DE19515488C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Klärschlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbei­ ten von Klärschlamm durch Mischen eines teilentwässerten, stabilisier­ ten Klärschlamms mit einem mineralischen Rohstoff.

Verfahren und Vorrichtungen zur Verarbeitung von Klärschlamm sind not­ wendig, damit die bei der Reinigung von Abwasser anfallenden großen Klärschlammengen aus kommunalen und industriellen Kläranlagen nach einer entsprechenden Stabilisierung, insbesondere durch Ausfaulen, als Se­ kundärrohstoffe einsetzbar sind.

Zur Verwertung der Klärschlämme bietet sich deren Einsatz als Bodenver­ besserungsmittel sowie als teilweiser Düngerersatz für mineralische Düngemittel an, da in der Regel eine Vielzahl organischer Substanzen so­ wie Makro- und Mikronährelemente in Klärschlämmen enthalten sind. Inso­ weit sind Klärschlämme Wertstoffe bzw. Sekundärrohstoffe, die allerdings mit einer Reihe anorganischer und organischer Schadstoffe, pathologi­ scher Bakterien, Viren, Wurmeiern behaftet sind, so daß die auszu­ bringende Klärschlammenge pro Hektar und Jahr im allgemeinen begrenzt ist. Der Hygienisierungseffekt des Bodens ist vielfach zu schwach bzw. zu langsam. Es treten deshalb zunehmend Probleme im Zusammenhang mit dem Verbleib der Klärschlämme auf, insbesondere solcher Klärschlämme, die größere Schwermetallmengen enthalten.

Aus der DE 41 11 725 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Inerti­ sierung von in Klärschlamm oder industriellen und/oder kommunalen Abwasser-Schlämmen enthaltenen Schadstoffen bekannt, bei dem zunächst im zu behandelnden Klär- oder Abwasser-Schlamm der Prozentsatz an sili­ kationsfähigen Bestandteilen ermittelt wird, d. h. der Prozentsatz an denjenigen Bestandteilen, die unter Temperaturwirkung in der Lage sind, eine Schmelzphase auszubilden. Wenn dieser Prozentsatz bestimmt ist, kann entschieden werden, ob der Klärschlamm-Masse entweder ein weiteres Additiv und/oder weitere Füllstoffe beigemengt werden muß, um den für den betreffenden Klärschlamm erforderlichen Prozentsatz an silikations­ fähigen Bestandteilen zu erhalten. Aus dieser Mischung wird eine form­ bare Masse für einen Form-Rohkörper hergestellt, die dann eine vorbe­ stimmte Menge an Schmelze bildenden bzw. silikationsfähigen Materialien erhält. Die hieraus gebildeten Formkörper werden mit einem vorbestimmten Temperaturprofil thermisch behandelt, so daß schließlich ein Formkörper entsteht, wobei die zu inertisierenden Schadstoffe vollständig von der Schmelze bildenden Substanz überzogen und dementsprechend in eine nicht-lösliche Form übergeführt sind. Ein derartiges Verfahren verlangt eine thermische Behandlung über beispielsweise 10 bis 20 Stunden in einem Temperaturbereich von etwa 1000 bis 1400°C, um eine 100%-ige Ummantelung der umweltschädlichen Schadstoffe zu erzielen. Das Verfahren ist demzufolge aufwendig und teuer. Darüber hinaus ist dem Produkt die Organik völlig entzogen, wo durch das Wertstoffpotential des Klär­ schlamms weitgehend vernichtet ist.

Aus der DE 32 05 717 C2 ist ein Verfahren zum Fixieren von in kommuna­ len und industriellen Klärschlämmen enthaltenden Schadstoffen, insbe­ sondere Schwermetallen, bekannt, bei dem dem Gemisch von Klärschlämmen und glimmerartigen Tonmineralien bzw. Tonmineralgemischen noch Sand und Kies derart zugemischt wird, daß das Gesamtgemisch aus etwa 20 Vol.-% Tonmineralien bzw. Tonmineralgemischen, etwa 30 Vol.-% Klärschlamm und etwa 50 Vol.-% Sand und Kies besteht. Die in den Klärschlämmen enthal­ tenden Schadstoffe werden hierbei an die Tonminerale gebunden und die Zugabe von etwa 50 Vol.-% Sand und Kies gibt dem Gemisch eine Stand­ sicherheit und ein Drainageverhalten, so daß das Gemisch insbesondere als Rekultivierungsmaterial geeignet ist. Ein wesentlicher Nachteil besteht in der Notwendigkeit der Zumischung sehr hoher Zuschlagstoffan­ teile zum Klärschlamm. Solche Gemische sind auch nicht dazu geeignet, das durch Bakterien im Klärschlamm enthaltende Gefahrenpotential zu beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Verarbeiten von Klärschlamm durch Mischen eines teilentwäs­ serten, stabilisierten Klärschlamms mit einem mineralischen Rohstoff zu schaffen, die eine Aufbereitung der Klärschlämme zu einem in Böden austragbaren Sekundärrohstoff mit vermindertem Gefahrenpotential erlau­ ben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine umweltfreundliche und ko­ stengünstige Verwertung der Klärschlämme zu erreichen.

