DE102011055144A1

DE102011055144A1 - Stoffe und Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm

Info

Publication number: DE102011055144A1
Application number: DE102011055144A
Authority: DE
Inventors: Zoltán Boltizsár
Original assignee: Zoltán Boldizsár; Heinrich Zanker
Current assignee: BOLDIZSAR, ZOLTAN, DE
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-05-08
Also published as: WO2013068468A1; DE202011110704U1

Abstract

Die Erfindung betrifft Stoffe und zugehörige Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm zum Zwecke der Verwertung. Der Klärschlamm wird mit einer effektive Mikroorganismen beinhaltenden Lösung vorbehandelt, getrocknet, zerkleinert und anschließend mit einem ersten Stoff oder einem zweiten Stoff vermischt, abhängig von dem gewünschten Verwendungszweck. Um den Klärschlamm als Dünger verwerten zu können, umfasst der erste Stoff effektive Mikroorganismen, Wasser, Saponine, Glykole und Zuckerrohrmelasse. Für die Verwendung als Baustoff umfasst der zweite Stoff zusätzlich gegenüber dem erstem auch Natronwasserglas und Bentonit. Anschließend erfolgt eine weitere Trocknung.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Stoffe und Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm, insbesondere Stoffe und Verfahren, die eine Verwendung des Klärschlamms als Dünger oder Baumaterial ermöglichen.
Stand der Technik
Bei der Abwasserentsorgung fallen große Mengen Klärschlamm an, der zu einem relevanten Teil aus Feststoffen besteht. Zur Mengenreduktion wird der Klärschlamm anaerob in Faultürmen behandelt, wodurch die Feststoffmenge verringert werden kann. Der so entstehende stabilisierte Klärschlamm bietet sich aufgrund des hohen Phosphat- und Nährstoffgehaltes prinzipiell als Dünger an, wobei eine dieser Verwendung entgegenstehende Belastung mit Schwermetallen auch auftreten kann. Nur zu einem kleinen Teil wird der anfallende Klärschlamm für die Düngung verwendet. Der größere Teil muss verbrannt werden. Allerdings hat der stabilisierte Klärschlamm aufgrund des noch hohen Wassergehalts einen schlechten Heizwert, weswegen die Verbrennung energetisch keinen oder kaum Gewinn bringt und deshalb keine Verwertung, sondern eine Kosten verursachende Entsorgung ist.
Eine Entsorgung auf einer Deponie ist gesetzlich verboten. Eine Änderung der gesetzlichen Regelungen bezüglich der Verwendung als Dünger kann diesen Verwertungszweck weiter einschränken, was in einigen europäischen Staaten bereits der Fall ist.
Klärschlamm kann ebenfalls als Beimischung zu Baumaterial verwendet werden, allerdings kann dabei nur ein Mischungsverhältnis Klärschlamm-Baumaterial von 1 zu 10 oder schlechter realisiert werden, da ansonsten die Stabilität des Baumaterials zu gering wird. Diese Verwendung ist somit ebenfalls nur begrenzt nutzbar.
Die Möglichkeiten zur Verwertung des Klärschlamms sind somit eingeschränkt und ein hoher Anteil des Klärschlamms muss kostenaufwendig thermisch entsorgt werden. Deshalb besteht die Notwendigkeit die bisherigen Verwertungsmöglichkeiten zu verbessern beziehungsweise neue zu erschließen.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, Stoffe und Verfahren bereitzustellen, um die Verwertung von Klärschlamm als Dünger zu verbessern und als Baumaterial zu ermöglichen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen ersten Stoff nach Anspruch 1 oder einen zweiten Stoff nach Anspruch 4 sowie einem Verfahren nach Anspruch 9 unter Verwendung des ersten Stoffes oder des zweiten Stoffes. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erste Stoff umfasst effektive Mikroorganismen (EM), Wasser und desinfizierende und/oder Geruchs neutralisierende Chemikalien. Bei letzteren handelt es sich bevorzugt um Saponine und Glykole, insbesondere Triethylenglykol. Des Weiteren kann auch Zuckerrohrmelasse oder ein anderer Nährstoff für Bakterien zugefügt werden, um die Lebensdauer der effektiven Mikroorganismen geeignet zu steuern. Ebenfalls kann durch eine Zeit der Lagerung mit Hilfe von Zuckerrohrmelasse oder anderer Nährstoffe eine Vermehrung der Organismen (EM-Zucht) abgewartet werden und das Saponin oder andere Chemikalien ganz oder teilweise erst danach hinzugegeben werden.
