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"Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm, der aus den
Abwasser-Reinigungs-Anlagen als Rückstand verbleibt. Je nach den bei der Reinigung
von Abwässern zur Anwendung kommenden Verfahren fällt an Schlamm entweder sogenannter
Frischschlamm, Faulschlamm in stabilisierter oder nicht stabilisierter Form an,
der als noch faulfähiger Belebt-Schlamm bezeichnet wird.
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Die in Abwasserreinigungsanlagen anfallenden Schlamm-Mengen betragen,
bei einer Reduzierung des Wassergehaltes auf etwa 55 %, in a) Absetzanlagen mit
Faulraum und Regenwasserklärbecken etwa 0, 16 1/E x d, b) Tropfkörpeér-Anlagen mit
Faulraum und Regenwasserklärbecken etwa 0, 20 1/E x d, c) Belebungsanlagen mit Regenwasserklärbecken
etwa 0, 28 1/E x d.
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Ist der jeweiligen Abwasser-Reinigungs -Anlage kein Regenwasserklärbecken
eingegliedert, so vermindert sich der Schlammanfall bei a) auf etwa 0, 13 1/E x
d, bei b) auf etwa 0, 17 1/E x d und bei c) auf etwa 0, 23 1/E x d, jeweils bei
einer Entwässerung auf einen Wassergehalt von 55 %.
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Dieser verhältnismäßig hohe Schlammanfall kann nicht ausschließlich
zusammen mit kompostierbarem Müll verarbeitet werden. Außerdem ist bei der Standortwahl
der Kompostierwerke für Müll der Transportweg des Mülls entscheidend urfd kann meistens
mit der Standortwahl der Kläranlage nicht in Übereinstimmung gebracht werden.
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Aus diesem Grunde wird die Verrottung des Klärschlammes unter Zusatz
eines Kohlenstoffträgers immer zwingender, da eine schadlose Beseitigung des anfallenden
Klärschlammes aus hygienischen Gründen nicht möglich ist. Die vorliegende Erfindung
geht von der Erkenntnis aus, daß eine Kompostierung den wirtschaftlichsten und bisher
besten Weg darstellt, um den Klärschlamm wieder in den biologischen Kreislauf der
Wiederverwertung zurückzuführen.
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In diesem Zusammenhang ist bislang lediglich von F. Kneer ein Verfahren
zur Aufbereitung von Klärschlamm vorgeschlagen worden, das jedoch nur eine Hygienisierung
anstrebt, nicht aber eine echte Verrottung im Sinne bakteriologischer Reaktionen
erbringt.
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Dem gegenüber geht im vorliegenden Fall die Absicht des Erfinders
dahin, eine totale Verrottung mit anschließender Hygienisierung und nachfolgender
Nachreife zu erreichen, um auf diesem Wege das anfallende Endprodukt landwirtschaftlich
voll nutzbar machen. zu können.
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Bei diesbezüglich durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, daß
unter bestimmten Voraussetzungen, was z.B. die Zuführung der Luft, den optimalen
Feuchtigkeitsgehalt und die zu wählenden Temperaturen sowie eine regelmäßige Durchmischung
anlangt, die Lösung der gestellten Aufgabe gewährleistet ist.
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Um diesen Erfolg sicherzustellen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren
zum Kompostieren von Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern vorgeschlagen,
bei welchem der Klärschlamm zusammen mit den in vorbestimmten Anteilen zugesetzten
Kohlenstoffträgern in einem Vorrotte-Silo gemischt und vorbelüftet wird, wobei die
Masse in einer längeren Verweilzeit, vornehmlich von ca. 24 Stunden im Vorrotte-Silo
verbleibt. Zweckmäßig ist es dabei, daß das Rottegut mit Hilfe von Druckluft in
den oberen Silotrichter gefördert und in diesem kontinuierlich zwischen 12 und 24
Stunden über Belüftungsrippen mit Hilfe von auf 26° C vorgewärmter Luft belüftet
wird.
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Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, die auf 31° C vorgewärmte
Luft mit Hilfe von Belüftungsrippen einzuführen und durch entsprechend ausgebildete
Steuervorrichtungen konstant zu halten, um sicherzustellen, daß im Silotrichter
eine mesophile Verrottungsphase abläuft.