Diese Aufgaben werden gemäß den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 bzw. 17 gelöst.

Hierdurch werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Klärschlamm geschaffen, die durch ein rein mechanisches Vermengen des Klärschlamms mit mineralischem Rohstoff unter zumindest kurzfristigem Erhitzen des Mischguts, die Herstellung eines Bodenverbesserungsmittels, eines Düngerersatzes oder eines sonstigen Bodenkörpers mit der Funktion eines schadstofffreien oder zumindest schadstoffarmen Nährelementespen­ der erlauben.

Dabei wird die Zumischung einer Teilmenge eines mineralischen Rohstoffs gleichzeitig zur Erhitzung des Mischguts genutzt, wodurch zusätzliche Wärmeübertragungsmedien vermieden werden. Ein Abtöten von Bakterien im Klärschlamm wird so in effektiver Weise erreicht. Weiterhin gelangt der Tonmineralanteil des mineralischen Rohstoffs mit dem Klärschlamm in einen reaktiven Kationenaustausch, wodurch die Tonmineralien die Schwer­ metallkationen adsorbieren. Eine spätere Emission derselben, wenn über­ haupt, ist folglich nur gering. Adsorbiert werden können ebenso die polaren organischen Schadstoffe.

Die stofflich-mineralogische und granulumetrische Zusammenstellung des körnigen, mineralischen und erhitzten Rohstoffs, der als zweiter Ver­ satzanteil zugesetzt wird, ist wählbar. Vorteilhaft ist die Verwendung eines tonmineralhaltigen Rohstoffs, bei dem die Tonminerale durch Bren­ nen zumindest teilweise ihr Kristallwasser verloren haben. Solche zumin­ dest graduell kalzinierte Tone besitzen eine Schwermetalladsorptionsfä­ higkeit aufgrund noch vorhandener Reaktionsoberfläche. Andererseits ist die Quellfähigkeit reduziert, wodurch das erfindungsgemäß erhaltene Gemenge auch bei Ausbringung in Böden oder Rotten locker und krümelig bleibt.

Der Einsatz von zumindest teilweise kalziniertem Ton als zweiter Ver­ satzanteil ist aus einem weiteren Grund vorteilhaft. Üblicherweise wird kalzinierter Ton aus einem sogenannten Schrühbrand, das heißt einem Brand bei 500°C bis 700°C, erhalten. Dieser heiße Schrühton kann unmit­ telbar oder nach Durchlaufen einer Kühlstrecke dem Gut aus Klärschlamm und erstem Versatzanteil zugesetzt werden. Eine nachträgliche Erhitzung des zweiten Versatzanteils kann dann entfallen.

Ebenfalls einsetzbar als zweiter Versatzanteil ist ein tonmineralhal­ tiger Rohstoff mit fehlender Plastizität. Gedacht ist insbesondere an aus Aschen, insbesondere Braunkohleaschen, stammenden Sekundärrohstoffen in Form getemperter Tonminerale, die auf diese Weise einer Wiederver­ wertung zugeführt werden können. Allerdings verlangt der Einsatz solcher getemperter Tonminerale die erneute Erhitzung, um als Wärmeübertragungs­ medium erfindungsgemäß zu wirken.

Der bildsame tonmineralische Rohstoffanteil des ersten und zweiten Ver­ satzanteiles kann so gewählt werden, daß die Arbeitsmasse in eine bild­ same Masse überführt werden kann. Das Gemenge ist dann in Formkörper mit wählbarer Gestalt verarbeitbar. So können Blöcke zur Lagerung in Depo­ nien hergestellt werden, die später bei Bedarf zerkleinerbar sind, um beispielsweise einen Streudünger zu bilden. Auch wird das Wertstoff­ potential des Klärschlamms auf diese Weise konserviert, da die aus einer bildsamen Masse geformten Körper nur ein langsames Auswaschen der Nähr­ stoffe des Klärschlamms aus dem Formkörper erlauben. Dies ist eine Folge der langsamen Erosion derartiger Formkörper, die durch ein Brennen der Formkörper nochmals verlangsamt werden kann.

Der mineralische Rohstoff des ersten Versatzanteils kann ein herkömm­ liches Natursteingranulat sein, je nachdem, ob dieses Natursteingranulat eine Kationenadsorptionsfähigkeit zeigt oder nicht, wird die Art des tonmineralhaltigen Anteils gewählt. Alternativ kann der mineralische Rohstoff des ersten Versatzanteils auch hauptsächlich von einem ton­ mineralhaltigen Rohstoff gebildet werden. Aus Kostengründen bevorzugt sind die tonsteinartigen Zweischichttonminerale, insbesondere mit den Hauptbestandteilen Kaolinit und/oder Halloysit und/oder Dickit. Durch den Einsatz von Zweischichttonmineralien mit einem zumindest niedrigen Diagenesegrad, der zu Gitterfehlstellen geführt hat, wird erreicht, daß auch die Zweischichttonminerale ein ausreichendes Adsorptionsverhalten gegenüber Klärschlamm zeigen, damit der Klärschlamm sein Gefahren­ potential verliert.

