CH687876A5

CH687876A5 - A process for the production of earth.

Info

Publication number: CH687876A5
Application number: CH03024/94A
Authority: CH
Inventors: Georg Stefan Husz
Original assignee: Georg Stefan Husz Dr
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1997-03-14
Also published as: DE4436659C2; ATA214793A; DE4436659A1; AT401051B

Description

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CH 687 876 A5 CH 687 876 A5

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Beschreibung description

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. The invention relates to a method for producing soil with predetermined properties from a mass consisting of waste materials and aggregates, in particular sewage sludge, the mass being converted microbiologically, biochemically and physicochemically.

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. When treating and converting waste materials, especially sewage sludge, there is the problem that the aerobic conversion process of degradable organic substances is only known phenologically from the life processes of microorganisms. So far, masses have mostly been produced by mixing the waste materials, which leads to the decomposition or conversion of the organic substances, whereby energy is released. The heat generated increases the temperature in the mass and kills pathogens, viruses, parasites, worm eggs, etc. It is also assumed that the temperature fluctuations and the emergence of antibiotic organic intermediates have an additional hygienizing effect. After the temperature of the hot rotting has subsided, the end product is usually used nonspecifically and without special knowledge of its composition and properties as a soil improver in agriculture, which is why the intended purpose of soil improvement is only partial, in extreme cases even a deterioration, e.g. is achieved due to overdose.

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 Such processes for the treatment of waste materials, in particular sewage sludge, are e.g. from AT-PS 381 690, CH-PS 621 318, DD-PSen 132 858 and 156 475, DE-OSen

2 452 316, 3 312 145, 3 508 728, DE-PSen 2 452 316, 3 312 145, 3 508 728, DE-PS

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. 3,440,754 and 3,531,784, US Pat. No. 4,392,881 and EP-OSs 251,221, 302,179 and 409,367.

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. The aim of the invention is to eliminate the problems shown and the random products obtained with known methods and to create a method for producing soil with predetermined properties from a mass consisting of waste materials and aggregates, in particular sewage sludge, with which method in a targeted and controlled manner soil predetermined properties is produced.

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, The set goal is achieved with a method of the type mentioned at the outset in that, according to the invention, a number of physical and / or chemical and / or mechanical and / or microbiological parameters are selected for determining the properties of the earth and a predetermined target value is assigned to each of these parameters the waste and the aggregates are individually analyzed according to these parameters and the parameters of the conversion and the actual values of all parameters are determined so that the waste and additives are mixed with the mass in such a way that the actual value of the respective parameter approximates its mass Setpoint is

und dass danach die Masse heissverrottet und anschliessend vererdet wird. and that the mass is then rotten and then earthed.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Angleichung der Sollwerte an die Istwerte durch Verdünnen oder Verdicken der Masse durchgeführt werden. In an advantageous development of the invention, the target values can be matched to the actual values by thinning or thickening the mass.

Weiters ist vorteilhaft, wenn die Masse vor und gegebenenfalls während der Vererdung physikalisch und/oder chemisch und/oder mechanisch und/oder mikrobiologisch behandelt wird. It is also advantageous if the mass is treated physically and / or chemically and / or mechanically and / or microbiologically before and, if appropriate, during grounding.

Als günstig hat sich erwiesen, wenn der Masse während der Heissverrottung Sauerstoff zugeführt wird. It has proven to be advantageous if oxygen is added to the mass during hot rotting.

Ferner kann die Masse während der Heissverrottung auf einer Temperatur von etwa 50 bis 65°C gehalten werden. Furthermore, the mass can be kept at a temperature of about 50 to 65 ° C. during the hot rotting.

Schliesslich kann während der Heissverrottung wenigstens die Temperatur, der Sauerstoff-, Stickstoff*, Kohlendioxid-, Methan- und Ammoniakgehalt überwacht und gegebenenfalls gesteuert werden. Finally, during hot rotting, at least the temperature, the oxygen, nitrogen *, carbon dioxide, methane and ammonia content can be monitored and, if necessary, controlled.

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. To produce earth with predetermined properties, it is first necessary to define what is meant by earth. In the context of the invention, earth is defined as follows: earth is a living, organic-mineralogical material or polydisperse system which does not differ in its essential characteristics from naturally created soils.

