DE1906065B2 - Verfahren und vorrichtung zur schnellkompostierung von abwasserschlamm - Google Patents

Description

Der in den kommunalen und gewissen industriellen Kläranlagen anfallende Abwasserschlamm enthält erhebliche Mengen an Dünger- und Humusstoffen, deren wirtschaftliche Bedeutung mit dem Ausbau biologischer Klärwerke zunehmend gewinnt und zur Aufbereitung is des Klärschlamms zu einem streufähigen Dünger anregt. Hierzu bietet sich in besonderem Maße die maschinelle, aerob-biologisch verlaufende Schnellkompostierung des Schlamms an.

Eine solche maschinelle Kompostierung von Abwas- .ι" serschlamm ist jedoch bis heute technisch noch nicht befriedigend gelöst. Bekannt geworden ist bisher vor allem die gemeinsame Kompostierung des Schlammes mit Müll. Dabei wird so gearbeitet, daß der in der Regel ausgefaulte Schlamm, eventuell nach einer Vorentwäs- 4-, serung, in relativ kleinen Mengen mit dem Müll vermischt und das Gemisch durch eine Kompostierungsanlage, z. B. eine rotierende Trommel, geschickt wird, in der unter Ausbildung verschiedener biologischer Stufen (Inkubationsstufe, Hauptrotte, abklingende s< Rotte) die Kompostierung sukzessive erfolgt. Dabei ist es aber im allgemeinen nicht möglich, größere oder gar zum Müllanfall adäquate Schlammengen zu verarbeiten. Auch wird die Qualität des Kompostes durch den hohen Müllanteil stark beeinträchtigt. ^

Zur maschinellen Kompostierung von Abwasserschlamm allein ist vorgeschlagen worden (DT-AS 1152117), nach einer hygienisierenden thermischen Vorcnlwässerung des Schlammes dessen Weitertrocknung bei niedrigeren Temperaturen durch Kompostie- <>> rcn in Mieten oder in maschinellen Kompostierungsanlagen nach dem Vorbild der Müllkompostierung vorzunehmen. Dabei können zur Beschleunigung der Kompostierung dem Schlamm von außen Wärme und/oder Impfstoffe und/oder biologisch aktiver ■ Schlamm, d.h. Schlamm, wie er z. B. in der Nachrotle einer maschinellen Kompostierungsanlage anfällt, zugegeben werden. Auch kann die Vorentwässerung des Schlamms ganz oder teilweise durch Beigabe einer größeren Menge von bereits fertig getrocknetem oder fertig kompostiertem und damit sehr trockenem sowie biologisch weitgehend inaktiv gewordenem Schlamm durchgeführt werden, wodurch der hohe Wassergehalt des Ausgangsschlamms gebunden wird

Rein physikalisch und daher ohne jeden Zusammenhang mit der biologisch fundierten Kompostierung arbeitet ein anderes bekanntes Verfahren (DT-PS 9 53 613), bei dem der ausgefaulte oder auch frische Abwasserschlamm mechanisch, z. B. durch Filterung, vorentwässert und dann z. B. in einer Trockentrommel thermisch bei hohen Temperaturen, bei denen die im Schlamm enthaltenen pathogenen tierischen und pflanzlichen Organismen mit Sicherheit abgetötet werden, bis auf einen Restwassergehalt von etwa 20 % weitergetrocknet wird.

Weiterhin ist bekannt. Abwasserschlamm zur Erzeugung von Düngemitteln und Gasen in breiartigen, also flüssigen Zustand in einer 2-stufigen, unter Luftabschluß stehenden Faulanlage zu vergären bzw. auszufaulen, ,wobei liegende, drehbare Behälter unter ständiger Drehung sowie Umwälzung und Vermischung der Masse mittels Schaufeln oder Mitnehmern benutzt werden (DT-PS 7 32 115). Die Ausfaulung kann durch Zusatz von geeigneten Bakterienkulturen oder bereits ausgefaultem Schlamm unterstützt werden. Der so behandeke Schlamm fällt als dünnflüssiger, nicht völlig geruchsfreier und stark sauerstoffzehrender Faulschlamm an und muß zu seiner landwirtschaftlichen Verwertung entweder noch entwässert oder flüssig abgefahren werden. Der hier angewandte anaerob-biologische Faulprozeß und die Beschaffenheit des Endproduktes unterscheiden sich grundsätzlich von den Vorgängen und der Wirkung der Kompostierung, die in festem Aggregatzustand aerob-biologisch vor sich geht und einen praktisch geruchlosen, streufähigen und daher unmittelbar verwendungsfähigen Humusdünger liefert.