Beispiele für mögliche Saponine sind Aglykone, insbesondere Steroidsaponine, Steoridalkaloidsaponine und/oder Triterpensaponine. Die Saponine können auch natürlichen Ursprungs sein, wie beispielsweise aus Waschnuss. Technisch mögliche aber nicht bevorzugte Alternativen zu Triethylenglykol sind Cyclodextrine.
Bei effektiven Mikroorganismen handelt es sich üblicherweise um eine Mischung verschiedener natürlich vorkommender Mikroorganismen. Am häufigsten ist ein großer Anteil an Milchsäurebakterien, Hefen, insbesondere Back- oder Bierhefe, und/oder Photosynthesebakterien bzw. Nichtschwefelpurpurbakterien, wobei auch andere Bakterienkombinationen oder die Beimischung kleinerer Mengen solcher verwendet werden können. Nahezu beliebige Mengen effektiver Mikroorganismen können mit Hilfe einer kleinen Ausgangsmenge an Organismen durch Zugabe von Zuckerrohrmelasse oder einem anderen Nährstoff gezüchtet werden. Für die Zucht der effektiven Mikroorganismen kann es vorteilhaft sein, zuerst eine Trägerflüssigkeit mit hohem Zuckerrohrmelasse/Nährstoffanteil zu verwenden und nach ausreichender Zuchtzeit eine Verdünnung mit Wasser durchzuführen. Je nach Zusammensetzung kann ein Verhältnis 1 zu 10 sinnvoll sein. Bei der Anwendung im Rahmen dieser Erfindung dienen die EM unter anderem der Verstärkung von Gärungsprozessen.
Bevorzugt ist das Mischverhältnis EM zu Wasser zu Triethylenglykol zu Zuckerrohrmelasse zu Saponin für den ersten Stoff im Bereich 1 zu 6 bis 10 zu 0,005 bis 0,03 zu 0,3 bis 2 zu 0,3 bis 3, wobei das gesamte Saponin erst nach Abschluss der EM-Zucht hinzugegeben wird. Technisch ist eine starke Verringerung des EM-Anteils bei einer relativ gesehen weiteren Vergrößerung Saponin-Anteils möglich, allerdings nicht bevorzugt. Eine weitere Verdünnung mit Wasser im Verhältnis bis zu 1 zu 10 ist ebenfalls möglich.
Durch Hinzufügen des ersten Stoffes zu Klärschlamm werden schädliche und/oder stark riechende Bakterien kostengünstig beseitigt, wodurch der so behandelte Klärschlamm als Dünger verwendbar ist. Dabei genügt es, auf 10 Einheiten Klärschlamm 1 bis 4 Einheiten des ersten Stoffes hinzuzugeben, um eine Verwendung als Dünger zu ermöglichen. Durch die Anwendung wird ebenfalls der pH-Wert zu für die Landwirtschaft günstigeren Werten hin verändert.
Der zweite Stoff hat eine ähnliche Zusammensetzung wie der erste Stoff, umfasst allerdings noch Wasserglas, insbesondere Natronwasserglas. Ein Beispiel für weitere technisch mögliche aber unwirtschaftliche Wassergläser sind Kaliwassergläser. Dadurch ergibt sich eine feste Bindung, und der behandelte Klärschlamm verfestigt sich (graduell je nach Anteil an Wasserglas mehr oder weniger). Der behandelte Klärschlamm kann somit als Baumaterial verwendet beziehungsweise in großer Beimischung zu einem anderen Baumaterial verwertet werden. Dabei werden Schwermetalle von dem zugegebenen Stoff fest eingeschlossen und können auch durch Feuchtigkeit nicht mehr freigesetzt werden. Der zweite Stoff besteht bevorzugt zu 20 % bis 60% aus dem ersten Stoff und 40% bis 80% aus Wasserglas. Ferner kann ein mineralisches Pulver vulkanischen Ursprungs, insbesondere Bentonit, in einem Anteil von bis zu 20% beigegeben werden. Ebenfalls können zusätzliche Stoffe zur Beschleunigung der Aushärtung zugegeben werden, hierbei sind Zusatzstoffanteile bis 15% bevorzugt, die Stoffe zur Beschleunigung der Aushärtung können Aluminiumsulfate und/oder auf Kunstharz basierende Verdickungsmittel umfassen. Durch diese Mischung wird eine effektive Verkieselung des Klärschlamms ermöglicht.
Das Verfahren besteht im Behandeln des bevorzugt halbtrockenen oder stabilisierten Klärschlamms mit dem ersten Stoff im Falle der Verwendung als Dünger und mit dem zweiten Stoff im Fall der Verwendung als Baumaterial, wobei in beiden Fällen eine Vorbehandlung durchgeführt werden kann. Halbtrockener oder stabilisierter Klärschlamm wird teilweise auch als frischer bzw. feuchter Klärschlamm bezeichnet, bevorzugt hat der Klärschlamm einen Feuchtigkeitsanteil von 25% bis 30%. Die Vorbehandlung umfasst die Behandlung des Klärschlamms mit einer effektive Mikroorganismen enthaltenden Lösung, welche eine ähnliche Zusammensetzung wie der erste Stoff aufweisen kann. Die Behandlung selber umfasst ein längeres Stehen der Klärschlamm-Stoff Mischung, bevorzugt 1 bis 2 Wochen. Daran schließt sich eventuell eine Trocknung, eine Pressung und/oder eine Zerkleinerung an.