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. Within the scope of the invention, inorganic substances, such as sands, loams, clays, zeolites, wastes from bulkhead works or the like, are of both silicate and carbonate origin, building rubble, wastes from dedusting plants, industrial residues such as gypsum, lime, ash, filter cakes , Sludge, as well as organic or organic substances, such as waste and natural products such as straw, crop residues, grass and shrub clippings, bark, sawdust, wood choppings, manure, liquid manure, paper waste, sewage sludge or organic industrial sludge.

Die Erfindung bietet weiters die Möglichkeit, auch Problemstoffe, wie kontaminierten Bauaushub, Fluss- und Seesedimente, imprägniertes Altbauholz od.dgl. zu verwerten. The invention also offers the possibility of problematic materials such as contaminated construction excavation, river and lake sediments, impregnated old timber or the like. to recycle.

Als Zuschlagstoffe kommen unter anderem Nährstoffkombinationen für Mikroorganismen und Pflanzen, Aschen, Kalke, Naturgips, Kieserit, Apatit, Kalifeldspat und Dolomit in Frage. Possible additives include nutrient combinations for microorganisms and plants, ashes, limes, natural gypsum, kieserite, apatite, potassium feldspar and dolomite.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an example.

Zur Bestimmung der Eigenschaften der Ausgangsstoffe und der zu erzielenden Erde werden zumindest einige der folgenden Kenngrössen ausgewählt: To determine the properties of the starting materials and the soil to be obtained, at least some of the following parameters are selected:

Bindigkeitszahl nach Arany (A) Arany bond number (A)

elektrische Leitfähigkeit Kalkgehalt Wassergehalt pH-H20-Reaktion pH-KCI-Reaktion Basensättigung (B) electrical conductivity lime content water content pH-H20 reaction pH-KCI reaction base saturation (B)

effektive Austauschkapazität (C) Kationen-Austauschkapazität (C) effective exchange capacity (C) cation exchange capacity (C)

Ca-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität Mg-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität Ca share of the cation exchange capacity Mg share of the cation exchange capacity

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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) K share of the cation exchange capacity Na share of the cation exchange capacity NH4 share of the cation exchange capacity H + share of the cation exchange capacity (exchangeable H + share) (B)

Al3+-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität Anteil potentieller Säure an der potentiellen Kationen-Austauschkapazität (D) Al3 + share of the cation exchange capacity Share of potential acid in the potential cation exchange capacity (D)

abbaubare organische Substanzen Gesamt-Kohlenstoff Gesamt-Stickstoff Organischer Stickstoff mineralischer Stickstoff wasserlöslicher Stickstoff C/N-Verhältnis Humusqualität (E) degradable organic substances total carbon total nitrogen organic nitrogen mineral nitrogen water-soluble nitrogen C / N ratio humus quality (E)

biologische Aktivität (E) biological activity (E)

rei. HzO-Kapazität H20-Speicherkapazität Glühverlust Verdichtungsgefahr Rei. HzO capacity H20 storage capacity Loss on ignition Danger of compression

(A) Ballenegger/Gleria, Talaj-Ès Tràgyavizsgàlati Módszerek, Mezógazdasàgi Kiadó, Kap. 1, 4125., Budapest, 1962 (A) Ballenegger / Gleria, Talaj-Ès Tràgyavizsgàlati Módszerek, Mezógazdasàgi Kiadó, chap. 1, 4125., Budapest, 1962

(B) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 11. Aufl., S 80, 81, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984 (B) Scheffer / Schachtschabel, textbook of soil science, 11th edition, S 80, 81, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984

(C) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 11. Aufl., S 80-101, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984 (C) Scheffer / Schachtschabel, textbook of soil science, 11th edition, S 80-101, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984

(D) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 12. Aufl., S 113, 118, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1989 (D) Scheffer / Schachtschabel, textbook of soil science, 12th edition, S 113, 118, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1989

(E) Schlichting/Blume, Bodenkundliches Praktikum, S 126, 127, Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin, 1966 (E) Schlichting / Blume, Soil Science Internship, S 126, 127, Verlag Paul Parey, Hamburg and 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. In addition, process characteristics of the conversion process are selected, such as temperature, water content, gas composition (nitrogen, oxygen, carbon dioxide, methane, hydrogen sulfide), growth and death of the microorganisms.