Die Körnung des ersten und zweiten Versatzanteils sind wählbar, wobei diese aufeinander abstimmbar sind. Der Feinkornanteil, insbesondere des tonmineralhaltigen Rohstoffs, begünstigt die Oberflächenaktivität, der Grobanteil, die Textur.

Eine lockere Textur des Gemenges mit der Folge von besseren Kompostier­ eigenschaften wird durch die Zugabe eines Füllstoffs erreicht, den der erste Versatzanteil enthält. Bei dem Füllstoff handelt es sich vorzugs­ weise um ein leichtes, sperriges Material, das die Durchströmbarkeit des Gemenges erhöht, was auch den Verrottungsvorgang begünstigt. Der Füll­ stoff ist zudem vorzugsweise erodierbar. Beispiele für den Füllstoff sind feuchtigkeitsregulierende, organische Materialien, wie Holzschnit­ zel oder Mulch oder anorganische Zuschlagstoffe, wie z. B. Scherben eines keramischen Altmaterials. An dieser Stelle ist auch zu erwähnen, daß ein als zumindest graduell kalzinierter Ton eingesetzter zweiter Versatzanteil nicht nur als Energieträger dient, sondern auch einen Beitrag zur Lockerung der Textur des Gemenges leistet. Der Füll­ stoff ebenso wie gegebenenfalls der zweite Versatzanteil beschleunigen darüber hinaus die Aufbereitung des Klärschlamms, der durch diese Stoffe schneller homogenisiert und damit Oberfläche für die Kationenadsorption geschaffen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der Ansprüche 17 bis 19 ermög­ licht das Kombinieren verschiedener Arbeitsvorgänge, so daß (Reaktions) Standzeiten vermieden werden. Eine kompakte sowie wirtschaftlich arbei­ tende Verarbeitungsvorrichtung ist die Folge.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Klärschlamm näher erläutert.

Die Vorrichtung bzw. Anlage zum Verarbeiten von Klärschlamm weist eingangsseitig eine Zerkleinerungsvorrichtung 1 für einen mineralischen Rohstoff auf. Diese Zerkleinerungsvorrichtung 1 wird benötigt, wenn der mineralische Rohstoff in Gesteinsform vorliegt oder eine Verkleinerung des maximalen Korns erwünscht ist. Die Einstellung einer breiten Korn­ größenfraktion wird hierdurch ermöglicht. Die Zerkleinerungsvorrichtung 1 ist als Prallmühle ausgebildet, deren Durchsatz ebenso wie die Zer­ kleinerungswirkung groß ist.

Als mineralischer Rohstoff kann ein Naturstein, wie Kalkstein, Sand­ stein, Tongestein oder eine Zusammenstellung derselben, eingesetzt werden. Solchen mineralischen Rohstoffen, die selbst keinen Tonmineralanteil aufweisen, ist ein Tonmineralanteil zuzumischen. Dieser Tonmineralanteil kann aus einem oder mehreren Zweischicht- oder Drei­ schichttonmineralien bestehen und ist für eine Kationenadsorptionsfähig­ keit des späteren Mischgutes erforderlich. Bekanntlich besitzen Drei­ schichttonmineralien eine sehr hohe Kationenadsorptionsfähigkeit, so daß deren Beimischung nur in geringen Mengen ausreicht. Beispielsweise ist bei einem Kalkstein oder Sandsteingranulat ein Anteil von weniger als 10% Bentonit ausreichend.

Bevorzugt wird als zu zerkleinernder mineralischer Rohstoff (erster Versatzanteil) ein tonmineralhaltiger Rohstoff mit dem Hauptanteil Ton aus einem Zweischichttonmineral eingesetzt. Dies sind insbesondere die Tone der Kaolingruppe, wie z. B. Kaolinit, Halloysit und Dickit, oder eine Zusammensetzung verschiedener Tone der Kaolingruppe.

Besonders bevorzugt sind zudem Kaolinittone, die zumindest leicht plastisch sind und/oder einen zumindest niedrigen Diagnesegrad auf­ weisen, damit das Kationenaustauschvermögen aufgrund von Gitterfehl­ stellen gegenüber diagnetisch nicht verfestigtem Ton erhöht ist. Die Kaolinittone können Nebenbestandteile aufweisen, zu denen hier im all­ gemeinen geringe Anteile Glimmer, Illit oder Smectit sowie Anatas, Eisenmineral und Quarz zählen.

