DE2254583C2

DE2254583C2 -

Info

Publication number: DE2254583C2
Application number: DE2254583A
Authority: DE
Inventors: James M. Woonsocket R.I. Us O'donnell
Original assignee: Omnicology Inc
Current assignee: Nu Gro Technologies Inc
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-11-08
Publication date: 1988-10-27
Also published as: CH593878A5; DE2254583A1; FR2159331B1; FR2159331A1; BE791085A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines festen Dünge- oder Futtermittels durch Behandlung von or ganischem Abfallmaterial, das mit pathogenen Mikroorganis men verunreinigt ist, mit einer Harnstoff-Formaldehyd- Lösung.

Die Beseitigung von organischem Abfallmaterial, wie der Ausscheidungen von Mensch und Tier, stellt ein großes so ziales und wirtschaftliches Problem dar. Das Gleiche gilt für - bei industriellen Verfahren anfallende - flüssige organische Abfallmaterialien, wie sie beispielsweise in der Zellstoff- und Papierindustrie, der Fell- und Lederindu strie, bei der Baumwollverarbeitung, der Zuckerraffinierung u. a. mehr anfallen. Flüssige industrielle Abfallmaterialien enthalten in der Regel große Mengen an suspendierten Fest stoffen sowie pathogene Keime.

Man steht in der Praxis nun vor dem Problem, alle diese - pathogene Keime enthaltenden - Abfallmaterialien für Mensch und Tier unschädlich zu machen.

Eine Reihe von Verfahren bedienen sich hierzu des Prinzips der bakteriologischen Zersetzung. Diese Verfahren sind aber sehr zeitraubend, da der bakteriologische Abbau sich über einen Zeitraum von 30 bis 60 Tagen hin erstreckt, und bedürfen dementsprechende große Lagermöglichkeiten. Außer dem müssen die bei diesem Verfahren gewonnenen festen oder flüssigen Produkte - vom Standpunkt der pathologischen Ei genschaften aus betrachtet - als noch nicht völlig sauber angesehen werden. Es mußten daher chemische Verfahren für die weitere Sterilisierung der gewonnenen Produkte entwic kelt werden. Diese Verfahren haben aber den Nachteil, daß Reste der verwendeten Chemikalien, die durchweg toxisch sind, zurückbleiben was aus Gründen des Umweltschutzes nicht tolerierbar ist. Um die toxischen Reststoffe aus den gewonnenen Produkten zu eliminieren, wären aber kompli zierte Reinigungsprozeduren erforderlich, die sich aus wirtschaftlichen Gründen verbieten.

Man hat daher versucht, diese Verfahren durch Verfahren zu ersetzen, bei denen Phenol- bzw. Harnstoff-Formaldehyd- Lösungen eingesetzt werden. Durch Zusatz dieser Lösungen zu den flüssigen organischen Abfallmaterialien werden die fe sten Bestandeile durch Kondensation des Phenol- bzw. Harn stoff-Formaldehyd-Gemisches gebunden. Dabei werden gleich zeitig die pathogenen Keime unschädlich gemacht.

Die erhaltenen stickstoffhaltigen Produkte lassen sich dann als Düngemittel, gegebenenfalls auch als Futtermittel ver wenden.

In der US-Patentschrift 32 26 318 ist bereits ein Verfah ren beschrieben, bei dem Abwasserschlämme mit Phenol-Form aldehyd-Lösungen behandelt werden. Die dabei erhaltenen Produkte werden als Isoliermaterial, Dichtungsmaterial oder als Baustoffe verwendet.

Der Abwasserschlamm muß hier vor seiner Behandlung einer gründlichen Trocknung unterworfen werden. Ein solcher Vor gang ist naturgemäß mit einem großen Zeit- und hohen Ener giebedarf verbunden. Ein anderer Nachteil besteht auch darin, daß die anfallenden, schlammhaltigen Rohabwässer, die viel fach einen geringen Feststoffgehalt aufweisen, wegen des langwierigen Trocknungsvorganges nicht zügig aufgearbeitet werden können und vor allen Dingen nicht so wie sie vor liegen, behandelt werden können, was aber eine unverzicht bare Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit eines solchen Verfahrens ist.

In der US-Patentschrift 30 73 693 wird weiter ein Verfahren beschrieben, bei dem Abwasserschlamm (zusammen mit Torf und Harnstoff) mit einer wäßrigen Harnstoff-Formaldehyd- Lösung, die ein Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd von 1,3 : 1 bis 1,8 : 1 aufweist, vermischt wird. Mit Hilfe einer starken Mineralsäure wird der pH-Wert auf 1 bis 3 ge bracht und dabei die Kondensation des Harnstoff-Formaldehyd- Gemisches herbeigeführt. Die Reaktionsbestandteile, näm lich das Gemisch aus Abwasserschlamm, Torf und festem Harn stoff, das praktisch als Feststoffgemisch anzusehen ist, die wäßrige Harnstoff-Formaldehyd-Lösung und die starke Mineralsäure (Schwefelsäure) müssen hier innerhalb von 0,5 bis 2 Minuten miteinander vermischt werden. Da das Verfah ren auf den angegebenen Zeitraum beschränkt ist, gestattet es nicht, nach den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten zu arbeiten. Das ist ein gravierender Nachteil. Das Verfah ren kommt außerdem praktisch nur für die Behandlung von Abwasserschlämmen mit hohen Feststoffgehalten in Betracht. In der Praxis ist der Feststoffgehalt der Abwasserschlämme aber großen Schwankungen unterworfen.