Ferner ist es bei der intermittierend arbeitenden Haufenkompostierung von Abwasserschlamm (DT-PS 6 2! 867), die infolge der herrschenden äußeren Bedingungen biologisch einen andersartigen Verlauf nimmt und ungleich längere Kompostierungszeiten erfordert als die maschinelle Schlammkompostierung und die daher technisch ebenfalls nicht mit dieser in Vergleich gebracht werden kann, bekannt, den teilweise vorentwässerten Schlamm durch Ausbreiten an der Luft oder durch Mischung mit dem zu hartem Kuchen getrockneten und gemahlenen Fertigerzeugnis auf 40 bis 50 % Wassergehalt zu bringen, dann auf Haufen zu setzen und ihn so lange sich selbst zu überlassen, bis sein Wassergehalt auf etwa 10 % abgesunken ist.

Ein weiteres bekanntes Verfahren (DT-PS 9 46 547) sieht die Kompostierung von organischen Düngemassen in Form eines chargenweise betriebenen Stapelverfahrens vor. Bei diesem Verfahren wird ein Kamin mit dem zu kompostierenden Gut gefüllt. In diesem Kamin findet dann der Kompostierungsvorgang statt, und zwar durch Einwirkung von Feuchtigkeit, Wärme und Luft. Die Kompostierung nimmt dabei von oben nach unten allmählich zu und erreicht etwa in der Mitte der Höhe des Kamins ihr Maximum. Von dort aus klingt sie nach unten hin allmählich ab. Eine Besonderheit des Verfahrens besteht dabei noch darin, daß ein Teil der Kompostierungsmasse ununterbrochen vom Boden des Kamins entfernt, belüftet, um den Kamin herumgeführt und zu dessen oberem Ende zurückgeleitet wird. Nach Fertigkompostierung des in den Kamin eingefüllten

Kompostierungsgutes wird dieses aus dem Kamin abgezogen. Der Kamin kann dann mit einer neuen Charge von zu kompostierendem Gut gefüllt werden.

Schließlich gibt es bereits das sogenanr le »Ruckstuhl-Hygienisator-Verfahren« für die Kompostierung von Klärschlamm und Müll (Prospekt der Fa. Schweizerische Metallurgische Gesellschaft in Basel vom 28.9.1961). Dieses Verfahren arbeitet ebenfalls intermittierend und chargenweise nach dem Prinzip eines Stapelverfahrens. Dabei findet ein Füllen von Gärzellen, ein langsames Einarbeiten des zu kompostierenden Gutes, ein Fertigkompostieren dieses Gutes durch internes Umwälzen in den Zellen und schließlich ein Entleeren der Zeilen bis auf einen kleinen Teil von etwa 1 o/o, welcher als Impfmaterial für die nächste Füllung dient, statt.

All diese bekannten Verfahren sind jedoch nicht imstande. Abwasserschlamm, zumal in frischem Zustand, kurzfristig und ohne Geruchsbelästigung zu kompostieren, da der Abwasserschlamm eine zum Rotteprozeß konträre, d. h. anaerob-biologische Organismenwelt mit sich bringt, für deren Wirksamkeit Fäulnis und Gärung kennzeichnend sind. Sie scheitern daher vor allem an der Gefahr des Auftretens der geruchsoffensiven sauren Gärung, die das Ingangkommen eines neutralen bzw. schwach alkalischen Rotteprozesses in Frage stellt. Daran ändert auch der Zusatz von Bakterien und biologisch aktivem Schlamm nichts, wenn er, wie bei einigen bekannten Verfahren, lediglich zur Impfung, d. h. zur Förderung der Einarbeit des Kompostierungsvorgangs, erfolgt und daher nur in geringer Menge dem Ausgangsschlamm beigegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese schwerwiegenden Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Schnellkompostierung von Abwasserschlamm zu schaffen, welche allen an sie zu stellenden Forderungen gerecht werden.

