CH687876A5 - Verfahren zur Erzeugung von Erde. - Google Patents

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CH687876A5 CH03024/94A CH302494A CH687876A5 CH 687876 A5 CH687876 A5 CH 687876A5 CH 03024/94 A CH03024/94 A CH 03024/94A CH 302494 A CH302494 A CH 302494A CH 687876 A5 CH687876 A5 CH 687876A5
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Description

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CH 687 876 A5
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Beschreibung
Die 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.
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 phänolo-gisch bekannt ist. Bislang werden meist durch Mischen der Abfallstoffe Massen hergestellt, die zum Abbau bzw. Umwandlung der organischen Stoffe führt, wobei Energie frei wird. 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 Bodenverbesserungsmittel 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-PS 381 690, CH-PS 621 318, den DD-PSen 132 858 und 156 475, den DE-OSen
2 452 316, 3 312 145, 3 508 728, DE-PSen
3 440 754 und 3 531 784, der US-PS 4 392 881 sowie den EP-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 Eigenschaften hergestellt wird.
Das gesteckte Ziel wird mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss zur Bestimmung der Eigenschaften der Erde eine Anzahl physikalischer und/oder chemischer und/oder mechanischer und/oder mikrobiologischer Kenngrössen ausgewählt und 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 Zuschlagstoffe mengenmässig derart zur Masse gemischt werden, dass der Istwert der jeweiligen Kenngrösse der Masse angenähert gleich ihrem Sollwert ist,
und dass danach die Masse heissverrottet und anschliessend vererdet wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Angleichung der Sollwerte an die Istwerte durch Verdünnen oder Verdicken der Masse durchgeführt werden.
Weiters ist vorteilhaft, wenn die Masse vor und gegebenenfalls während der Vererdung physikalisch und/oder chemisch und/oder mechanisch und/oder mikrobiologisch behandelt wird.
Als günstig hat sich erwiesen, wenn der Masse während der Heissverrottung Sauerstoff zugeführt wird.
Ferner kann die Masse während der Heissverrottung auf einer Temperatur von etwa 50 bis 65°C gehalten werden.
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 natürlich entstandenen Böden nicht unterscheidet.
Im Rahmen der Erfindung sind als Abfallstoffe anorganische Stoffe, wie Sande, Lehme, Tone, Zeolite, Abfälle aus Schottenwerken od.dgl., sowohl silikatischen als auch karbonatischen Ursprungs, Bauschutt, Abfälle aus Entstaubungsanlagen, Industrierückstände, wie Gips, Kalk, Asche, Filterkuchen, Schlämme, sowie organische oder organstoff-haltige Stoffe vorgesehen, wie Abfälle und Naturprodukte, wie Stroh, 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, Aschen, Kalke, Naturgips, Kieserit, Apatit, Kalifeldspat und Dolomit in Frage.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles näher erläutert.
Zur Bestimmung der Eigenschaften der Ausgangsstoffe und der zu erzielenden Erde werden zumindest einige der folgenden Kenngrössen ausgewählt:
Bindigkeitszahl nach Arany (A)
elektrische Leitfähigkeit Kalkgehalt Wassergehalt pH-H20-Reaktion pH-KCI-Reaktion Basensättigung (B)
effektive Austauschkapazität (C) Kationen-Austauschkapazität (C)
Ca-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität Mg-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
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K-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität Na-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität NH4-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität H+-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität (austauschbarer H+-Anteil) (B)
Al3+-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität Anteil potentieller Säure an der potentiellen Kationen-Austauschkapazität (D)
abbaubare organische Substanzen Gesamt-Kohlenstoff Gesamt-Stickstoff Organischer Stickstoff mineralischer Stickstoff wasserlöslicher Stickstoff C/N-Verhältnis Humusqualität (E)
biologische Aktivität (E)
rei. HzO-Kapazität H20-Speicherkapazität Glühverlust Verdichtungsgefahr
(A) Ballenegger/Gleria, Talaj-Ès Tràgyavizsgàlati Módszerek, Mezógazdasàgi Kiadó, Kap. 1, 4125., Budapest, 1962
(B) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 11. Aufl., S 80, 81, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984
(C) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 11. Aufl., S 80-101, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984
(D) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 12. Aufl., S 113, 118, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1989
(E) Schlichting/Blume, Bodenkundliches Praktikum, S 126, 127, Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin, 1966
Ausserdem werden noch Verfahrens-Kenngrös-sen des Umwandlungsprozesses 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 Computer-programmes.
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 Bedeutung, die 50 bis 65°C betragen soll. Weiter werden zweckmässigerweise Belüftung, Feuchtigkeit und Nährstoffzufuhr kontrolliert und gesteuert.
Das Abdeckmaterial sollte mindestens 10 cm dick und gleichmässig verteilt sein. Zu seiner vollen Wirksamkeit darf es nicht austrocknen. Die in der Miete auftretende warme, kohlendioxid- und was-serdampfreiche 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 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 Vererdungsvorgang 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. Die Hohlraumvertei-lung in der Masse sollte derart sein, dass ein Ge-samtporenvolumen 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 0,5 mm aufweisen. Zugleich wird durch die gasgefüllten Hohlräume ein Gasaustausch mit 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 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.
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehenden Masse, wobei die Masse mikrobiologisch, biochemisch und physikochemisch umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften der zu erzielenden Erde anhand von physikalischen und/oder chemischen und/oder mikrobiologischen Kenngrössen und deren Sollwerten festgelegt werden, dass die Abfall- und Zuschlagstoffe entsprechend den genannten Kenngrössen und unter Berücksichtigung der Kenngrössen des Umwandlungsprozesses so ausgewählt werden, dass der Istwert der jeweiligen Kenngrösse der Masse dem Sollwert der entsprechenden Kenngrösse in der zu erzielenden Erde zumindest angenähert entspricht, dass die so ausgewählten Abfall- und Zuschlagstoffe miteinander gemischt werden und dass danach die Masse heissverrottet und anschliessend vererdet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse vor und gegebenenfalls während der Umwandlung mechanisch und/oder chemisch und/oder durch Beimpfen mit Mikrobenkulturen behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse während der Heissverrottung Sauerstoff zugeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse während der Heissverrottung auf einer Temperatur von etwa 50 bis 65°C gehalten wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Umwandlung wenigstens die Temperatur, der Sauerstoff-, Stickstoff-, Kohlendioxid-, Methan- und Ammoniakgehalt überwacht und gegebenenfalls gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse während der Umwandlung mit einem geruchsbindenden Material abgedeckt wird.
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