DE19517603A1

DE19517603A1 - Verfahren zur Verarbeitung und Verwertung von Klärschlamm

Info

Publication number: DE19517603A1
Application number: DE1995117603
Authority: DE
Inventors: Dirk A Osing
Original assignee: Code Commercial Developme GmbH
Current assignee: Code Commercial Developme GmbH
Priority date: 1995-05-13
Filing date: 1995-05-13
Publication date: 1996-11-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von feuchtem Klärschlamm, der ein Verhältnis von Feststoff zu Wasser zwischen 20 : 80 und 70 : 30 Prozent aufweist zu einem rieselfähigen Produkt. Die Erfindung betrifft auch eine Mehrzahl von unter schiedlichen Verwertungszwecken des so erhaltenen Produktes.

Bei Klärschlamm handelt es sich um pumpfähige, wäßrige Suspensionen mit etwa 5% Trockenmasse, die bei der Reinigung von kommunalen oder industriellen Abwas sern in Kläranlagen anfallen. Überschußschlamm aus Belebungsbecken enthält Feststoffteilchen, die zu über 98% aus organischer Materie - Bakterienmasse - bestehen. Bei Vorklärschlamm liegt der organische Anteil zwischen 90 und 96%. Klärschlamm kann in Faulbehältern unter anaeroben Bedingungen bei 30 bis 35°C stabilisiert werden. Das entstehende Klärgas dient meist zur Beheizung der Behälter. Der ausgefaulte Klärschlamm kann zur Bodenverbesserung im Landbau verwendet werden. Durch Eindicken in Absetzbehältern, Entwässerung mit Filtern oder Zentri fugen und Trocknung läßt sich der Wassergehalt von Klärschlamm sukzessive redu zieren. Entwässerter Klärschlamm wird deponiert, verbrannt oder, meist mit Müll, unter aeroben Bedingungen zu Humusstoffen kompostiert. Der Einsatz im Landbau ist wegen des Gehaltes an Schwermetallen nur begrenzt möglich (vgl. Brockhaus Naturwissenschaften und Technik, Sonderausgabe 1989, Bd. 3, Stichwort).

Der vorstehende Abriß macht deutlich, daß unter dem verallgemeinernden Begriff "Klärschlamm" sich voneinander wesentlich unterscheidende Substanzen verstanden werden können und zwar sowohl hinsichtlich ihres Entstehens, der Zusammensetzung als auch des Feuchtigkeitsgehaltes. Im Hinblick auf den Feuchtigkeitsgehalt umfaßt die vorliegende Erfindung jeglichen Klärschlamm, der einen Feststoffanteil zwischen 20 und 70 Gew.-% und demgegenüber Feuchtigkeitsgehalte zwischen 30 und 80 Gew.-% aufweist. Im Sinne des vorstehenden Abrisses hat also ein solcher Klärschlamm bereits eine Vorentwässerung nach irgendeiner der vorgenannten Arten erfahren.

Aber auch ein solcher für die vorliegende Erfindung in Betracht kommender Klärschlamm ist weder im Hinblick auf seine Zusammensetzung noch hinsichtlich seines Feuchtigkeitsgehaltes einheitlich. Hinsichtlich der Zusammensetzung sind kommunale und industrielle Klärschlämme voneinander zu unterscheiden, wobei in letzteren der Anteil an ganz bestimmten Komponenten, beispielsweise der Schwer metallgehalt, deutlich überwiegen kann. Hinzuzurechnen ist auch ein Anteil an oder Verschnitt mit Faulschlamm zu dem im Abriß genannten Überschlamm oder Vor klärschlamm.

Ähnlich zu betrachten ist der Feuchtigkeitsgehalt. Eine mögliche Anwendung der Er findung auf eine wäßrige Suspension wird, obzwar nicht von vornherein ganz auszuschließen, aller Voraussicht nach nicht die angestrebte Wirtschaftlichkeit auf weisen. Es wird also bevorzugt, eines der genannten, an sich hinreichend bekannten, Entwässerungsverfahren vorzuschalten sein. Auch ist davon auszugehen, daß Klär schlämme mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten anfallen, die nach der vorlie genden Erfindung zu behandeln sind, wobei auch jener Fall in Betracht zu ziehen ist, daß in ein und demselben Kuchen von Klärschlamm Massen mit unterschiedlicher Feuchtigkeit vorliegen können