Es kommt daher darauf an, ein Verfahren zur Verfügung zu haben, das erlaubt, Abwasserschlämme beliebigen Wasserge haltes zu behandeln.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Her stellung eines festen Dünge- oder Futtermittels durch Be handlung von organischem Abfallmaterial, das mit patho genen Mikroorganismen verunreinigt ist, mit einer Harn stoff-Formaldehyd-Lösung, die ein Molverhältnis von Harn stoff zu Formaldehyd von etwa 1 : 1 bis 2 : 1 aufweist, und durch Kondensation des Harnstoff-Formaldehyds durch die Herabsetzung des pH-Wertes auf 2 bis 5.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung des organischen Abfallmaterials mit der Harnstoff-Formaldehyd-Lösung bei einem pH-Wert zwischen etwa 7,0 bis 9,0 während einer Kontaktzeit von etwa 5 Min. bis etwas 11 Stunden bei einer Temperatur von 20 bis 80°C behandelt, und daß man anschließend die Kondensation des Harnstoff-Formaldehyds durch die Herabsetzung des pH- Wertes während einer Zeit von etwa 2 Minuten bis 2 Tagen bei einer Temperatur von 10-80°C durchführt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das erfindungsge mäße Verfahren allen Anforderungen gerecht wird, die an ein derartiges Verfahren gestellt werden, d. h. daß die Nachteile der bisherigen Verfahren überwunden werden. Es war nicht zu erwarten, daß durch die erfindungsgemäßen Ver fahrensmaßnahmen bzw. Verfahrensbedingungen, wie pH-Wert, Temperatur usw., dieses Ziel erreicht werden konnte.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine zügige, quasi kontinuierliche Aufarbeitung der Abwasserschlämme. Das Verfahren erlaubt, Abwasserschlämme auch niedrigen Wasser gehaltes ohne besondere Umstände zu behandeln, und das Verfahren zeichnet sich darüber hinaus durch eine große Flexibilität aus, indem es ohne weiteres den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten angepaßt werden kann.

Organische Abfallmaterialien im Sinne der Erfindung sind Rohabwässer, Abwasserschlämme und andere organische Ab fallprodukte.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die festen Be standteile des Abfallmateriales in ein steriles, leicht zu verwendendes Produkt überführt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Pro dukte werden wegen ihres Stickstoffgehaltes als Düngemit tel oder als Futterzusatzstoffe verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat noch manche andere Vorteile.

So gestattet es, die Herstellung der Harnstoff-Formaldehyd- Lösung in einem kleinen, mit einem Mantel versehenen Kes sel vorzunehmen. Die Harnstoff-Formaldehyd-Lösung wird außerdem kontinuierlich zu dem organischen Abfallmaterial gegeben und die Kondensation erfolgt kontinuierlich durch Einspritzen der Säure in den (Reaktions-)Kessel.

Zur Herabsetzung des pH-Wertes kann jede beliebige Säure verwendet werden, beispielsweise eine anorganische Säure, wie Schwefelsäure, Sulfonsäure, Chlorwasserstoffsäure oder Phosphorsäure.

Für den Fall, daß der pH-Wert zu stark herabgesetzt wurde, kann gegebenenfalls eine Neutralisation notwendig werden, weil ein stark saures Produkt für die Verwendung als Dün ge- oder Futtermittel ungeeignet ist. Die Neutralisation kann in solchen Fällen wiederum durch kontinuierliche Zu gabe des Neutralisationsmittels erfolgen. Als Neutrali sationsmittel eignen sich besonders hydratisierter Kalk, Ammoniak, Ammoniumsalze oder Calziumcarbonat.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte werden pulverförmig oder in granulierter Form in den Handel gebracht. Die Pro dukte werden hierzu vorher dann noch einem Trocknungsvor gang, wie einer Sprühtrocknung, unterworfen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das organische Abfallmaterial innerhalb von Minuten in ein pathologisch sauberes Produkt überführt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Eine Probe von nicht-zersetztem, d. h. nicht aktiviertem Abwasserschlamm, wurde einer Abwasserbehandlungsanlage ent nommen.
Die Analyse des Materials ergab folgende Werte:

Gesamtfeststoffe6% Gesamtstickstoff (Feststoffe)2%

Die bakteriologische Untersuchung zeigte die Anwesenheit von
Streptococcus (alpha) Gr. 0
Escherichia coli
Enterobacter-Gruppe
B. Sablilis

Schmierergebnis:
Gramnegativ-grampositiv-Stäbchen
Grampositiv-Diplokokken.