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Gegenstand der Erfindung sind weiterhin besondere konstruktive Maßnahmen,
die den hier aufgezeigten besonderen Verfahrensablauf mit nicht nur realisierbaren,
sondern auch wirtschaftlich vertretbaren Mitteln sicherstellen. Dabei wurde darauf
geachtet, durch eine weitgehende Verwendung von gleichen Bau- und Konstruktionsteilen,
die zum größten Teil auch handelsüblich sind und keiner Sonderausfertigung bedürfen,
der Lösung der gestellten Aufgabe gerecht zu werden.
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Schließlich läßt die Erfindung nicht unbeachtet, das sowieso notwendige
Medium Luft auch für die Betätigung der meehanischen Funktionsteile einzusetzen.
Des weiteren wird angestrebt, auch das bei der Entwässerung anfallende Schlammwasser
einer nutzbaren Verwendung zuzuführen, um bei einer sonst üblichen Rückführung in
die Abwasser-Reinigungs -Anlagen diese zu entlasten.
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Mit dieser Konzeption ist es darüber hinaus möglich, die Abwasser-Reinigungs
-Anlage für einen größeren Anschlußwert bei gleicher Raumgröße der Baukörper auszulegen.
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Die Zugabe eines Kohlenstoffträgers zum Klärschlamm für eine erfolgreiche
Verrottung ist schon länger bekannt und wird durch die reichen Kohlenstoffträgeranteile
im Müll auch schon länger praktiziert. Da jedoch Müll eine größere Korngröße nach
der maschinellen Zerkleinerung der Müllmengen besitzt, waren die gängigen und bekannten
Verfahren, auch bei der Zugabe von Klärschlamm, immer zu einem befriedigenden Ergebnis
der Konpostierung gelangt.
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Die wesentlichen Schwierigkeiten bei der Verrottung von Klärschlamm
unter Beifügung eines Kohlenstoffträgers wie Torf, Sägemehl, Papier, Braunkohle,
Stroh, Ruß etc. traten durch die hohen Anteile an Feinstkor.n und das daraus resultierende
höhere spezifische Gewicht auf. Außerdem ist durch die Kornfeinheit des Klärschlammes
und die geringe Korngröße der Kohlenstoffträger die Ausbildung von Kapillarwegen
sehr gering.
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Diese Erkenntnis führte dazu, die Füllhöhe äußerst gering zu halten
und die Belüftung durch Belüftungsrippen mit beidseitigen, seitlichen Luftaustritt
anzuordnen, damit eine breitflächige Belüftung von hoher Intensität möglich ist.
Hinzu kommt noch, daß die Bodenflächen
schräg gewählt werden müssen,
damit durch den abgelenkten Luft -strom, der sich unmittelbar nach dem Austritt
aus den Belüftungsöffnungen nach oben richtet, eine Sauerstoffkontaktierung des
gesamten Rottegutes möglich ist.
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Mit dieser Konstruktionsgrundlage wird gleichzeitig erreicht, daß
die Entleerung durch die geneigten Rutschflächen im Verhältnis 1, 4: 1 ohne Schwierigkeit
durchgeführt werden kann. Der in der Gegenrichtung geneigte trichterförmige Absenkboden
macht die leichte Entleerung noch wirksamer und trägt außerdem dazu bei, daß das
abrutschende Rottegut durch das Übereinande rfallen ausreichend gut vermischt und
die Rottegutanteile, die einer intensiven Sauerstoffversorgung und der gleichmäßigen
Befeuchtung nicht genug aus -gesetzt waren, in eine andere, günstigere Lage gebracht
werden.
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Durch die Wahl der Silotrichter hat sich bei den Versuchen herausgestellt,
daß der über dem Rottegut entstandene Luftraum ein Wärmepolster bildet und gleichzeitig,
durch die getrennte Ableitung der Abluft aus jeder Silokammer, eine bessere und
gezieltere Steuerung des Luftstromes und die angepaßte Durchlüftung des Rottegutes
garantiert werden kann. Außerdem kann auf diese Weise auch für jeden Silotrichter
getrennt, der optimale Wassergehalt von 55 .% durch die Zugabe von Faul- oder Frischwasser
eingehalten werden.
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In den beigefügten Zeichnungen sind Anlagen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Gesamt-Anlage, Fig. 2 zeigt im Aufriß
das Zusammenwirken von zwei Silos,
Fig. 3 ist ein Grundriß der Gesamt-Anlage,
die Fig. 4 - 9 geben Längsschnitte durch verschiedene Ausbildungen von Rotte-Silos
wieder.