Aus den vorstehenden Betrachtungen ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Er findung, Klärschlamm unterschiedlicher Herkunft, Zusammensetzung und Feuchtig keitsgehaltes nach möglichst energiesparender Vorentwässerung unter Zuhilfenahme eines weiteren, trockenen Rest- oder Wertstoffes in ein Produkt umzuwandeln, bei dem die im Klärschlamm enthaltenden Wertstoffe einer weiteren Nutzung zugeführt werden können. Zugleich soll ein Freisetzen von in dem Klärschlamm gegebenenfalls enthaltenen Schadstoffen, wie z. B. Schwermetallen, so weit als möglich vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst

- eine vorgegebene Menge von Klärschlamm wird in einem Mischer unter ständigem Drehen oder Rühren zunächst zu einer Mischung homogenisiert,
- der homogenisierten Mischung wird, bezogen auf die Menge der Mischung, nach und nach zwischen der 0,5- bis 3-fachen Menge einer staubförmigen mineral haltigen Substanz zugefügt und mit der homogenisierten Mischung unter fort gesetztem Drehen oder Rühren solange vermischt, bis ein rieselfähiges Produkt entsteht,
- von dem rieselfähigen Produkt wird gegebenenfalls eine Fraktion abgesiebt, die Korngrößen zwischen 0,5 und 10 mm Durchmesser aufweist, wobei ein möglicherweise anfallendes Überkorn oder Fremdkörper, die in dem Klärschlamm enthalten waren, zerkleinert und rückgeführt oder verworfen wird.

Der erste Verfahrensschritt zielt neben der Vereinheitlichung der jeweils zu verar beitenden Klärschlämme darauf ab, eine breiförmige homogene Mischung herzustel len, die einen einheitlichen Feuchtigkeitsgehalt aufweist.

Allein eine solchermaßen hergestellte, homogenisierte Mischung kann in dem anschließenden zweiten Verfahrensschritt unter fortgesetzter Zufuhr einer trockenen, mineralhaltigen Substanz zu einem rieselfähigen, nicht klebenden oder backenden Produkt verarbeitet werden. Hierbei wird die an sich flockige Konsistenz des Klär schlamms aufgelöst und etwa darin enthaltene Klumpen oder Fremdkörper von dem überwiegend feinkörnigen Produkt separiert. Sofern Klumpen oder Fremdkörper auf treten, werden diese in einem dritten, fakultativen Verfahrensschritt durch Absieben von der Hauptmasse des Produktes ausgehalten und können als "Überkorn" entfernt oder nochmals zerkleinert und vor das Sieb zurückgeführt werden.

Als der homogenisierten Mischung zuzufügende staubförmige mineralhaltige Substanz kommen folgende Stoffe allein oder in beliebiger Mischung miteinander in Betracht:
Stein- oder Braunkohlenstaub, Koksstaub von Stein- oder Braunkohlenkoks, Staub von Petrolkoks, Flugasche, die bei der Verbrennung von Stein- oder Braunkohle oder Müll am Kraftwerkskessel anfällt, TAV-Asche, Branntkalk sowie feingemahlene Schlacken aus dem Hütten- und Stahlwerk.

Unter TAV-Asche ist jene Flugasche zu verstehen, die bei der Verbrennung von schwefelhaltigen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen anfällt, die zur Einbindung des Schwefels vorab mit kalziumhaltigen Substanzen behandelt wurden. Wenngleich po tentiell jede einzelne der vorgenannten mineralhaltigen Substanzen dazu geeignet ist, mit den Klärschlämmen vermischt zu werden, so hat es sich doch als vorteilhaft erwiesen, diese Vermischung im Hinblick auf den späteren Verwertungszweck des Produktes vorzunehmen und den Klärschlämmen zugleich mehr als eine der genannten mineral haltigen Substanzen beizumengen.

So wird man beispielsweise bei einer späteren Verwertung des Produktes als Düngemittel die Auswahl der mineralhaltigen Substanz(en) so treffen, daß die im Klärschlamm enthaltenen Schadstoffe, wie Schwermetalle, möglichst dauerhaft an die Substanz gebunden bleiben, während die düngerfähigen Inhaltstoffe des Klärschlamms entweder unmittelbar nach dem Ausbringen des Produktes oder zeitverzögert durch Auslaugung oder allmählichen Zerfall freigesetzt werden. Im einzelnen wird die Art und Menge der beizumischenden mineralhaltigen Substanzen durch den Versuch be stimmt und auf den zu behandelnden Boden abgestimmt werden müssen.

Die Eignungsfähigkeit von Klärschlamm als zusätzlicher Kohlenstoffträger in einem metallurgischen Schachtofen ist beispielsweise aus der DE 41 04/252 A1 an sich bekannt. Im bekannten Falle wird der Klärschlamm allerdings vor der Verwertung im metallurgischen Prozeß einer energetisch aufwendigen Vorbehandlung - sprich Trocknung - unterzogen, die im Sinne der vorliegenden Aufgabenstellung eben gerade vermieden oder auf ein Mindestmaß reduziert werden soll. Im übrigen aber gelten die bekannten Wirkungen und Vorteile der Schadstoffeinbindung bzw. -umwandlung auch für die entsprechende Verwertung des erfindungsgemäßen Produkts.