Falls in dem eingesetzten Kaolinitton nicht vorhanden, kann gegebenen­ falls eine Zumischung eines geringfügigen Anteils (< 4%) des Eisenmine­ rals Siderit (FeCO₃) zum tonmineralhaltigen Rohstoff erfolgen. Eine positive Beeinflussung des Adsorptionsvermögens kann hierdurch möglich sein.

Die Zerkleinerung des vorstehend beschriebenen mineralischen Rohstoffs in der Zerkleinerungsvorrichtung 1 erfolgt mit einer wählbaren Körnung. Die Körnung ist unabhängig von der Art des mineralischen Rohstoffs und kann eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Korngrößenverteilung besitzen. Hauptsächlich liegen die Korngrößen zwischen 1 µm und 10 mm, wobei bevorzugt auch ein Grobkornanteil über 10 mm vorhanden ist. Der Grobkornanteil kann einerseits dazu dienen, als Bestandteil eines Misch­ guts, dessen Durchmischung zu verbessern. Dient der Tonmineralanteil dazu, eine bildsame Arbeitsmasse herstellen zu können, ermöglicht ein Grobkornanteil mit einem maximalen Korn bis zu 50 oder 60 mm dem herzu­ stellenden Verfahrensprodukt eine hohe Stabilität zu verleihen. Im Hinblick auf die genannte Bildsamkeit sollten dann auch mindestens 20% der wählbaren Körnung im Korngrößenbereich zwischen 0,1 und 250 µm lie­ gen. Ein mögliche Korngrößenverteilung für den zerkleinerten minerali­ schen Rohstoff in Gewichtsprozent (Zirka-Werte) ist zum Beispiel:
20% < 2 µ
20% 2 µ-250 µ
20% 250 µm-2,5 mm
20% 2,5 mm- 10 mm
20% 10 mm-50 mm
Alternativ ist eine Zerkleinerung auf feinere Kornfraktionen, 0,1-100 µm, oder mittlere Kornfraktionen, 0,1 µm-1 mm, geeignet. Derartige Kornfraktionen bedingen im allgemeinen längere Mischzeiten.

Der zerkleinerte mineralische, einen Tonmineralanteil aufweisende Roh­ stoff (erster Versatzanteil) wird über Fördereinrichtungen 2, 3, 4, bei­ spielsweise Gummibandtransporteure, einer Dosiervorrichtung 5, wie einem Kastenbeschicker, zugeführt. Diese Dosiervorrichtung 5 weist einen oder mehrere Füllkästen oder Silos mit Zuteilvorrichtungen für den minerali­ schen Rohstoff sowie Klärschlamm auf.

Der in die Dosiervorrichtung 5 einbringbare Klärschlamm ist ein teilent­ wässerter Flüssigkeitsklärschlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von mindestens 15%, insbesondere 20 bis 30%. Trockensubstanzgehalte von mehr als 60% sind nachteilig und müssen gegebenenfalls durch Zusatz von Flüssigkeit verdünnt werden. Klärschlamm kann aerob und/oder anaerob stabilisiert sein und ist vorzugsweise ausgefault.

Mittels der Dosiervorrichtung 5 wird dem Klärschlamm der zerkleinerte mineralische, ein Tonmineralanteil aufweisende Rohstoff als ein erster Versatzanteil zugegeben. Die dosierten Anteile an Klärschlamm und erstem Versatzanteil aus zerkleinertem mineralischem Rohstoff mit mindestens einem Tonmineralanteil liegen vorzugsweise bei 40 bis 70 Gew.-% Klär­ schlamm und 60 bis 30 Gew.-% erster Versatzanteil. Die dosierten Men­ genanteile Klärschlamm und erster Versatzanteil bilden vorzugsweise ein Masseband, das auf einem unter der Dosiervorrichtung 5 verfahrbarem Transportband gebildet wird.

Bevor die Weiterverarbeitung der dosierten Anteile Klärschlamm und erster Versatzanteil beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, daß der erste Versatzanteil neben dem zerkleinerten mineralischen Rohstoff mit einem Tonmineralanteil einen Füllstoff umfassen kann. Dieser Füllstoff dient dazu, einem erfindungsgemäß erhaltenen Endprodukt eine Locker­ textur zu verleihen. Diese Lockertextur erhöht die Kompostiereigenschaft eines Endprodukts, da dessen Durchströmbarkeit für eine Beaufschlagung mit Sauerstoff wesentlich größer ist. Der Füllstoff kann ein leichtes, feuchtigkeitsregulierendes, organisches Material, insbesondere Holz­ schnitzel oder Mulch, sein. Grundsätzlich als Füllstoff geeignet sind alle leichten, sperrigen, nicht verdichtenden und inerten Zuschlag­ stoffe. Der genannte Mulch ist wegen seiner feuchtigkeitsregulierenden Eigenschaften in Verbindung mit dem Klärschlamm besonders geeignet Andere, Textur auflockernde Füllstoffe, wie zum Beispiel Scherben eines keramischen Altmaterials oder Flaschenscherben sind eben­ falls einsetzbar. Der Gewichtsanteil des Füllstoffs kann bis zu 50% des ersten Versatzanteils ausmachen.