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Der auf etwa 65 % Wassergehalt entwässerte Klärschlamm wird über
ein in Fig 1 dargestelltes Förderband in den Vorrotte-Silo gefördert. Gleichzeitig
erfolgt die Zubringung von vorbestimmten Volumenanteilen eines Kohlenstoffträgers
über das Förderband (Fig. 1 - b) in das Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c).
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Im Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c) werden die eingebrachten
Volumenanteile von Klärschlamm und Kohlenstoffträger ca. 1 Stunde lang gemischt.
Das Mischen erfolgt durch einen umlaufenden Mischarm, an dem drei Rührstäbe angebracht
sind. Die Umlaufgeschwindigkeit des Rührwerkes (Fig. 1 und Fig. 2 -d) beträgt etwa
2 m/Minute. Nach einer Stunde wird die Rippenbelüftung im Siloboden zugeschaltet,
die dann über 24 Stunden als Intervallbelüftung das Rottegut mit Sauerstoff kontaktiert.
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Während dieser Zeit läuft das Rührwerk (Fig. 1 und Fig. 2 -d) kontinuierlich
weiter. Aus dem Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c) wird das Vorrottegut nach
ca. 24 Stunden durch das Öffnen des trichterförmigen Senkbodens (Fig. 2 - e) in
die Druckluftfördereinrichtung (Fig. 2 - f) gege ben.
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Da das Fassungsvermögen der Vorrotte-Silos um ein Vielfaches größer
ist als der Aufnahmetrichter der Druckluftfördereinrichtung (Fig. 2 - f), muß dieser
Vorgang einige Male wiederholt werden.
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Über die Druckluft-Förderleitung (Fig. 2 - g) wird das Vorrottegut
in das Rotte-Trichtersilo (Fig. 4 - 1) gegeben. Die Einspeisung erfolgt von oben.
Nach der Füllung dieser Trichtersilos (Fig. 4 - 1> wird die Belüftung mit einer
Vorwärmung bis auf 260 C zugeschaltet. Die Belüftung erfolgt ebenfalls über Belüftungsrippen
wie beim Vorrotte-Silo.
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Nach einer Rottezeit von ca. 24 Stunden wird das Silo durch das Öffnen
des trichterförmigen Senkbodens entleert und das Rottegut rutscht, unter gleichzeitigem
Mischen des übereinanderfallenden Rottegutes, in das nächstfolgende Trichtersilo
(Fig. 5 - 2) ab. In diesem Trichter erfolgt ebenfalls die Belüftung des Rottegutes
über die Belüftungsrippen mit einer Vorwärmetemperatur der Luft bis auf 26° C.
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Durch die Messung der Abluft nach dem noch vorhandenen Sauerstoffgehalt
wird die Einblasmenge der Luft und die Luftgeschwindigkeit reguliert. Gleichzeitig
wird der Wassergehalt laufend überwacht.
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und durch die Zugabe von Faul- oder Frischwasser auf etwa 55 % konstant
gehalten.
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In diesem Silotrichter (Fig. 5 - 2) wird die mesophile Phase der
Verrottung mit einer mittleren Temperatur des Rottegutes von 300 C eingeleitet.
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Wenn das Rottegut aus dem Trichtersilo in das nächstfolgende Silo
abgerutscht ist, wird der trichterförmige Senkbod en wieder geschlossen und das
Vorroftegut nach dem Verfahrensteil 1 bis 7 wieder durchgeführt.
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Das Rottegut aus dem Trichtersilo (Fig. 6 - 2) wird nach ca.
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24 Stunden in das Trichtersilo (Fig. 6 - 3) abgegeben. Danach wird
der trichterförmige Senkboden wieder geschlossen und das Rottegut aus dem Trichtersilo
(Fig. 6 - 2) eingebracht.
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In dem Trichtersilo (Fig. 6 - 3) wird die Belüftung bis auf eine
Vorwärmung von 31° C angehoben, damit die gewünschte mesophile Phase mit einer Temperatur
von rd. 37° C thermisch gestützt wird.
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Die vorgewärmte Luft wird über einen Thermostatregler auf 380 C reguliert,
damit die gewünschte Temperatur des Rottegutes mit ca. 380 C erhalten bleibt. Außerdem
wird der Feuchtigkeitsgehalt von ca. 55 % konstant gehalten.