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. All of these parameters are assigned a setpoint, which has been determined by analysis of natural soil. As a result, the invention offers the significant advantage that for different landscape areas in which there are known soils with different properties, soil is produced in a targeted manner, the properties of which are practically the same as those of this natural soil.

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. The various waste materials that are present in practice in various mixtures are then analyzed in accordance with these parameters and the actual values are ascertained in this analysis. Likewise, the various aggregates are analyzed according to these parameters and their actual values determined.

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. On the basis of the specified target and the determined actual values, the waste and aggregates are now mixed in terms of quantity in such a way that their actual values of the respective parameters correspond at least approximately to the target values or that the differences between the respective target and actual values are at a minimum in Ideally, they are reduced to zero.

Die Ermittlung bzw. Berechnung der Ist- und Sollwerte, ihrer Differenzen und zur Minimierung erfolgt zweckmässigerweise mit Hilfe eines Computer-programmes. The determination and calculation of the actual and target values, their differences and for minimization is expediently carried out with the aid of a computer program.

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. The mass obtained in this way is rotten on rents or in drums, whereby the mass is converted with the participation of microorganisms and oxygen supply. In an alternative of the invention, the rents are covered with an odor-binding material in order to keep them odorless and to protect them against precipitation. The parameters of the conversion are continuously checked and, if necessary, controlled. Maintaining the rotting temperature, which should be 50 to 65 ° C, is particularly important. Furthermore, ventilation, moisture and nutrient supply are expediently checked and controlled.

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. The covering material should be at least 10 cm thick and evenly distributed. It must not dry out to be fully effective. The warm, carbon dioxide and water vapor-rich air that occurs in the rental cools down in the cover material, which partially condenses the water so that a self-humidifying effect is achieved. In addition, the outgassing of ammonia and strong smelling alkaline gases is prevented.

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. In the final stage of the biological stabilization of the rotting material, the microbiological, exothermic reactions decrease considerably, which means that the temperature is at most about 40 ° C and the carbon dioxide production remains below certain limits. Now additional masses can be added to the mass to promote soil organisms and to optimize the combination of the actual values of the parameters and mixed in. With or without this measure, the grounding process begins, with the mass being stacked high or laid out flat, depending on the state of its mass and its intended use. In the latter case, planting can have beneficial effects. The void distribution in the mass should be such that a total pore volume of at least 60% is maintained and 15 to 20% of this total volume is gas-filled, the remaining volume being water-filled. With such a distribution of the solid, liquid and gas phases, water cannot escape if the water-filled cavities have an average capillary diameter of at most about 0.5 mm. At the same time, the gas-filled cavities enable gas exchange with the atmosphere.

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. Experiments have shown that after about one to six months the mass has been converted into an end product, which is to be regarded as soil with the initially predetermined properties, which depend on the intended use or future location.

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. The invention thus provides a method for producing earth with predetermined properties by converting mass consisting of waste and aggregates with the aid of microorganisms, the processes in the mass taking place in a controlled and controlled manner.

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Claims

1. A method for producing earth of predetermined properties from a mass consisting of waste materials and aggregates, the mass being converted microbiologically, biochemically and physicochemically, characterized in that the properties of the earth to be obtained are based on physical and / or chemical and / or microbiological Characteristics and their target values are determined so that the waste and aggregates are selected according to the characteristics mentioned and taking into account the characteristics of the conversion process so that the actual value of the respective parameter of the mass corresponds at least approximately to the target value of the corresponding parameter in the earth to be achieved, that the waste and aggregates selected in this way are mixed together and that the mass is then rotten and then earthed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mass is treated mechanically and / or chemically and / or by inoculation with microbial cultures before and optionally during the conversion.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mass is supplied during the hot rotting oxygen.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the mass is kept at a temperature of about 50 to 65 ° C during the hot rotting.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that during the conversion at least the temperature, the oxygen, nitrogen, carbon dioxide, methane and ammonia content is monitored and optionally controlled.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the mass is covered with an odor-binding material during the conversion.

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