DE1937580C3 - Gewinnung eines Futtermittels aus Abwasserklärschlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Futtermittels aus Abwasserklärschlamm, der aus mechanischen, biologischen oder mechanisch-biologischen kommunalen Abwasserreinigungsanlagen stammt

Die Beseitigung der in der mechanischen, biologischen oder mechanisch-biologischen Abwasserreinigung anfallenden Schlämme bildet mehr und mehr ein Problem. Auf verschiedene Arten versucht man, dieses Material entweder zu vernichten oder zu verwerten. Die ausgefaulten oder frischen Schlämme können durch Hinleiten von Sauerstoff, Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasgemischen, die außerdem mindestens teilweise ionisiert sein können, naß aufoxidiert werden. In anderen Anlagen wird der Schlamm durch Sedimentieren, Zentrifugieren, Filtrieren oder in Pressen weitgehend entwässert und dann verbrannt

Aus der Erkenntnis heraus, daß frische wie auch ausgefaulte Schlämme von kommunalen Abwasserreinigungsanlagen einen gewissen Düngewert verkörpern, werden diese Schlämme oft der Landwirtschaft abgegeben oder in Kompostierungsanlagen dem noch unreifen Kehrichtkompost beigemischt Die Praxis hat aber gezeigt daß gewisse Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden müssen, um nicht Gefahr zu laufen, daß die im Schlamm vorhandenen virulenten Krankheitserreger und Wurmeier neue Wirte finden. Obwohl während einer zweimonatigen, bei 30° C durchgeführten Faulung ein großer Teil der vorhandenen Krankheitserreger und Wurmeier absterben, sind stets noch lebende und invasionsfähige Eier von beispielsweise Askariden, Taenien oder Nematoden vorhandea Die daraus entstehende Gefahr ist groß; denn täglich gelangen, je nach Größe der Abwasserreinigungsanlage und der Art des Abwassers, zehntausende bis über 1 Milliarde von Wurmeiern in den Schlamm. Man verlangt deshalb heute mehr und mehr eine thermische Entkeimung des als landwirtschaftlichen Dünger verwendeten Schlammes. Eine solche Pasteurisation belastet aber das Produkt kostenmäßig derart, daß der Düngewert im

Vergleich mit den Kosten zu niedrig ist

Die Bemühungen, den Schlamm vollständig zu trocknen und ihn dann als Streudünger oder als Komponente eines Streudüngers zu verwenden, haben S zwar gewisse Erfolge. Die Trocknungskosten stehen aber ebenfalls in einem ungünstigen Verhältnis zum Düngewert und eine Garantie dafür, daß alle sporenbildenden Mikroorganismen und die Wurmeier abgetötet sind, ist nicht gegeben. Schon be.' der Schlammpasteurisation hat man festgestellt daß Wurmeier in hohem Maße thermoresistent sind. So stellt auch das Trocknen der Schlämme, abgesehen von den Kosten, die eine Beihilfe von der öffnentlichen Hand erfordern, keine Ideallösung dar.

•5 In hygienischer Sicht ist die Verwertung der getrockneten Schlämme zur Gasgewinnung eine saubere Lösung. In speziellen Gasgeneratoren wird die organische Substanz der Schlämme thermisch gespalten, wobei die resultierenden Gase der technischen Ausnutzung für beispielsweise Heizzwecke zugeführt werden. Die hierfür erforderlichen Anlagen sind aber kostspielig in Erstellung und Betrieb.

Untersuchungen der verschiedenen Schlämme aus kommunalen Abwasserreinigungsanlagen haben ergeben, daß es sich um eine wertvolle Quelle verschiedener biologisch wertvoller Stoffe handelt Man hat nicht nur die Anwesenheit sämtlicher für die Ernährung von Mensch und Tier essentiellen Aminosäuren festgestellt sondern auch das reichliche Vorkommen vieler wichtiger Vitamine und vitaminähnlicher Verbindungen erkannt So ist beispielsweise Faulschlamm eine ergiebige Quelle für Corrinoide (Vitamin B^-Gruppe), und diese Wirkstoffe können auf verschiedenen Wegen isoliert werden.

Andere bekannte Verfahren nützen den Nährwert des Schlammes teilweise aus, indem sie ihn als Substrat oder als Teil eines Substrats für die Biosynthese von Zellsubstanz mittels bestimmter Protococcales, wie Diatomeen, Chlorella- oder Scenedesmus-Species, heranziehen. Auch für Bakterienkulturen hat man schon versucht Nährmediun aus Klärschlamm zu gewinnen. Durch künstliche Anreicherung der Eiweißstoffe, wie Ausfällung, Extraktion und andere Verfahren, ist auch bereits versucht worden, ein Futtermittel zu gewinnen.