Im Falle der Verwendung als Dünger ist das Mischungsverhältnis erster Stoff zu Klärschlamm bevorzugt 1 bis 4 zu 10. Im Falle der Verwendung als Baumaterial ist das Mischungsverhältnis zweiter Stoff zu Klärschlamm bevorzugt 2 bis 7 zu 10. Das resultierende Material kann in einer Beimischung von 1 zu 6 bis 1 zu 2 als Beimischung in Baumaterialien verwendet werden, bzw. können die Baumaterialien je nach genauem Material bereits vor der Behandlung dem Klärschlamm hinzugefügt werden. Somit ist bei der Verwendung als Baustoff ein erheblich höherer Klärschlammanteil möglich als bei der Beimischung nach Stand der Technik, bei dem nur eine Beimischung von 1 zu 10 realisierbar ist.
Als abschließender Schritt kann eine erneute Trocknung und/oder Zerkleinerung/ein Zurechtschneiden erfolgen, je nach Verwendungszweck.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der erste Stoff effektive Mikroorganismen, Zuckerrohrmelasse, Saponine und Triethylenglykol, der zweite Stoff dazu noch Natronwasserglas und eventuell Bentonit.
Ein beispielhaftes Herstellungsverfahren für 50 Liter des ersten Stoffes umfasst die Mischung von 5 Litern EM, 38 Litern lauwarmes Wasser, 50 ml Triethylenglykol und 2 bis 3 Liter Zuckerrohrmelasse. Die Flüssigkeit wird anschließend bei Zimmertemperatur 2 bis 3 Wochen gelagert. Nach dieser Zeit findet keine weitere Vermehrung der Mikroorganismen statt. Dann werden 5 Liter Saponin hinzugefügt. Eine weitere Verdünnung mit Wasser im Verhältnis bis zu 1 zu 10 kann erfolgen.
Dieser erste Stoff kann mit Klärschlamm, bevorzugt frischer bzw. feuchter Klärschlamm mit einem Feuchtigkeitsanteil (Flüssiganteil) von 25% bis 30%, vermischt werden, bevorzugt in einem Verhältnis 1 bis 4 zu 10. Nach weiteren 1 bis 2 Wochen Steh-, Warte- und/oder Trockenzeit ist die Behandlung abgeschlossen. Der behandelte Klärschlamm ist geruchsneutral und enthält keine schädlichen Bakterien und kann augrund der hohen Nährstoffkonzentration prinzipiell als Dünger eingesetzt werden.
Alternativ zum ersten Stoff kann der zweite Stoff durch eine Mischung von 20 bis 60% dieses ersten Stoffes und 40% bis 80% von Natronwasserglas, wobei bevorzugt auch der Natronwasserglasanteil um bis zu einem Viertel verringert wird und die äquivalente Menge Bentonit hinzugegeben wird. Nicht bevorzugt, aber technisch möglich ist die Verwendung von Sanden, Quarzsanden, Tuffgestein, vulkanischen Sande, Perlite oder andere Materialien, die eine hohe Reaktivität mit Natron aufweisen. Ferner kann der resultierenden Mischung ein Härter im Umfang von bis zu 20%, bevorzugt 15%, der Mischung hinzugegeben werden, wobei der Härter bevorzugt Aluminiumsulfat und/oder auf Kunstharz basierende Verdickungsmittel umfasst. Anschließend wird dieser zweite Stoff im Verhältnis von 2 bis 7 zu 10 mit Klärschlamm vermischt. Nach einer geeigneten Trocknungszeit, bei der sich das Gewicht durch Verdunsten des Wassers um etwa 2/3 reduziert, ist der behandelte Klärschlamm geruchsneutral, feuerfest und wasserfest und kann gut als Baumaterial oder als Beimischung zu anderen Baumaterialien verwendet werden. Beispielsweise kann je nach Anwendung die Vermischung mit Sanden, Tuffgestein, Perliten, Bentoniten, Natriumbentoniten oder Calciumbentoniten ein geeignetes Baumaterial ergeben. Ebenfalls kann eine Vermischung mit Asche, Stroh, Holzabfällen, Heu oder Spuckstoffen erfolgen. Die Vermischung kann auch je nach Material mit dem Klärschlamm vor der eigentlichen Behandlung erfolgen. Wichtig ist vor allem, dass durch das Verfahren eventuelle Schwermetalle sicher und wasserfest im Material eingebunden werden.
Beispielsweise können zu 1000 Gramm feuchten Klärschlamm 680 ml des zweiten Stoffes gemischt werden, womit sich ein Gesamtgewicht von 1680 Gramm ergibt. Nach Trocknung verbleiben 696 Gramm Material, welche Geruchsneutral, hart, feuerfest und wasserfest sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr Abwandlungen oder Änderungen gemäß der beigefügten Ansprüche umfasst, wobei die Änderungen durch unterschiedliche Kombinationen einzelner dargestellter Merkmale als auch durch Weglassen einzelner Merkmale erfolgen können. Insbesondere ist jegliche Kombination der dargestellten Merkmale von der Erfindung umfasst.