Hierzu sieht die Erfindung bei einem Verfahren zur Schnellkompostierung von Abwasserschlamm, wobei der Abwasserschlamm und biologisch aktiver Schlammkompost vermischt und das Gemisch in Bewegung gehalten werden, vor, daß der Abwasserschlamm in kleinen Mengen dem Schlammkompost zugesetzt wird, wobei sich der Schlammkompost bereits in optimaler Verrottung bef'ndet.

Der Grundgedanke des neuen Verfahrens besteht dabei darin. Abwasserschlamm und Schlammkompost in einem Mengenverhältnis zusammen zu bringen, bei dem der Schwerpunkt auf der Seite des Schlammkompostes liegt. In einem derart hergestellten Gemisch von Schlammkompost und Abwasserschlamm dominieren von vornherein die aeroben Rotteorganismen und gewinnen schnell die Oberhand über die anaerobe Lebewelt des Abwasserschlamms, wodurch deren nachteilige Folgen ausgeschaltet werden. Je mehr dabei der Schwerpunkt der Mischung auf der Seite des Schlammkompostes liegt, desto günstiger ist die dargelegte Wirkung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also anders als bei den bekannten Verfahren der Abwasserschlamm gewissermaßen als Substratnachschub mit einer größeren Kompostmasse zusammengebracht. Dabei wird der Abwasserschlamm rasch von der Masse des Schlammkompostes aufgenommen und in geeignete Kompostierungsbedingungen, die durch Luftzufuhr und eventuell auch durch Wärmezufuhr sowie durch Beweeune unterstützt und aufrechterhalten werden,

überführt Auf diese Weise gelingt es, die Gefahr der sauren Gärung mit ihren nachteiligen Folgen, die bisher der Anwendung der maschinellen Schlammkompostierung hindernd im Wege stand, praktisch auszuschalten. Der Kompostierungsprozeß selbst erfährt dadurch eine wesentliche Stabilisierung und Beschleunigung.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn sich der Schlammkompost, mit welchem der Abwasserschlamm vermischt wird, bereits in optimaler Verrottung befindet. Unter optimaler Verrottung ist dabei zu verstehen, daß die biologische Aktivität des Schlammkompostes ihr Maximum aufweist, was sich dann ergibt, wenn bezüglich des Schlammkompostes optimale Kompostierungsbedingungen hinsichtlich Luft- und Wärmezufuhr, Temperatur und Bewegung vorliegen. Befindet sich der Schlammkompost, mit welchem der Abwasserschlamm vermischt wird, in optimaler Verrottung, so verläuft der Kompostierungsprozeß besonders schnell und biologisch weitgehend homogen.

Im übrigen wird der Abwasserschlamm dem Schlammkompost entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich in kleinen Mengen beigemischt.

Zur Durchführung des Verfahrens können an sich bekannte, maschinelle Einrichtungen, z. B. ein stehender, eventuell etagenförmig ausgebildeter Reaktor mit vertikalem Durchsatz des Schlammkompostes oder horizontal bewegte Apparaturen wie rotierende Trommeln verwendet werden.

Vorzugsweise gelangt für die Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung bestehend aus einer Drehtrommel mit in dieser angeordneten Mitnehmerschaufeln sowie mit wenigstens an einer der Stirnseiten der Trommel vorgesehenen öffnungen für den Abzug des bei der Kompostierung entstehenden Wasserdampfes und des Schlammkompostes zur Anwendung.

Bei dieser Vorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß sie eine sich in geeigneter Höhe über die ganze oder überwiegende Länge der Trommel erstreckende Zuführungsleitung für den Abwasserschlamm besitzt. Mit dieser Zuführungsleitung wird der Abwasserschlamm dem in der Trommel, was Wärme, Luftzufuhr und Bewegung anbetrifft, bereits unter optimalen Kompostierungsbedingungen umgewälzten Schlammkompost zugegeben und auf diese Weise unmittelbar mit der größten bzw. nahezu der ganzen Menge des am Kompostierungsprozeß beteiligten Schlammkompostes vermischt.