1000 g dieses Rohabwasserschlammes wurden mit 10 g einer Harnstoff-Formaldehyd-Lösung behandelt, die in folgender Weise hergestellt worden war:

50 g handelsüblicher 37%iger Formaldehyd wurde mit Tri äthanolamin auf einen pH-Wert von 8,0 neutralisiert. Hier zu wurden 50 g handelsüblicher, klumpenförmiger Harnstoff mit einem Stickstoffgehalt von 46% gegeben. Die negative Lösungswärme bewirkte einen Temperaturabfall auf 5°C. Diese Lösung wurde vorsichtig auf 30°C erwärmt. Bei die ser Temperatur lag der Harnstoff mit dem Formaldehyd in Lösung vor. Nach 10 Minuten stieg die Temperatur dieser Lösung auf 60°C an. Zu diesem Zeitpunkt wurden 1000 g des Abwasserschlammes hinzugegeben.

Das so erhaltene Gemisch in Form einer stark viskosen Mas se wurde unter konstantem Rühren auf einer Temperatur von 20 bis 25°C gehalten. Die Temperatur wurde auf 60°C erhöht und diese Temperatur etwa 30 Minuten beibehalten. Dann wurde verdünnte Salzsäure zur Herabsetzung des pH- Wertes auf 3,0 zugesetzt.

Der entstandene Schlamm begann sich sehr rasch zu verdic ken und wurde in eine mechanische Knetvorrichtung zur wei teren Bearbeitung überführt. Nach etwa 5 Minuten wurde Calziumcarbonat zur Neutralisation des Gemisches bzw. zur Anhebung des pH-Wertes auf 6,5 bis 7,0 zugesetzt.

Ohne weitere Behandlung wurde das Produkt derselben Ana lyse wie der Rohabwasserschlamm unterzogen.

Hierbei wurden gefunden:

Gesamtfeststoffe10% Gesamtstickstoff (Feststoffe)21%

Bakteriologische Untersuchung:
Die Kultur zeigte kein Wachstum.
Der Schmiertest gab keinen Hinweis auf Bakterien.

Ein Teil der Probe wurde durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 2,0 mm geschickt. Das erhaltene granulat artige Produkt wurde anschließend bei 100°C 30 Minuten getrocknet.

Beispiel 2

Eine Probe von Gerbereiabfallschlamm mit einem Feststoff gehalt von etwa 10%, der aus Fleischresten, Haaren, Inne reien und allgemeinen Hautschaberesten bestand, wurde mit 166 g Harnstoff-Formaldehyd-Lösung, hergestellt analog Beispiel 1, pro 1000 g des Gerbereiabfallschlammes be handelt.

Der erhaltene Schlamm wurde auf einen pH-Wert von 8,0 ge bracht und 30 Minuten auf einer Temperatur von 30°C ge halten.

Der pH-Wert wurde dann mit verdünnter Schwefelsäure auf 3,0 herabgesetzt und die Temperatur auf 60°C gebracht. Unter Rühren wurde ein Gleichgewicht zwischen fester und flüssiger Phase aufrechterhalten.

Nach 5 Minuten wurde das Gemisch mit Natronlauge (1%ige NaOH-Lösung) neutralisiert und der pH-Wert auf 7,5 ange hoben. Anschließend wurde das Gemisch in einem Heißluft strom (110°C) getrocknet und der Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 5% herabgesetzt. Das Material wurde anschließend gemahlen.

Das Produkt wurde auf seine Eigenschaften als Düngemittel geprüft.
Folgende Werte wurden ermittelt:

Gesamtstickstoff24,2% Unlöslicher Stickstoff19,0% Aktivitätsindex52,0.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines festen Dünge- oder Futter mittels durch Behandlung von organischem Abfallmaterial, das mit pathogenen Mikroorganismen verunreinigt ist, mit einer Harnstoff-Formaldehyd-Lösung, die ein Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd von etwa 1 : 1 bis 2 : 1 auf weist, durch Kondensation des Harnstoff-Formaldehyds durch Herabsetzung des pH-Wertes auf 2 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß man eine wäßrige Lösung des organischen Ab fallmaterials mit der Harnstoff-Formaldehyd-Lösung bei einem pH-Wert zwischen etwa 7,0 und 9,0 während einer Kon taktzeit von etwa 5 Minuten bis etwa 11 Stunden bei einer Temperatur von 20 bis 80°C behandelt, und daß man anschlie ßend die Kondensation des Harnstoff-Formaldehyds durch die Herabsetzung des pH-Wertes während einer Zeit von etwa 2 Minuten bis 2 Tagen bei einer Temperatur von 10 bis 80°C durchführt.