Claims

Stoff zur Behandlung von Klärschlamm, der umfasst: – effektive Mikroorganismen; – Wasser; und – wenigstens eine desinfizierende und/oder geruchsneutralisierende Chemikalie.
Stoff nach Anspruch 1, wobei die desinfizierenden und/oder geruchsneutralisierenden Chemikalien Saponine und/oder Glykole umfassen.
Stoff nach Anspruch 2, wobei der Stoff ferner Nährstoffe für Bakterien, insbesondere Zuckerrohrmelasse, umfasst.
Stoff nach Anspruch 3, wobei der Stoff eine Einheit effektive Mikroorganismen, 6 bis 10 Einheiten Wasser, 0,005 bis 0,03 Einheiten Trienthylglykol, 0,3 bis 2 Einheiten Zuckerrohrmelasse und 0,3 bis 3 Einheiten Saponin enthält.
Stoff zur Behandlung von Klärschlamm, der umfasst: – einen ersten Stoff nach einem der vorherigen Ansprüche, und – Wasserglas, insbesondere Natronwasserglas.
Stoff nach Anspruch 5, wobei der erste Stoff 20% bis 60% des zweiten Stoffes ausmacht und der Anteil an Wasserglas 40% bis 80% des zweiten Stoffes ausmacht.
Stoff nach Ansprüchen 5 oder 6, der ferner mineralisches Pulver vulkanischen Ursprungs, insbesondere Bentonit, umfasst.
Stoff nach Anspruch 7, wobei der Anteil an Bentonit bis zu 20% des Stoffes
Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm zum Zweck der Verwertung, dadurch gekennzeichnet, dass zu vorbehandeltem oder nicht vorbehandeltem Klärschlamm ein erster Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder ein zweiter Stoff nach einem der Ansprüche 5 bis 8 hinzugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm bei einer Vorbehandlung mit einer effektive Mikroorganismen enthaltenden Lösung behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf 10 Einheiten Klärschlamm 1 bis 4 Einheiten des ersten Stoffes kommen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf 10 Einheiten Klärschlamm 2 bis 7 Einheiten des zweiten Stoffes kommen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm vor der Vorbehandlung oder der Zugabe des ersten oder zweiten Stoffs halbtrocken oder stabilisiert ist, bevorzugt mit einem Feuchtigkeitsanteil zwischen 25% und 30%.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Zugabe des ersten oder zweiten Stoffes eine weitere Trocknung und/oder eine Pressung und/oder im Falle des zweiten Stoffes die Zugabe von Härtern mit bis zu 20%, bevorzugt 10%, Stoffanteil in einer geeigneten Reihenfolge erfolgen, wobei die Härter bevorzugt Aluminiumsulfate und/oder auf Kunstharz basierende Verdickungsmittel umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlamm vor der Vorbehandlung oder der Zugabe des ersten oder zweiten Stoffs bzw. danach mit einem Material und/oder Baumaterial vermischt werden, bevorzugt so, dass in der Mischung am Ende des Verfahrens der Material-/Baumaterialanteil unter 90%, insbesondere unter 60% liegt.