Für den Füllstoff kann die Dosiervorrichtung 5 einen Füllkasten auf­ weisen. Mittels der Dosiervorrichtung 5 werden dann wählbare Gewichts­ mengen an Klärschlamm und erstem Versatzanteil aus mineralischem Roh­ stoff mit Tonmineralanteil und Füllstoff zusammengebracht. Vorzugsweise werden die dosierten Anteile in der Abfolge mineralischer Rohstoff mit Tonmineralanteil, Füllstoff, Klärschlamm ausgegeben, und zwar bevorzugt unter Bildung eines Massebandes. Bei der Zugabe des ersten Versatzan­ teils zum Klärschlamm gelangt dann der Klärschlamm in Kontakt mit dem Füllstoff, der die Feuchtigkeit des Klärschlamm teilweise aufnehmen kann.

Die dosierten Mengen an Klärschlamm und erstem Versatzanteil gelangen von der Dosiervorrichtung 5 auf Fördereinrichtungen 6, 7, die dieses zu mischende Gut in einen Mischer 8, zum Beispiel einen Doppelmischer, transportieren. Auf dem Weg von der Dosiervorrichtung 5 zum Mischer 8 kann eine Vormischung von Klärschlamm und erstem Versatzanteil durchge­ führt werden.

Dem Mischer 8 wird neben dem Klärschlamm und dem ersten Versatzanteil ein zusätzlicher zweiter Versatzanteil zugeführt. Dieser zweite Ver­ satzanteil besteht aus einem körnigen, mineralischen und erhitzten Rohstoff, der als Wärmeübertragungsmedium zum zumindest kurzfristigen Erhitzen des Gutes aus Klärschlamm und erstem Versatzanteil dem Mischer zugegeben wird. Die Erhitzung dient der Abtötung von in Klärschlamm enthaltener Bakterien, wodurch zumindest eine Pasteurisierung des Klär­ schlamms erreicht wird. Eine Wärmebehandlung, die insbesondere schock­ artig erfolgen kann, bis hin zur Desinfektion, ist möglich.

Als körniger, mineralischer Rohstoff für den zweiten Versatzanteil wird vorzugsweise ein tonmineralhaltiger Rohstoff eingesetzt, bei dem die Tonmineralien durch Brennen zumindest teilweise ihr Kristallwasser ver­ loren haben. Solcher, zumindest graduell kalzinierter Ton wird bevorzugt als zweiter Versatzanteil in seinem durch Brennen erhitzten Zustand dem Mischer 8 zugegeben. Vorteile des kalzinierten Tons liegen in der gerin­ gen Quellfähigkeit, kombiniert mit für Adsorptionszwecke vorhandener Oberfläche, wobei die durch den Brennvorgang aufgenommene Wärme zur Übertragung auf das Gut in den Mischer 8 genutzt werden kann.

Zur Einleitung des körnigen, mineralischen und erhitzten Rohstoffs in den Mischer 8 ist ein Silo 26, insbesondere ein Kastenbeschicker, vor­ gesehen, der die Bevorratung und dosierte Abgabe eines mineralischen Granulats, insbesondere eines Rohtongranulats, vornimmt. Der minerali­ sche Rohstoff als zweiter Versatzanteil wird durch einen Ofen geführt, wobei Brenntemperaturen von vorzugsweise 600 bis 700°C, einem sogenann­ ten Schrühbrand, die Erhitzung erlauben. Ein tonmineralhaltiger Rohstoff wird in dem Ofen 27 zumindest teilweise oder graduell kalziniert und kann in diesem heißen Zustand dosiert in den Mischer 8 gelangen. Bei einem Schrühbrand kann das entstehende Schrühkorn mit einer Temperatur zwischen 400 und 600°C dem Mischer 8 zugesetzt werden. Ist eine solche heiße Zuführung des zweiten Versatzanteils nicht erwünscht, kann der zweite Versatzanteil eine nicht dargestellte Kühlstrecke durchlaufen.

Die Vorteile eines zweiten Versatzanteiles in Form kalzinierter, das heißt getemperter Tone, kann auch durch den Einsatz von aus Aschen, insbesondere Braunkohleaschen, stammender Sekundärrohstoffe erreicht werden. In diesen Aschen finden sich getemperte Tonminerale, die eben­ falls keine Plastizität mehr besitzen und überwiegend noch freie Adsorp­ tionskapazität aufweisen. Die erfindungsgemäße Verarbeitung der Klär­ schlämme erlaubt die Weiterverarbeitung des zweiten Sekundärrohstoffs. Nachteilig ist allenfalls, daß dieser Sekundärrohstoff nur in einer Kornfraktion von < 0 und < 500 µm vorhanden ist. Eine Anpassung der Korn­ größenverteilung des mineralischen Rohstoffs des ersten Versatzanteils kann dann gegebenenfalls notwendig werden.