Bei all diesen bekannten Verfahren, die den Nährwert des Schlammes ausnützen und wertvolle Endprodukte liefern, handelt es sich immer nur um die Verwertung gewisser Komponenten des Schlammes. Bei den entsprechenden Anlagen fällt daher immer eine große Menge neuer Abfallprodukte an, die neue, zum Teil noch schwierigere Probleme für die Beseitigung mit sich bringen.

Aus der Kenntnis all der Schwierigkeiten und Nachteile der bisherigen bekannten Vernichtungs- und Verwertungsmöglichkeiten der Klärschlämme ist das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt worden. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, mit verhältnismäßig geringen Kostenaufwand und auf einfache Weise eine vollständige Verwertung von Abwasserklärschlamm durch dessen Aufbereitung zu einem Futtermittel zu ermöglichen, und zwar derart, daß keinerlei unerwünschte Nebenprodukte anfallen.

Das die gestellte Aufgabe lösende Verfahren gemäß der Erfindung zur Gewinnung eines Futtermittels aus Abwasserklärschlamm ist dadurch gekennzeichnet daß man den Schlamm allein oder in Mischung mit frischem und/oder teilweise oder ganz ausgereiftem Müllkompost im Gewichtsverhältnis von 10 :1 bis 1 :2, bezogen

auf Trockensubstanz, kontinuierlich oder chargenweise auf eine Temperatur zwischen 105° und 160° C höchstens 5 Minuten erhitzt und anschließend expandiert, wobei die Temperatur so lange gehalten wird, bis bei der Expansion ein steriles Endprodukt erhalten wird.

Die in den Patentansprüchen 2 und 3 genannten Verfahren stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar. Versuche haben ergeben, daß für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders der Belebtschlamm, der Schlamm von Tropfkörpern und auch die daraus gewonnenen Faulschlamme geeignet sind. Durch das neue Verfahren wird eine vollständige Entkeimung des Abwasserklärschlammes bzw. des Müllkompostes erzielt, so daß sich ein steriles und auch von invasionsfähigen Wurmeiern freies Produkt ergibt, ohne daß dabei die ernährungsphysiologisch wertvollen Substanzen denaturiert, vermindert oder gar vernichtet werden. Während ein normales Pasteurisieren bei UO⁰C während 10 Minuten nicht ausreichend ist, um alle Sporenbildner sowie die Wurmeier abzutöten, wird das gewünschte Ergebnis mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in erheblich kürzerer Zeit erreicht, weil bei der Expansion nach dzra Erhitzen die Zellen der Mikroorganismen und die Wurmeier zum größten Teil zum Platzen gebracht werden oder zumindest eine Desorientierung des Zellplasmas eintritt, die den Tod der Lebewesen bewirkt

Die durch das Expandieren erzielte Plasmolyse bringt außerdem eine bessere Verdaulichkeit des Proteins mit sich. Eine Schädigung der verschiedenen Wirkstoffe durch die kurze thermische Behandlung mit anschließendem Expandieren kann nicht festgestellt werden, solange die Temperatur nicht über 160° C gesteigert wird. Aus wirtschaftlichen, apparativen und betriebstechnischen Gründen wird man mit Vorteil mit Temperaturen arbeiten, die zwischen 110° C und 130° C liegen.

Abwasserschlamm neigt im allgemeinen stark zum Gelieren und zur Hautbildung. Dies kann ausgeschaltet werden, indem man dem Abwasserklärschlamm vor dem Erhitzen und Expandieren Müllkompost beimischt. Diese Beimischung bietet zudem den enormen Vorteil, daß man gleichzeitig ein weiteres, oft schwer zu beseitigendes Abfallprodukt nutzbringend verwenden kann. Der Wert des Müllkompostes beispielsweise für die Schweinefütterung ist bekannt Das Gewichtsverhältnis von Schlamm zu Kompost kann innerhalb des Bereiches von 10 :1 bis 1:2, bezogen auf Trockensubstanz, beliebig gewählt werden. Es ist jedoch darauf zu achten, daß der absolute Peuchtegehalt der Mischung 25% nicht unterschreitet, da sonst die gewünschte Wirkung bei dem Expandieren nicht eintritt Durch das Erhitzen und nachfolgende Entspannen der aus Schlamm und Müllkompost bestehenden Mischung wird zugleich auch der Müllkompost entkeimt

