>
<tb> Cdppm <SEP> J98, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Hg <SEP> ppm <SEP> 0.2 <SEP> 25.5 <SEP> 2.1 <SEP> 2.0
<tb>
<Desc / Clms Page number 8>
In order to make such sludge stab-resistant, in the method according to the invention, this sludge is mixed with an amount of substantially dry material. This dry material contains at least one hydraulic binder and at least one puzzolan material.
A combination of these two binders makes it possible to form a sufficiently strong matrix around the organic substance and other particles to achieve the minimum stab resistance required for landfills. Depending on the standards, this minimum stab resistance is 10 kN / m2 or in some cases 25 kN / m2 for the loose, non-compacted material. This should of course be measured after the mixture has cured to a sufficient degree, for example after it has been able to react for two days by allowing it to mature on a pile. After this rest period the mixture can then be dumped, preferably compacted to further increase the stab resistance.
The shear stress can in particular be measured by applying the so-called fin test method in which the material is applied in layers in a container with a spatula and is pressed layerwise. A fin is then inserted into this mass and is connected to the bottom of a torsion spring. The top of this torsion spring is rotated by a motor at a constant speed of 10 per minute. At a certain moment the force exerted on the fin will be sufficiently large to rotate the fin in the sludge, so that the torsional angle becomes smaller again. The maximum torque angle is held by a drag pointer. The shear force of the sludge is then calculated from this maximum torsional angle.
As hydraulic binder, use can be made, for example, of cement or slaked or preferably slaked lime. According to the invention, cement is preferred because of the fact that the use of lime provides a rapid release from
<Desc / Clms Page number 9>
can cause ammonia or m. a. w. unwanted odor nuisance. Calcium also has the disadvantage compared to cement that it hardens more quickly, but that this hardness can be reduced later by the calcination reaction (formation of calcium carbonate by reaction with CO2 whereby water is released), which can jeopardize the stability of the deposited sludge . In view of the faster curing, it can be advantageous to use cement in combination with lime.
As hydraulic binder, optionally also commercially available mixtures can be used such as, for example, the so-called "cement kiln dust" (CKD) or the LKD from the company Lhoist, which is a mixture of 60% quicklime and 40% secondary alkaline additives.
As puzzolanic material, preference is given to fine-grained fly ash, in particular to viie gas from the combustion of coal and / or lignite. It was established that by using this material in combination with cement a much stronger bond of the organic particles is possible than with cement alone and that more particularly larger aggregate particles are thereby also formed.
A further advantage of the puzzolanic material, in particular fly ash, is that it exhibits a certain porosity and certain zeolietic properties, whereby, among other things, it reduces or even completely eliminates odor nuisance by binding odors such as ammonia that can be released. Preferably at least 50 kg of puzzolanic material is added per 1000 kg of sludge and more preferably at least 100 kg. The preferred minimum amounts of hydraulic binder are also 50 kg per 1000 kg of sludge and more preferably 100 kg per 1000 kg of sludge.
In a preferred embodiment of the method according to the invention a premix is made of the hydraulic binder and of the puzzolan material which in particular is approximately 50 wt. %
<Desc / Clms Page number 10>
of both materials. For example, about 200 kg of this premix is then mixed with every tonne of sludge. An example of such a premix marketed by Rhenus Wilhelm Reiners GmbH and preferably used in the method according to the invention is Rhenipal B-50. This premix is a mixture consisting of 50 wt. % fly ash from coal power plant and 50 wt. % cement.
The viiegas fraction of this premix has the following chemical composition:
EMI10.1
<tb>
<tb> CaO <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP>
<tb> MgO <SEP>: <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 40, <SEP> 8 <SEP>
<tb> AI203 <SEP> 21, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Fe203 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP>
<tb> K20 <SEP> 2
<tb> Ti02 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP>
<tb> SO3 <SEP>: <SEP> 1.1 <SEP>
<tb> pH <SEP> 12, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
In order to be able to guarantee that with the above-mentioned amount of reactive binders a sufficient stab resistance is obtained, the invention provides that, in addition to this amount of binders, a further amount of dry material may be added until the final dry matter content is at least 40 wt. %, and more preferably at least 45 wt. %.