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Aus dem Trichtersilo (Fig. 7 - 3) wird das Rottegut nach Ablauf von
ca. 24 Stunden in den darunterliegenden Trichtersilo (Fig. 7 - 4) geleitet. Hier
wird die gewünschte thermophile Phase erreicht. Durch die erneute Durchmischung
beim Abrutschen des Rottegutes tritt im Silotrichter (Fig 7 - 4j eine Temperaturerhöhung
ein, die durch die hier eingeleitete, bis auf 37 C vorgewärmte Luft gestützt und
auf eine Temperatur von U gehalten wird. Die thermische Steuerung erfolgt wie beim
Silotrichter (Fig. 7 - 3). Eine Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalten und dessen Regulierung
auf 55 o bleibt erhalten.
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Nach Ablauf von weiteren 24 Stunden wird das Rottegut aus dem Silotrichter
Fig. 8 - 43 in den Silotrichter (Fig. 8 - 5) zum Abrutschen gebracht. Dieser Silotrichter
bleibt der Hygienisierung vorbehalten.
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Das eingeleitete Rottegut hat durch die Selbsterwärmung der therm
Opilen Bakterien und durch die Temperaturstützung, bis auf eine Lufttemperatur von
37° C, eine Temperatur von ca. 57° C erreicht.
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Durch eine gesteuerte Zusatzerwärmung bis auf 70° bis 75 C wird die
Hygienisierung des Rottegutes durchgeführt.
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Wenn nach Ablauf von 24 Stunden dieses Rottegut (Fig. 9) abgelassen
wird, ist dieses Material als Frischkompost zu bezeichnen und bedarf der Nachreife.
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Über das Förderband (Fig. 1 und Fig. 2 - h) wird der Frischkompost
in das Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c) zurückgegeben.
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Mit dem Druckluftförderer (Fig. 2 - f) wird ca. 80 % des Rottegutes
in das Nachrotte-Silo gefördert. Dem Rottegut wird zur Nachrottung 25 kg Kalkstickstoff
cbm Rottegut zugegeben.
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Im Nachrotte-Silo wird über die Belüftungsrippen nicht erwärmte Frischluft
eingeleitet, die das Rottegut soweit mit Sauerstoff versorgt, daß ein Abklingen
der bakteriellen Aktivität möglich ist, um einen Abfall in den anaeroben Bereich
zu vermeiden.
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Nach einer Aufenthaltszeit von 8 - 10 Tagen ist das Rottegut soweit
stabilisiert, daß ein Reifekompost über dem trichterförmigen Senkboden und den geschieberten
Austragsöffnungen abgezogen werden kann.
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Die Nachreife kann ebenfalls in sogenannten Belüftungscontainern
erfolgen. Die Anordnung ist aus Fig. 3 zu ersehen.
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Über das Förderband (Fig. 1 und Fig. 2 - h) wird der Frischkompost
aus dem Trichtersilo (Fig. 9 - 5) in das Rührwerk zurückgegeben.
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Nachdem ca. 80 % des Frischkompostes zusammen mit 25 kg Kalkstickstoff/cbm
Rottegut in das Nachrotte-Silo gegeben wurde, wird den verbleibenden 20 % des Frischkompostes
entwässerter Klärschlamm und eine vorbestimmte, jedoch etwas geringere Menge des
Kohlenstoffträgers zugeführt und gemischt.
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Die Belüftungs- und Mischdauer sowie die Umlaufgeschwindigkeit des
Rührwerkes wird, wie schon an anderer Stelle dargelegt, beibehalten.
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Der Verfahrensablauf kann je nach Schlammart und der damit verbundenen
bakteriellen Aktivität, auf eine Aufenthaltsdauer von 12 Stunden je Silotrichter
beschleunigt werden. Die Steuerung der vorgewärmten Luft und die laufende Befeuchtung
zur Einhaltung eines konstanten Feacltigkeitsgehaltes von ca. 55 % wird ebenfalls
beibehalten.
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Nach der Entnahme des Frischkompostes aus dem Silotrichter (Fig.
9 - 5) und der Zuführung von 80 % des Rottegutes in das Nachrotte-Silo kann hier
die Nachreife nicht wesentlich beschleunigt werden.
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Die Nachreifezeit beträgt mindestens 8 Tage und wird etwas von der
Temperatur der eingebrachten Frischluft beeinflußt.
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Steht am Standort der Abwasserreinigungs- und Klärschlamm-Kompostierungsanlage
genügend Gelände zur Verfügung, so kann die Nachrotte auch in Belüftungseontainern
durchgeführt werden.