Zur Korngrößenverteilung des zweiten Versatzanteils ist im übrigen an­ zumerken, daß diese vorzugsweise entsprechend der beschriebenen Korn­ größenverteilung des mineralischen Rohstoffs des ersten Versatzanteils wählbar ist. Dies gilt im Hinblick darauf, daß erster und zweiter Ver­ satzanteil zusammen mit dem Klärschlamm das endgültige Mischgut ergibt.

Bezüglich des Sekundärrohstoffs in Form getemperter Tonminerale ist noch anzumerken, daß bei dem Einsatz desselben der Ofen 27 lediglich als Erhitzungsstrecke ausgebildet sein braucht.

Als mineralischer Rohstoff für den zweiten Versatzanteil ist als be­ vorzugt ein tonmineralhaltiger Rohstoff genannt worden, wobei dieser mit einem Hauptanteil Ton aus einem oder mehreren Zweischicht- oder Drei­ schichttonmineralien bestehen kann. Bevorzugt sind wieder tonmineral­ haltige Rohstoffe der Kaolinitgruppe. Besonders bevorzugt sind erneut Kaolinittone, die zumindest leicht plastisch sind und/oder einen zu­ mindest niedrigen Diagenesegrad aufweisen. Kurz gesagt, der tonmineral­ haltige Rohstoff, der als erster Versatzanteil gegeben wird, kann auch als erhitzter zweiter Versatzanteil Verwendung finden. Natürlich kann der erhitzte zweite Versatzanteil auch ein sonstiger mineralischer Rohstoff mit nur einem geringen Tonmineralanteil sein. Da erster und zweiter Versatzanteil den Gesamtanteil an mineralischem Rohstoff bilden, sind deren jeweilige stofflich-mineralische Zusammensetzung aufeinander abstimmbar.

Die Mengenanteile von Klärschlamm und erstem Versatzanteil zu zweitem Versatzanteil an erwärmtem mineralischem Rohstoff liegen vorzugsweise bei 50 bis 80 Gew.-% erster Versatzanteil mit Klärschlamm zu 20 bis 50 Gew.-% zweiter Versatzanteil des erwärmten mineralischen Rohstoffs.

Die Zuführung des zweiten Versatzanteils erfolgt vorzugsweise im An­ fangsbereich des Mischers, um dem gesamten zu mischenden Gut eine aus­ reichende Mischstrecke zur Verfügung zu stellen. Die Dauer des Misch­ vorganges ist dabei derart zu wählen, daß ein weitgehender Kationenaus­ tausch von Klärschlamm an die Tonmineralien erfolgt. Während des Mischens im Mischer 8 erfolgt die Bindung der Schadstoffe an die Ton­ minerale. Beim Mischen wird eine Homogenisierung des Mischgutes er­ reicht, die verbunden ist mit einer Mobilisierung der Tonminerale, wobei die Adsorptionsfähigkeit getemperter und nicht getemperter Tonminerale genutzt werden kann. Die Feuchtigkeit des Mischgutes, im wesentlichen festgelegt durch die Teilentwässerung des Klärschlamms und dessen Dosie­ rung in bezug auf ersten und zweiten Versatzanteil, ist vorzugsweise derart, daß ein lockeres, krümeliges und pelletartiges Gemenge erhalten wird. Die Struktur des Gemenges ist steuerbar, da unterschiedliche Was­ sergehalte im Klärschlamm durch Zugabe von mehr oder weniger großen Anteilen eines Grob- und Feinanteils an quellfähigem Ton ausgeglichen werden können. Die Struktur des Gemenges kann durch den zweiten Versatz­ anteil und insbesondere den Füllstoff beeinflußt werden.

Das als ein Endprodukt erhaltene krümelige, zumindest grob homogene Gemenge kann in einen Vorratsbehälter A gefördert werden, wozu teilweise schwenkbare Fördereinrichtungen 9, 10 genutzt werden. Dort oder nach Überführung in eine Rotte kann das erhaltene Gemenge zur Kompostierung einer aeroben Umsetzung überlassen werden. Vorzugsweise wird das Gemenge während der aeroben Umsetzung zeitweilig durchgemischt. Das erhaltene Gemenge kann aber auch als Bodenverbesserungsmittel oder Düngerersatz ausgebracht werden. Das erfindungsgemäße Gemenge ist nicht nur hygieni­ siert, sondern besitzt auch ein stark reduziertes Gefahrenpotential aufgrund von Adsorption der Schwermetallkationen durch die Tonminerale.

