DE2317537C3 - Verfahren zur Herstellung eines biologischen Düngemittels - Google Patents

Description

Aus den DT-PS 8 51 070 und 8 21 946 sind Verfahren «ur Herstellung granulierter Düngemittel aus Klärschlamm bekannt dem als Bindemittel kleine Mengen von Sulfitablauge zugesetzt werden können. Auf diese Weise hergestellte Düngemittel enthalten jedoch aus dem Klärschlamm stammende pathogene Keime, die bei der Düngung auf die Nutzpflanzen übertragen werden. Außerdem wird die Sulfitablauge in nur so geringer Menge verwendet daß diese Verfahren nicht zur wirtschaftlichen Verwertung dieses sonst unbrauchbaren Abfallproduktes der Papier- bzw. Cellulosegewinnung beitragen können.

Die DT-OS 14 67 382 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels, bei dem Sulfitablauge durch Zusatz von Alkalien auf einen alkalischen pH-Wert eingestellt darauf mit einem bakterienhaltigen Fäulnisschlamm aus einer kommunalen Abwässerreinigungsanlage geimpft und anschließend in zwei Stufen einer Gärung unterworfen wird. Auch das so erhaltene Düngemittel ist nicht frei von pathogenen Keimen und verwendet andererseits den Fäulnisschlamm nur zum Impfen der alkalisch eingestellten Sulfitablauge, so daß dieses Verfahren keine wirtschaftliche Ausnutzung großer Klärschlammengen gestattet.

Die DT-PS 7 42 580 beschreibt ein Verfahren zur Düngemittelherstellung aus phosphat- und phosphor-Säurehaltigen Abfallgipsschlämmen, die mit Lignin oder Lignin-Torf-Gemischen vermengt werden. Die DT-AS 11 26 895 bereitet Humusdüngemittel durch Kompostierung städtischer Abfälle mit Schwarzlaugen. Beide Verfahren gestatten somit keine Verwertung von Klärschlamm und Sulfitablauge.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, einerseits beim Klären von Abwasser erhaltenen Klärschlamm und andererseits bei der Papier- bzw. Cellulosegewinnung anfallende Sulfitablauge in größeren Mengen wirtschaftlich zu verwerten und daraus ein biologisches Düngemittel zu gewinnen, das von pathogenen Keimen frei ist, um zu vermeiden, daß Klärschlamm und Sulfitablauge an Vorfluter abgegeben werden müssen und so eine Wasserverschmutzung ergeben oder daß statt dessen Klärschlamm durch Ausfaulen in eine biologisch tote Masse umgewandelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines biologischen Düngemittels durch Vermischen von beim Klären von Abwasser enthaltenem Klärsch!amm mit bei der Papier- bzw. Cellulosegewinnung anfallender Sulfitablauge ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Klärschlamm mit der Sulfitablauge, welcher vorher Rotschlamm aus der Aluminiumgewinnung oder Bauxit mit niederem Tonerdegehalt zugesetzt wurde, bei einer Temperatur von maximal 25° C und bei einem pH-Wert von maximal 6 unter Zugabe eines Oxidationsmittels vermischt und vorzugsweise anschließend zerkleinertes pflanzliches Material beigibt worauf man die Mischung lagern läßt

Auf diese Weise bekommt man in einem einfachen, technisch nicht aufwendigen Verfahrensgang wertvolle Produkte aus Klärschlamm und dem im allgemeinen wertlosen Abfallprodukt Sulfitablauge, welche sonst entweder ungenutzt an Flüsse oder Seen abgegeben oder nach Wasserentzug verbrannt wurde. Damit wird mit diesem Verfahren ein wesentlicher Beitrag aim Umweltschutz geleistet indem einerseits Siedlungsabwässer aufbereitet und andererseits schädliche Ablaugen von Papier- und Zellstoffabriken beseitigt werden. Überraschenderweise sind die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Düngemittel frei von pathogenen Keimen.

Die Sulfitablauge, die bei den bekannten chemischen Verfahren zum Holzaufschluß mittels Calciumbisulfu, Magnesiumbisulfit oder Natriumbisulfit entsteht, ist unabhängig von ihrer Herkunft für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbar. Dies gilt nicht nur für die sogenannte Grünlauge, wie sie direkt bei dem Holzaufschluß entsteht sondern auch für teilweise oder ganz neutralisierte oder alkalisch gemachte Sulfitablauge bzw. für Sulfitablaugekonzentrate. Bevorzugt wird jedoch die in der Papier- oder Celluloseindustrie anfallende Grünlauge ohne Nachbehandlung verwendet, weil übliche Nachbehandlungen zu einer Koagulierung des enthaltenen Lignins führen können. Zweckmäßig verwendet man die Sulfitablauge in der Konzentration, wie sie bei der Papier- oder Cullulosegewinnung anfällt, man kann die Grünlauge aber auch in mit Wasser verdünntem Zustand einsetzen, insbesondere in einer Verdünnung bis auf das 5fache Volumen. Wenn man von einem Sulfitablaugenkonzentrat ausgeht, wird dieses für das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßig wieder auf die Konzentration der Grünlauge oder darüber hinaus mit Wasser verdünnt.