Der Mischvorgang kann erfindungsgemäß noch dadurch unterstützt werden, daß die Zuführungsleitung mit einer Mischrinne zur Mischung des Abwasserschlamms mit in der Trommel befindlichem Schlammkompost kombiniert ist. Das in der Mischrinne hergestellte Gemisch wird sodann in die Masse des in der Trommel bewegten Schlammkompostes eingebracht.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise sowie schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt

A b b. 1 die Vorrichtung im Längsschnitt und

A b b. 2 die Vorrichtung im Schnitt nach Linie A-A der Abb. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besitzt eine langgestreckte Kompostierungstrommel 10, welche sich in horizontaler Lage befindet und um ihre Achse 11 drehbar gelagert ist. Für ihre drehbare Lagerung ist die Trommel 10 im Abstand von ihren Enden mit je einem ihren Umfang umgehenden Drehring 12 ausgerüstet. Mittels dieser Drehringe 12

lagert die Trommel 10 drehbar auf zwei mit je einem Rollenpaar 13 ausgerüsteten Fundamenten 14.

Die Kompostierungstrommel 10 weist als Hauptbestandteile einen zylindrischen Mantel 15 sowie zwei diesen begrenzende ortsfeste Stirnwandungen 16 und 17 auf.

Oberhalb des in der Trommel 10 befindlichen Schlammkompostes 18 ist eine Zuführleitung 19 für den Abwasserschlamm vorgesehen. Diese Leitung 19 erstreckt sich von der Stirnwandunf» 16 der Trommel 10 ;., in deren Längsrichtung fast über den ganzen Teil der Länge derselben. An ihrer Unterseite besitzt die Leitung 19 öffnungen für den Austritt des Abwasserschlammes, was durch die kleinen Pfeile 20 angedeutet ist.

Ebenfalls oberhalb des Schlammkompostes 18, jedoch s unter der Zuführungsleitung 19 ist eine Mischrinne 21 vorgesehen, welche sich der Leitung 19 entsprechend von der Stirnwandung 16 der Trommel 10 in deren Längsrichtung fast über deren ganze Länge erstreckt. Der aus der Leitung 19 austretende Abwasserschlamm ■ fällt in die Mischrinne 21.

An der Innenfläche des Trommelmantels 15 sind in Richtung der Trommelachse 11 ragende Mitnehmer 22 für die Mitnahme des Schlammkompostes 18 bei der Drehung der Trommel 10 in Richtung des in A b b. 2 ;, eingezeichneten Pfeils 23 vorgesehen. Bei diesen Mitnehmern 22 handelt es sich um schaufelartige Gebilde, welche sich in Trommellängsrichtung erstrekken und in gleichmäßigen Absiänden voneinander befinden. j.

Um von den Mitnehmern 22 mitgenommenen Schlammkompost 18 der Mischrinne 21 zuzuführen, ist innerhalb der Trommel 10 eine LeitDlatte 24 vorgesehen, welche sich, in Trommeldrehrichtung gesehen, seitlich vor der Mischrinne 21 in einem etwas größeren ^ Abstand von der Innenfläche des Trommelmantels 15 als die radiale Erstreckung der an diesem vorgesehenen Mitnehmer 22 befindet.

Die ortsfeste Stirnwandung 17 ist im oberen Bereich der Trommel 10 sowie oberhalb des in dieser #, befindlichen Schlammkompostes 18 mit einem Luftaustrittsstutzen 25 versehen. Abgesehen davon besitzt die Stirnwandung 17 am unteren Ende der Trommel 10 einen Austrittsstutzen 26 für den fertigkompostierten Schlammkompost 18. ^

Die Kompostierung von Abwasserschlamm unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung schließt mit Sicherheit eine saure Gärung des Schlammes und selbst die Ausbildung einzelner saurer Schlammnester aus. so Das erfindungsgemäß vorgesehene Mengenverhältnis von Abwasserschlamm und Schlammkompost und die vollkommene Mischung der beiden Medien haben eine fast schlagartig einsetzende Einbeziehung des Abwasserschlammes in den gewünschten Rottezustand mit einer weitgehend homogenen Biozönose zur Folge und sichern dadurch einen besondes stabilen und schnellen Kompostierungsverlauf. Es wird dadurch u. a. möglich, auch extrem ungünstig zusammengesetzte, z. B. hochorganische oder fettreiche und stark säuernde Abfälle zu kompostieren und selbst flüssige Schlämme in einem Arbeitsgang und in einer einzigen Apparatur bis zum streufähigen Kompost aufzubereiten.