Man kann den Nährwert des zu gewinnenden Futtermittels selbstverständlich beträchtlich steigern, indem zum Abwasserklärschlamm oder zu der aus Abwasserklärschlamm und Müllkompost bestehenden Mischung noch zerkleinerte Abfälle aus Schlachthäusera und/oder anderen fleisch- oder fischverarbeitenden Betrieben beigemischt werden. Selbstverständlich können auch Kadaver und Kadaverteile, falls sie entsprechend zerkleinert sind, zugefügt werden. Am besten s erfolgt das Beimischen derartiger Abfallstoffe vor dem Erhitzen und expandieren der Masse. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Verdaulichkeit und speziell die Ausnützung des Futters durch das Expandieren wesentlich gefördert wird. Außerdem erfolgt bei diesem Vorgehen das Entkeimen in einem einzigen Arbeitsgang, was einen wirtschaftlichen Betrieb gewährleistet

Auch andere Zuschlagstoffe, wie Körner, Oelpreßkuchen. Wurzeln, Knollen, auch Abfälle von Müllereiprodukten u. dgL mehr können selbstverständlich vor dem

:s Erhitzen und Expandieren der Masse beigemischt

werden. Beim Erhitzen und Expandieren werden auch solche Stoffe gleichzeitig mit dem Schlamm entkeimt und aufgeschlossen.

Anschließend an das Expandieren kann ein Trocknen

des gewonnenen Futtermittels durch Einleiten von Heißluft oder in bekannten Trocknungsapparaten mit oder ohne Vakuum durchgeführt werden. Wenn der Abwasserklärschlamm mit Müllkompost vermischt worden war, hat das erhaltene Futtermittel eine

2s krümelige, aufgelockerte Struktur, was zu einer wesentlichen Beschleunigung des nachfolgenden Trocknungsvorganges beiträgt

Beispiel 1

Belebtschlamm einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage wird durch Zentrifugieren und Pressen auf einen Trockengehalt von 25 bis 30% gebracht und mit Müllkompost im Gewichtsverhältnis von 8 :2, bezogen auf Trockensubstanz, vermischt Anschließend wird die Masse in einem kontinuierlich arbeitenden Extruder in weniger als 5 Minuten auf 110° C erhitzt und dann expandiert Die Durchlaufgeschwindigkeit der Masse ist so zu regulieren, daß die Verweilzeit bei 110° C so lange aufrecht erhalten bleibt bis bei dem nachfolgenden Expandieren ein vollständiges Entkeimen stattgefunden hat, was normalerweise schon nach 10 Sekunden der Fall ist Die erhaltene sterile Masse wird sofort weiter getrocknet indem heiße, gegebenenfalls vorgetrocknete Luft hindurchgeblasen wird.

Beispiel 2

Belebtschlamm einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage wird mit Müllkompost im Gewichtsverhältnis von 3:1, bezogen auf Trockensubstanz, vermischt in einem geschlossenen Behälter portionenweise durch Einleiten von Direktdampf oder durch dielektrisches Beheizen innerhalb weniger Sekunden auf 120° C erhitzt Nach 10 Sekunden Verweilzeit bei dieser Temperatur wird schlagartig entspannt wodurch ein Expandieren des Füllgutes erreicht wird. Das noch heiße Gut wird anschließend sofort auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt weitergetrocknet.

Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen, insbesondere durch das Futtermittelgesetzt, beschränkt sein.

Claims (3)

Paientanspiüche:

1. Verfahren zur Gewinnung eines Futtermittels aus Abwasserklärschlamm, der aus mechanischen, biologischen oder mechanisch-biologischen kommunalen Abwasserreinigungsanlagen stammt dadurch gekennzeichnet, daß man den Schlamm allein oder in Mischung mit frischem und/oder teilweise oder ganz ausgereiften Müllkompost im Gewichtsverhältnis von 10:1 bis 1:2, bezogen auf Trockensubstanz, kontinuierlich oder chargenweise auf eine Temperatur zwischen 105° C und 160° C höchstens 5 Minuten erhitzt und anschließend expandiert wobei die Temperatur so lange gehalten wird, bis bei der Expansion ein steriles Endprodukt erhalten wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man den Abwasserklärschlamm oder die Mischung auf eine Temperatur zwischen 110° und 130° C erhitzt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß man den absoluten Feuchtegehalt des Abwasserklärschlammes oder der Mischung vor dem Erhitzen auf mindestens 25% hält