Das am Ausgang des Mischers 8 erhaltene Gemenge ist nur ein mögliches Endprodukt. Eine Weiterverarbeitung dieses Gemenges zu einer bildsamen Arbeitsmasse ist möglich. Voraussetzung dabei ist allerdings, daß der im ersten und zweiten Versatzanteil enthaltene Anteil an bildsamem tonmine­ ralhaltigem Rohstoff ausreicht, das erhaltene Gemenge in eine bildsame Arbeitsmasse zu verarbeiten. Für diese Weiterverarbeitung kann eine Knetvorrichtung 11 vorgesehen sein. In dieser Knetvorrichtung 11 wird das vom Mischer 8 ausgegebene Gemenge in eine bildsame Masse verarbei­ tet, wobei während dieser Umwandlung weitere Kationenaustauschreaktionen an den Tonmineralien stattfinden können. Der Knetvorgang homogenisiert hierzu das Gemenge und mobilisiert weiter die Tonminerale, damit diese dem Klärschlamm die Flüssigkeit entziehen. Optimiert wird der Knetvor­ gang dadurch, daß zusammen mit dem Kneten nachzerkleinert wird. Als Knetvorrichtung 11 wird deshalb zum Beispiel ein Siebbrechmischer eingesetzt.

Diese Nachzerkleinerung bzw. Feinverreibung wirkt auf den Klärschlamm, der in kleinste Partikel überführt wird und damit eine maximale Reak­ tionsoberfläche für die Adsorptionsvorgänge besitzt. Jeweilige Klär­ schlammreste, die später leicht erodierbar wären, werden vermieden. Mittels weiterer Fördereinrichtungen 12, 13 kann die bildsame Masse zu einem Vorratsbehälter B gebracht werden. Eine weitere Verarbeitung der bildsamen Masse kann in einer Presse 15, die aus der bildsamen Masse Formkörper beliebiger Gestalt preßt, erfolgen. Dazu wird die bildsame Masse unter Vakuum entlüftet, damit im wesentlichen gasfreie Formkörper hergestellt werden. Die Presse 15 kann als Vakuumpresse ausgebildet sein.

Zur Erhöhung der Durchsatzmenge der Anlage kann ein entsprechend auf­ gebauter zweiter Anlagenverarbeitungsarm mit Dosiervorrichtung 19, Mischer 21 und gegebenenfalls Knetvorrichtung 23 sowie dazwischenlau­ fenden Fördereinrichtungen 19, 20, 22, 24 hinter der Zerkleinerungsvor­ richtung 1 abzweigen.

Das anhand der Anlage beschriebene Verfahren zum Bearbeiten von Klär­ schlamm läßt sich wie folgt zusammenfassen:

Klärschlamm wird ein erster Versatzanteil eines mineralischen Rohstoffs mit einem Tonmineralanteil zugegeben, wobei der erste Versatzanteil einen Füllstoff enthalten kann. Dieses, gegebenenfalls vorgemischte Gut, gelangt in einen Mischer, wo ein zweiter Versatzanteil eines körnigen, mineralischen und erhitzten Rohstoffs als Wärmeübertragungsmedium zum zumindest kurzfristigen Erhitzen des Gutes aus Klärschlamm und erstem Versatzanteil zugesetzt wird. Der mineralische Rohstoff mit Tonmineral­ anteil wird in einen ersten und zweiten Versatzanteil aufgeteilt, wobei ein Versatzanteil zur Erhitzung genutzt und die Erhitzung des zweiten Versatzanteils gleichzeitig auch zur Änderung/Optimierung des Eigen­ schaftsprofils des mineralischen Rohstoffs nutzbar ist.

Die Zugabemenge an Klärschlamms wird dabei u. a. beeinflußt vom Flüssig­ keitsgehalt des Klärschlamms, der über eine Anpassung des quellfähigen Tonmineralanteils und ersten und/oder zweiten Versatzanteil und/oder über den Füllstoff ausgleichbar ist, aber auch genügend Flüssigkeit für eine Umformung in eine bildsame Masse bereitstellen kann. Andererseits bedingen zweiter Versatzanteil und/oder der Füllstoff eine Lockerung der Textur des vom Mischer 8 erhaltenen Gemenges. Die Menge des insgesamt unbildsamen Anteils nach Art eines Magerungsmittels, gebildet durch Klärschlamm, gegebenenfalls Füllstoff und gegebenenfalls eines Versatz­ anteils, kann derart gesteuert werden, daß das vom Mischer 8 erzeugte Gemenge in eine bildsame Masse überführbar ist.

Während des Mischens des Gesamtgutes aus Klärschlamm und erstem und zweitem Versatzanteil erfolgt die Adsorption der Schadstoffe durch die Tonminerale. Die Adsorption der Schadstoffe durch Dreischichttonminerale oder durch diagenetisch verfestigte Kaolinittone erfolgt relativ schnell, so daß kurze Mischzeiten von weniger als 30 Minuten realisier­ bar sind. Optimiert werden kann der Mischvorgang durch die Lockertextur des Gemisches.