Zur Schaffung und Aufrechterhaltung der erforderlichen optimalen Kompostierungsbedingungen, wie geeigneter Temperaturen und einer ausreichenden Sauerstoffzufuhr, aber auch zum Zwecke der Trocknung, kann es zweckmäßig sein, den erfindungsgemäß arbeitenden Kompostierungsapparaturen von außen Wärme zuzuführen, z. B. in Form eines warmen Luftstromes, durch den der bei der Kompostierung entstehende Wasserdampf und die Abluft abgeführt werden kann. Um Wärme zu sparen, kann der zugeführte Luftstrom in einem Wärmeaustauscher durch die warme Abluft aufgewärmt werden. Es ist aber auch die Verwendung anderer Wärmequellen möglich. Bei guter Vorentwisserung des Abwasserschlammes oder trockenem Ausgangsmaterial kann zur Sauerstoffversorgung auch das Einblasen nicht vorgewärmter Luft genügen. In diesem Falle erübrigt sich auch irgendeine andere Wärmezufuhr.

Da es, insbesondere bei der Verarbeitung von frischem Schlamm, wichtig ist, daß mit Sicherheit alle pathogenen Bestandteile des Schlamms abgetötet werden, wird der zu kompostierende Schlamm mit Vorteil vor der Kompostierung pasteurisiert. Die hierfür aufgewandte Wärme kann bei einer eventuellen Vorentwässerung des Schlammes oder für den Kompostierungsprozeß selbst nutzbar gemacht werden.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf die Kompostierung von Abwasserschlamm, der ausgefault oder bevorzugt in frischem Zustand, flüssig oder vorentwässert, verarbeitet werden kann. Auch Gemische von Frisch- und Faulschlamm können erfindungsgemäß kompostiert werden. Die Erfindung bietet außerdem die Möglichkeit, Schlamm zusammen mit Müll oder andere organische Abfälle zu kompostieren.

Der Kompostierungsvorgang läßt sich bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise stark abkürzen. Seine Dauer ist dabei von der Beschaffenheit des Ausgangsschlamms abhängig. Ausgefaulter Schlamm oder Mischungen von Faul- und Frischschlamm lassen sich schneller kompostieren als Frischschlamm allein. Ir Anbetracht dieser Unterschiede schwankt die Kompo-Stierungsdauer zwischen etwa zwei und zehn Tagen Dabei kann sich das Mischungsverhältnis von Abwas serschlamm zu Schlammkomposi, bezogen auf die füi die biologische Aktivität maßgebliche Feststoffmeng« der beiden Komponenten, zwischen etwa 1 :3 und 1 : K bewegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Schnellkomposticrung von Abwasserschlamm, wobei der Abwasserschlamm und biologisch aktiver Schlammkompost vermischt und das Gemisch in Bewegung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwasserschlamm in kleinen Mengen dem Schlammkompost zugesetzt wird, wobei sich der Schlammkom- ■: post bereits in optimaler Verrottung befindet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Drehtrommel mit in dieser angeordneten Mitnehmerschaufeln sowie mit wenigstens an einer der Stirnseiten der ι Trommel vorgesehenen öffnungen für den Abzug des bei der Kompostierung entstehenden Wasserdampfes und des Schlammkompostes, gekennzeichnet durch eine sich in geeigneter Höhe über die ganze oder überwiegende Länge der Trommel (10) :< erstreckende Zuführungsleitung (19) für den Abwasserschlamm.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (19) mit einer Mischrinne (21) zur Mischung des Abwasser- Schlamms mit in der Trommel (10) befindlichem Schlammkompost (18) kombiniert ist.