Die zu verwendende Menge der Sulfitablauge hängt von der Beschaffenheit des Klärschlammes ab. Im allgemeinen erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Klärschlamm mit 5 bis 30 Volumprozent unverdünnter Grünlauge bzw. mit einer entsprechend größeren Menge verdünnter Sulfitablauge behandelt wird.

Der Rotschlamm aus der Aluminiumgewinnung wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 10 Gewichtsprozentbezogen auf das Gewicht der Sulfitablauge bei Grünlaugenkonzentration, zugesetzt und der Bauxit mit niederem Tonerdenanteil in entsprechender Menge.

Zur Einstellung des pH-Wertes, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 6, wird vorteilhaft eine oxidierende Säure wie Salpetersäure, gegebenenfalls unter Mitverwendung von organischen Säuren, wie Oxalsäure oder Zi-

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tronensäure, eingesetzt Die Oxidation erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 10 bis 15°C , Die Behandlung des Klärschlammes mit der Sulfitablauge erfolgt in einem Mischvorgang, der zweckmäßig unter ständigem Rühren durchgeführt wird, wobei gewöhnlich 1,2 Stunden Behandlungszeit ausreichen.

Die Zugabe eines Oxidationsmittels kann in einer Belüftung und/oder der Zugabe etwa von Salpetersäure oder Peroxiden bestehen.

Die Umwandlung des Klärschlammes in ein biologisches Düngemittel kann durch Anlegen eines elektrochemischen Potentials an das Behandlungsgut, z.B. durch Ausbildung der Wandflächen des Mischbeckens als Kupfer/Aluminium-Paar, noch weiter gefördert werden.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zweckmäßig in der Welse vorgegangen werden, daß Abwasser, z. 3. Siedlungswässer, sp weit geklärt werden, daß sie im wesentlichen noch dickflüssig sind, worauf der gebildete Dickstoff in ein weiteres Becken gefördert wird. Im Fördervorgang, welcher vorteilhaft mit einem Mischvorgang kombiniert ist, werden dem Dickstoff vorteilhaft etwa 5 bis 10% seines Volumens an Grünlauge beigemischt Diese Grünlauge wird vorher mit dem Rotschlamm oder Bauxit τ. B. in einer Menge von 8 bis 10% vermischt Im Mischbecken wird der Mischvorgang mehrere Stunden fortgesetzt und der pH-Wert auf maximal 6 gehalten. Zusätzlich zu der beim Mischvorgang erfolgenden Belüftung können z. B. Salpetersäure pH = 1) oder auch Oxalsäure, Zitronensäure oder andere organische Säuren zugesetzt werden. Die Lagerungszeit beträgt im allgemeinen etwa einen Monat oder auch weniger. Das Düngemittel kann in flüssiger oder streufähiger Form verwendet werden.

Wenn anschließend zerkleinertes pflanzliches Material zugesetzt wird, geschieht dies zweckmäßig in einer Menge bis zur Streufähigkeit des Düngemittels. Bevorzugt kommen als derartige Lockerungskomponenten zerfaserter Torf bzw. Torfmull, Strohhäcksel, Grashäcksel oder andere zerkleinerte Pflanzenabfälle, wie Gras, Zweige oder Blätter, in Betracht Die Zugabe des pflanzlichen Materials erfolgt unter Vermischen, der pH-Wert wird dabei oder schon vor dem Zumischen z. B. auf 6.8 eingestellt

Schließlich kann man auch das in der beschriebenen Weise erhaltene biologische Düngemittel noch mit kleineren Mengen zusätzlicher Düngemittelkomponenten auf der Basis von Calcium, Kalium, Stickstoff od. dgl. in Form von z. B. gemahlenem Kalkstein, Kaliverbindungen, Aminoverbindungen, Nitraten oder Fluoriden vermischen.

Beispiel 1 1:10 zugegeben.

Der Mischvorgang wurde in dem Absetzbecken unter guter Durchmischung, zweckmäßig unter ständigem Rühren, durchgeführt Dabei zeigte sich, daß schon bei

einer Mischdauer von 5 bis 6 Minuten die Klärmasse geruchlos wurde. Auf diese Weise ließ sich z. B. die Entwicklung von Schwefelwasserstoff und anderen im Klärschlamm entstehenden stark riechenden oder schädlichen Gasen in kürzester Zeit unterbinden.

to Im Verlaufe des Mtschvorganges und insbesondere zu dessen Beginn wurde darauf geachtet, daß der pH-Wert auf keinen Fall höher als auf 6 anstieg. Wurde der pH-Wert höher, so wurde er durch Zusatz 10%iger Salpetersäure heruntergesetzt Die Temperatur wurde während des ganzen Mischvorganges auf Raumtemperatur und maximal 25° C gehalten.