This dry matter content should be measured after the mixture is final hardened, since a part of the water present will be chemically bound during the curing reaction. Like the stab resistance, the dry matter content can therefore in particular be measured two days after mixing of the different materials. After this aging period, the sludge can then be transported to the landfill.
<Desc / Clms Page number 11>
As an additional dry or bulk material, preferably the same puzzolan material is added or possibly another such that an additional improvement of the stab resistance is obtained in this way. Instead of reactive puzzolanic materials, however, non-reactive dry materials can also be used such as sand, stone powder, clay powder, incineration ash, sawdust and the like. In particular, it is possible, for example, to use the remaining ashes from the incineration of sewage treatment sludge. On the other hand, it is also possible to add dry materials which, in addition to the reactive binders already contained in the applied premix, contain additional reactive binders such as, for example, lime, cement, dust, LKD, and the like.
If a large quantity of bulk material is available for which, apart from landfilling, there is no other possible outlet, the dry matter content with such materials can be as high as 55 to 65 wt. % or more, taking into account the fact that from a certain maximum value the stability will decrease again. However, normally the dry matter content will be kept lower than 60 wt. %, preferably lower than 55 wt. % and more preferably even lower than 50 wt. % so as not to unnecessarily increase the amount of sludge mixture to be dumped.
The following table indicates the quantities of dry bulk material required, for sludge with different dry matter contents, to which 200 kg of Rhenipal B-50 (50% fly ash, 50% cement) had already been added per 1000 kg, a final dry substance content of 45 wt. % to become. The experimentally established fact that 200 kg of Rhenipal B-50 chemically binds 32 kg of water was taken into account and it was assumed that Rhenipal B-50 had a dry matter content of 100 wt. % has. As bulk material, the
<Desc / Clms Page number 12>
Dry materials described above can be used, however, preference is given to Rhenipal B-0 with the same composition as Rhenipal B-50 but without cement and / or to the bottom ash from the incineration of sewage treatment sludge.
Table 3: Extra dry bulk material to be added to 1000 kg of sludge to give a dry matter content of 45 wt. % to become.
EMI12.1
<tb>
<tb>
Dry <SEP> substance content <SEP> Kg <SEP> per <SEP> 1000 <SEP> kg
<tb> 35 <SEP> -76 <SEP>
<tb> 34 <SEP> -58 <SEP>
<tb> 33-40
<tb> 32 <SEP> -22 <SEP>
<tb> 31 <SEP> -4 <SEP>
<tb> 30 <SEP> 15 <SEP>
<tb> 29 <SEP> 33 <SEP>
<tb> 28 <SEP> 51 <SEP>
<tb> 27 <SEP> 69 <SEP>
<tb> 26 <SEP> 87 <SEP>
<tb> 25 <SEP> 105 <SEP>
<tb> 24 <SEP> 124
<tb> 23 <SEP> 142 <SEP>
<tb> 22 <SEP> 160 <SEP>
<tb> 21 <SEP> 178 <SEP>
<tb> 20 <SEP> 196 <SEP>
<tb> 19 <SEP> 215 <SEP>
<tb> 18 <SEP> 233 <SEP>
<tb> 17 <SEP> 251 <SEP>
<tb> 16 <SEP> 269 <SEP>
<tb> 15 <SEP> 287 <SEP>
<tb>
This table has been prepared based on the general formula:
<Desc / Clms Page number 13>
EMI13.1
DSS * S TSI + BH 2 O 100 = - wherein: ---- S + TS1 + TS2 ---- = '10CT- + TS2 ++ 8. kg of sludge TS1: kg of premix (Rhenipal 8-50 or an equivalent thereof)
TS2:
kg of bulk material (Rhenipal B-0 or an equivalent thereof) D88. dry matter content (%) of the sludge D8E. dry matter content (%) of the final BH20 mixture: kg of water that reacts with TS1.
The table shows that in practice for sludge with a dry matter content of around 25 wt. %, on top of the 200 kg Rhenipal B-50, depending on the correct dry matter content, a further 50 kg of dry material will have to be added to achieve a final dry matter content of 45 wt. % to become. Furthermore, it appears from this table that for a dry matter content of the sludge greater than 30 wt. %, can take a smaller amount of premix, for example only 100 instead of 200 kg.