Ein Endprodukt ist ein zumindest grob homogeniertes Gemenge, das gute Kompostiereigenschaften aufweist oder auch unmittelbar als Bodenver­ besserungsmittel ausbringbar ist.

Ein weiteres Endprodukt können Formkörper sein, die aus einer bildsamen Masse, insbesondere nach Entlüftung, geformt sind.

Dieses Verfahren ermöglicht den Einsatz von Zweischichttonmineralien, insbesondere Kaolinittone, die wegen ihrer mangelnden Adsorptionsfähig­ keit für eine wirksame Bindung von Schadstoffen bisher als ungeeignet angesehen wurden.

Claims (19)

1. Verfahren zum Verarbeiten von Klärschlamm durch Mischen eines teil­ entwässerten, stabilisierten Klärschlamms mit einem mineralischen Roh­ stoff, dadurch gekennzeichnet, daß 40 bis 70 Gew.-% Klärschlamm mit einem Trockengehalt von etwa 15% bis 30% mit 60 bis 30 Gew.-% eines ersten Versatzanteils eines zerkleinerten mineralischen, einen Tonmine­ ralanteil aufweisenden Rohstoffs zugegeben wird, wobei der Tonmineralan­ teil einen Hauptbestandteil an Zweischichttonmineralien, deren Kationen­ austauschkapazität aufgrund eines zumindest niedrigen Diagenesegrades erhöht ist, oder ein oder mehrere Zweischicht- oder Dreischichttonmine­ ralien enthält, und zum Abtöten von im Klärschlamm enthaltenen Bakterien 50 bis 80 Gew.-% des so erhaltenen Gemisches mit 20 bis 50 Gew.-% eines zweiten Versatzanteils eines körnigen, mineralischen und erhitzten Roh­ stoffs als Wärmeübertragungsmedium für ein zumindest kurzfristiges Erhitzen des Gutes versetzt und das Gesamte zu einem zumindest grobhomo­ genen Gemenge gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der minerali­ sche Rohstoff des ersten Versatzanteils ein Natursteingranulat ist und der Tonmineralanteil von einem oder mehreren Zweischicht- und/oder Drei­ schichttonmineralien gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Versatzanteil neben dem zerkleinerten mineralischen Rohstoff mit einem Tonmineralanteil einen auflockernden Füllstoff für eine Locker­ textur des Gemenges umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein leichtes, feuchtigkeitsregulierendes, organisches Material ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff von Scherben eines keramischen Altmaterials gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Versatzanteil bis zu 50% aus Füllstoff besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Versatzanteil ein tonmineralhaltiger Rohstoff eingesetzt wird, bei dem die Tonminerale durch Brennen zumindest teilweise ihr Kristallwasser verloren haben.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Versatzanteil ein zumindest teilweise kalzinierter Ton eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest teilweise kalzinierte Ton aus einem Schrühbrand stammt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Schrühton mit einer Temperatur zwischen 400° und 600°C zugesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Schrühton nach Durchlauf einer Kühlstrecke zugesetzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Versatzanteil ein tonmineralhaltiger Rohstoff mit fehlen­ der Plastizität eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der tonmine­ ralhaltige Rohstoff mit fehlender Plastizität ein aus Aschen stammender Sekundärrohstoff in Form getemperter Tonminerale ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge bis zum Übergang in einen bildsamen verformbaren Zustand geknetet, das bildsame Gemenge unter Vakuum entlüftet und zu Formkörpern gestaltet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge zur Kompostierung einer aeroben Umsetzung überlassen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge während der aeroben Umsetzung zeitweilig durchmischt wird.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend mindestens einen Silo (5) für einen ersten Versatz­ anteil und mindestens einen Silo (5) für Klärschlamm, deren bodenseitige Zuteilvorrichtungen über einem Transportband zur Bildung eines Masse­ bandes angeordnet sind, einen über mindestens eine Fördereinrichtung (6, 7) befüllbaren Mischer (8), und einen über mindestens einen Silo (26) beschickbaren Ofen (27) zum Erhitzen des zweiten Versatzanteils an mine­ ralischem Rohstoff, wobei ein Ausgang des Ofens (27) mit einem Anfangs­ bereich des Mischers (8) für ein dosiertes Beimischen von erhitztem mineralischem Rohstoff verbindet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Silo (5) für einen Füllstoff über dem Transportband angeordnet ist, und die Silos (5) derart zueinander aufgestellt sind, daß auf dem Transport­ band ein Masseband mit einer Aufeinanderfolge von mineralischem Rohstoff, Füllstoff und letztlich Klärschlamm förderbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mischer (8) eine Misch-Zerkleinerungs-Vorrichtung (11) für ein kombinier­ tes Kneten und Zerkleinern des Rohstoff-Klärschlamm-Gemenges zu einer bildsamen Masse nachgeordnet ist, an die eine Vakuumpresse (15) an­ schließbar ist.