Ähnliches trifft zu für eine mögliche Verbrennung des erfindungsgemäßen Produkts in der Feuerung eines Kraftwerkskessels. Hierbei wird man die Auswahl der zuzumisch enden mineralhaltigen Substanz in der Weise treffen, daß eine übermäßige Schlack enbildung vermieden wird. Zur Vermeidung von Schadstoffemissionen wird man sich dabei aus wirtschaftlichen Erwägungen aber eher auf die nachgeschalteten Einrichtun gen zur Rauchgasreinigung verlassen.

Wie bereits angedeutet, wird die am besten geeignete Auswahl von mineralhaltigen Substanzen als Beimengungen zum Klärschlamm letzten Endes im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, technische Machbarkeit und den Verwertungszweck des Produktes zu treffen sein und von Fall zu Fall vorab durch den Versuch bestimmt werden müssen.

Abschließend ist der Vollständigkeit halber noch auszuführen, daß sowohl zur Ho mogenisierung des Klärschlamms als auch zum Vermischen mit der mineralhaltigen Substanz alle gängigen, einschlägigen Mischertypen, wie Trommelmischer oder Rührwerksmischer in Betracht kommen. Auch soll das Verfahren bevorzugt dis kontinuierlich, d. h. chargenweise durchgeführt werden, obwohl auch ein kon tinuierliches Vermischen entlang einer ausreichend langen Mischstrecke nicht außer Acht bleibt. Daneben wird dem tatsächlich durchgeführten Verfahren Unterstützung durch allgemein übliche Vorratsbehälter, Zwischenbunker, Schleusen, Wiegeeinrich tungen sowie mechanische und pneumatische Förderer zuteil werden, wobei ein Hauptaugenmerk darauf zu richten ist, daß das Produkt pneumatisch förderbar, ein blasbar und über einen längeren Zeitraum lagerbar sein soll, ohne an Konsistenz zu verlieren. Im einzelnen sind dies dem einschlägigen Fachmann hinreichend vertraute Einrichtungen bzw. Verfahrensabläufe, so daß sich deren Aufzählung hier erübrigt.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von feuchtem Klärschlamm, der ein Verhältnis von Feststoff zu Wasser zwischen 20 : 80 und 70 : 30 Prozent aufweist, gekennzeich net durch die folgenden Verfahrensschritte

- eine vorgegebene Menge des Klärschlamms wird in einem Mischer unter Drehen oder Rühren zunächst zu einer Mischung homogenisiert,
- der homogenisierten Mischung wird, bezogen auf die Menge der Mischung nach und nach zwischen der 0,5- bis 3-fachen Menge einer staubförmigen mineralhaltigen Substanz zugefügt und mit der homogenisierten Mischung unter fortgesetztem Drehen oder Rühren solange vermischt, bis ein riesel fähiges Produkt entsteht.
- von dem rieselfähigen Produkt wird gegebenenfalls eine Fraktion abgesiebt, die Korngrößen zwischen 0,5 und 10 mm Durchmesser aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die homogenisierte Mischung mit Kohlenstaub, insbesondere Stein- oder Braunkohlenstaub, vermischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die homogenisierte Mischung mit Koksstaub, insbesondere Staub von Stein- oder Braunkohlenkoks vermischt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die homogenisierte Mischung mit Flugasche vermischt, die bei der Verbrennung von kohlenstoff haltigen Substanzen anfällt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Flugasche ver wendet, die bei der Verbrennung von Stein- oder Braunkohle am Kraftwerks kessel anfällt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Flugasche verwendet, worin Schwefel eingebunden ist, sogenannte TAV-Asche.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die homogeni sierte Mischung mit Branntkalk (CaO) vermischt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man feingemahlene Schlacken aus dem Hütten- und Stahlwerksbereich mit der homogenisierten Mischung vermischt.

9. Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 8 erzeugten Produktes zur Verbrennung im Kraftwerkskessel.

10. Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 8 erzeugten Produktes zum Einblasen in ein metallurgisches Gefäß, wie Hochofen, Elektroofen, Kupolofen.

11. Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 8 erzeugten Produktes als Düngemittel in der Land- und/oder Forstwirtschaft.

12. Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 8 erzeugten Produktes als Zuschlagstoff für die Herstellung von geformten festen und porösen Baustoffen.

13. Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 6 erzeugten Produktes als Zuschlagstoff für die Herstellung von Leichtbausteinen.