Nach beendetem Nirschvorgang (etwa 12 Stunden) enthielt der in der vorstehenden Weise behandelte Dickstoff praktisch sämtliche in dem Abwasser vorhan-

den gewesenen Schadstoffe und Verunreinigungen in gebundener Form, die keine Gefährdung oder Belästigung für die Umwelt darstellt Das Düngemittel war in dieser Form gebrauchsfertig als flüssiges Düngemittel.

B e i s ρ i e 1 2

Die gemäß Beispiel 1 nach etwa 12stündigem Mischvorgang erhaltene, noch verhältnismäßig dickflüssige Masse wurde in ein weiteres Becken gefördert, durch Zugabe von 1 bis 2% Kaliumhydroxid auf einen pH-Wert von 6,8 eingestellt und nun mit zerkleinertem Pflanzenmaterial als Lockerungskomponenten vermischt Hierzu diente zerfaserter Torfmull, doch kann man auch mittellanges Strohhäcksel oder sonstige zer-

kleinerte Pflanzenabfälle, wie Gras, Zweige oder Blätter, verwenden. Die so erhaltene Masse wurde nun mindestens einen Monat lang gelagert

Das so erhaltene Düngemittel erwies sich als vollständig frei von schädlichen Parasiten, Würmern,

Krankheitskeimen und ergibt einen äußerst wirksamen Düngesteff für alle Pflanzen und Böden. Mit diesem konnte bei Getreide, Gemüse, Blattpflanzen sowie bei Laub-, Obst- und Nadelbäumen eine 30- bis 60%ige Wachstumssteigerung festgestellt werden. Es konnte weiter beobachtet werden, daß in Böden, worin vorher kaum ein Regenwurm zu finden war, etwa ein Jahr nach der Düngung reichlich Regenwürmer, die bekanntlich nur in absolut gesunden Wachstumsböden gedeihen, vorhanden waren. Die verschiedenen gedüngten Pflanzenarten erwiesen sich als absolut gesund und weitestgehend widerstandsfähig gegen Krankheiten und Schädlinge.

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Die in einem Siedlungsgebiet gesammelten Abwässer wurden zunächst in übliche Klärbecken mit Dauermischvorrichtung geleitet und gelangten dann in ein Absetzbecken. Der sich hier absetzende Klärschlamm wurde in noch flüssigem bis dickflüssigem Zustand weiterverarbeitet

Diesem Klärschlamm wurde nun eine Sulfitablauge, der 8 Volumprozent Rotschlamm zugesetzt worden waren, beigemischt Als Sulfitablauge wurde eine beim Holzaufschluß mit Calciumbisulfit anfallende Grünlauge in unverdünntem Zustand verwendet Das Gemisch der Sulfitablauge mit dem Rotschlamm wurde dem Klärschlamm in einem Volumenverhältnis von etwa Beispiel 3

1000 Liter biologischer Klärschlamm wurden mit einer 6% Rotschlamm enthaltenden Sulfitablauge mit einem Feststoffgehalt von 50% in einem Volumenverhältnis von 10 :3 und mit 15 Litern 60%iger Salpetersäure unter Zuführung von Frischluft vermischt Die Zeitdauer des Vermischens betrug 24 Stunden, wobei darauf geachtet wurde, daß die Temperatur 25° C nicht überschritt Der pH-Wert lag bei dem Mischungsverhältnis stets unter 6.

Anschließend wurde durch Zugabe von Ammoniak der pH-Wert auf 6,8 eingestellt Nach eintägiger Lagerung des Gemisches wurde dieses durch eine Trockeneinrichtung geschoben, die aus einer rotierenden Trom-

mel mit darin angeordneten, durch Feuer erhitzten Rohren bestand. Auf diese Weise wurde das Düngemittel auf einen Wassergehalt von 10 bis 15% entwässert und war in dieser Form dann gebrauchsfertig als festes Düngemittel.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines biologischen Düngemittels durch Vermischen von beim Klären von Abwasser erhaltenem Klärschlamm mit bei der Papier- bzw. Cellulosegewinnung anfallender Sulfitablauge, dadurch gekennzeichnet, daß man den Klärschlamm mit der Sulfitablauge, welcher vorher Rotschlamm aus der Aluminiumgewinnung oder Bauxit mit niederem Tonerdegehalt zugesetzt wurde, bei einer Temperatur von;maximal 25° C und bei einem pH-Wert von maximal 6 unter Zugabe eines Oxidationsmitteis vermischt und vorzugsweise anschließend zerkleinertes pflanzliches Material beigibt worauf man die Mischung lagern läßt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man als Sulfitablauge Grünlauge einsetzt

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß man als pflanzliches Material zerfaserten Torf bzw. Torfmull, Strohhäcksel, Grashäcksel oder andere zerkleinerte Pflanzenabfälle einsetzt