During testing carried out with the amounts of Rhenipal B-50 and Rhenipal B-0 indicated above, a dry matter content of approximately 45 wt. % and the stab resistance, measured by the fin test method, was approximately 16 17 kN / m2. Immediately after compacting at the landfill, the stab resistance had already increased to 20 kN / m2 and after a few weeks of further curing even to 50 kN / m2.
The specific gravity of the sludge was originally about 1, 2 tons / m3, after mixing with the aggregates about 1, 5 tons / m3 and after compacting at the landfill about 1, 7-1, 8 tons / m3. These figures show that, after compacting, only a small number of pores remain
<Desc / Clms Page number 14>
that if a certain slope is provided, little water will penetrate through the material and thus the leaching of heavy metals is limited.
In order to limit the leaching of heavy metals from the solidified sludge to below the permitted standards, in particular for copper and nickel, in the method according to the invention, at least one more complexant for capturing heavy metals is mixed under the sludge. . Such a complexant is preferably a high-molecular organic complexant with a molecular weight that is in particular higher than 100,000. Preferably such complexants are used in water-insoluble form, for example as a calcium salt. Due to the fact that they are also bound in the matrix formed by the hydraulic binder and the puzzolanic material, they will remain stuck in the sludge.
Moreover, they are generally not biodegradable such that they will be able to retain the heavy metals for a long time. In the solidified sludge, microorganisms will, in fact, be virtually inactive due to their relatively low water content and the high pH. Complexants which have been found to be particularly suitable in the method according to the invention are the complexants from the group-containing trimercaptotriazine (TMT), humus, humine and combinations thereof.
Humine is a water-insoluble humic acid which is for example commercially available under the name BAHUC (trade name of the company MSTS S. A. from Luxembourg)
Of the complexants described above, an amount is added such that the leaching of the heavy metals is below the prescribed standards, in particular below the standards shown in Table 1. This amount may in particular
<Desc / Clms Page number 15>
determined in kg per 1000 kg of sludge on the basis of the following formula:
120 ppmZn ppmCu ppmCd ppmNi
OM% + 850 + 250 + 25 + 50 where:
OM% the percentage of organic material t. o. v. indicates the dry matter content in the sludge; and ppmZn, ppmCu, ppmCd and ppmNi the total content of these heavy metals, expressed in ppm, in the sludge.
For the usual compositions of sewage treatment sludge, continuing amounts of complexants between 5 and 10 kg per 1000 kg of sludge will be required.
Regarding the mixing of the additives with the sewage treatment sludge, it should be noted that due to the relatively high organic matter and water content of the sludge during mixing, the mixture may start to sift during mixing such that no stable product is obtained. To avoid this, the power of the mixer during mixing is kept sufficiently low. If use is made of a mixer with rotating blades, this power can for example be effectively reduced by keeping the angle that these blades form with their direction of movement sufficiently small. This angle is preferably less than 30 and more preferably less than 200.
A further measure which makes it possible to avoid scaling of the mixture is to gradually increase the power of the mixer during mixing and subsequently gradually reduce this power again.
The tests indicated above were carried out, for example, with a stationary mixer consisting of a horizontal cylinder with two horizontal axes provided with screw blades, in particular with the MSO 2500 twin-shaft mixer of
<Desc / Clms Page number 16>
the Simem company. The total content of this mixer was 2000! and the useful content 1700 1. The blades on the horizontal axes were arranged at an angle of about 15 with the vertical plane. The motor power for driving the horizontal axes was 2X40 kW.
For mixing the necessary additives under sludge with a dry matter content of approximately 20 wt. % the following procedure was followed: 1000 kg of sludge was introduced into the mixer; - for 1 minute the sludge is pre-mixed at 25% of the maximum power of the engines; - for 30 to 45 seconds, the power of the motors is linearly increased to 80% of the maximum power, with the necessary additives added to the mixer; - for 30 seconds. is mixed at full power; - for 30 to 45 seconds. is further mixed with 40% of the motor power with the slider being opened such that the product is gradually removed from the mixer.
With a dry matter content of 25 wt. % the total batch time is thus approximately 120 to 150 sec. For a lower dry matter content, for example for a dry matter content of 22 wt. %, this batch time can be limited to 120 sec. Higher dry matter contents, on the other hand, require a longer batch time to achieve a homogeneous mixing:
At 30% ds: 150 to 180 sec.
At 35% ds: 180 to 210 sec.
At 40% ds: 210 to 240 sec.