DE2537020A1 - Behandlung von abwasserschlamm - Google Patents

Description

Patentanwalt - »%- i^ _t j

4 Düsseldorf, den 15.8.1

Dipl.-Inq. H.Wanqemann str.sen,on_nstr_Oe. u

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Dresdner Bank, Düsseldorf, Kto. 51- 419655 ZOO I U A U Posticheek-KoMo: Köln 168812 *" ^W *" ^

»'eine Akte Nr. 527-a

Coopers (Swindon) Limited, St_β Martins House, l6, St₀ Martins Le Grand, London EC1A ^3P, England

"Behandlung von Abwasserschlamm"

Die Erfindung betrifft Verbesserungen in der Behandlung oder in der Verarbeitung von Abwasserschlamm,,

In den meisten der herkömmlichen Abwasser-Kläranlagen durchläuft das zufließende Roh-Abwasser zunächst einmal einen ersten Absetzvorgang, in dem es in zwei Teile zerlegt wird, nämlich in einen primären Absetzschlamm und in eine geklärte Flüssigkeit. Die Veiterbehandlung dieser geklärten»Flüssigkeit erfolgt im

allgemeinen durch einen aerobiotischen und biologischen Verfahren, beispielsweise vermittels des Perkola ti ons filt erverfahr ens oder vermittels des Belebtschlammverfahrens zur Reduzierung des biologischen Sauerstoffbedarfs (BOD). Nach Durchlaufen dieser biologischen Bearbeitung und möglicherweise auch nach einem zweiten Absetzvorgang zum Absetzen des Sekundärschlammes und einem dritten Bearbeitungsvorgang zur weiteren Reduzierung des bilogischen Sauerstoffbedarfs, wird die Flüssigkeit in ein Gewässer entlassen, beispielsweise in einen Strom, einen See, einen Fluß oder in das Meer. Bei der Abwasserklärung entstehen im wesentlichen zwei Produkte: die abfließende und ge_ reinigte Flüssigkeit und der Abwasserschlamm aus den ersten und zweiten Absetzstufen_o Die Weiterbehandlung der abfließenden und gereinigten Flüssigkeit bereit im wesentlichen keine Schwierigkeiten, weil diese Flüssigkeit bis zu einem gewissen Gud genügend gereinigt worden ist, um in natürliche Gewässer entlassen werden zu können·

Die Veiterbehandlung des Abwasserschlammes bereits je-

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doch, beträchtliche Probleme und Schwierigkeiten. In modernen oder größeren Abwasser-Kläranlagen werden der Primär-Absetzschlamm und/oder der Sekundär-Absetzschlamm in einer weiteren Bearbeitungsstufe einer anaerobiotischen und biologischen Aufschließung zugeführt, wobei ein Teil der organischen Bestandteile reduziert wird,und zumindest einige der krankheitserzeugenden Organismen, die in diesem Schlamm enthalten sein könnten, vernichtet werden. Jeoch, auch dann, wenn ein AufSchließungsprozeß gefahren wird, verbleibt noch ein großes Volumen des Schlammes der noch bearbeitet und behandelt sein will. Grob geschätzt ,kann in einer modernen Abwasser-Kläranlage mit ungefähr 0.5 Gallonen an unaufgeschlossenen Abwasserschlamm je Kopf der 'Bevölkerung, die an die-

ses Abwasser-Klärwerk angeschlossen ist, gerechnet werden. Diese Menge verringert sich auf täglich 0.^f bis 0.^5 Gallonen je Kopf der Bevölkerung, wenn der Schlamm biologisch aufgeschlossen wird. Abwasserschlamm hat vor der Entwässerung, ob er nun aufgeschlossen ist, oder nicht, einen Wassergehalt von 95 bis 98 °fo Gewichts teilen.

Fas die Behandlung oder Verwertung von Abwasserschlamm betrifft, so sind schon viele Verfahren vorgeschlagen worden: beispielsweise das Abkippen auf Land (möglicherweise als Düngemittel); das Abkippen auf dem Meer, Feuchtluftoxydation oder Verbrennung. Bei diesen Verfahren muß im allgemeinen der Abwasserschlamm in irgendeiner Verarbeitungsstufe entwässert werden, was mit Kapitalaufwand und laufenden Betriebskosten verbunden

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1st. Auch, die End ver wert ungpr ο ζ es se sind mit einem beträchtlichen Kapitalaufwand und beträchtlichen laufenden Betriebskosten verbunden. Wird beispielsweise der Abwasserschlamm auf See abgekippt, dann entstehen Kapitalaufwand und Betriebskosten für eine Flotte aus geeigneten Abkippschiffen. Darüber hinaus kann dieses Verfahren der Abwasserschlamm-Verwertung sich möglicherweise schädlich auf die Meeresumwelt auswirken (und beispielsweise zu einer Eutropie führen) , wenn die Ablagerungsstelle für den Abwasserschlamm nicht sorgfältig genug ausgewählt wird. Bei den Verbrennungsverfahren besteht ein hoher Energiebedarf, damit der Fasseranteil im Abwasserschlamm auf einen ¥ert, beispielsweise auf k$ ^o Gewichtsanteile) reduziert werden kann, an dem der eigene Anteil an Brennstoffen für eine sich selbt unterhaltende Verbrennung genügt. Was dies betrifft, so können die Feststoffanteile eines AbwasserSchlammes als anorganische und nicht brennbare Stoffe (Asche) enthaltend, aber auch als brennbare und organische Stoffe enthaltend, betrachtet werden, wobei diese brennbaren Stoffe im allgemeinen der größere Anteil der Feststoffe im Abwasserschlamm ist, wobei dies nicht immer der Fall ist, wenn es sich um gut aufgeschlossene Abwasserschlämme handelt.

Nun ist im Zusammenhang mit der Erfindung festgestellt worden, daß Abwasserschlamm verwendet werden kann, um das ganze Wasser oder einen Teil des Wassers, das bei Naßröstverfahren verwendet wird, zu ersetzen, so daß, wenn ein Abwasserschlamm eingesetzt wird, dieser wir-

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kungsvoll verbrannt werden kann, und zwar ohne sich schädlich auf die Durchführung des Röstverfahrens auszuwirken, so daß ein nützliches Röstprodukt erzielt werden kann.

Bei einem Naßröstverfahren werden die röstbare anorganischen Stoffe (d.h. das zu röstende Material) in einen geeigneten Röstofen eingesetzt, der im allgemeinen als Drehrohrofen ausgeführt ist. Das Einsetzen des Materials erfolgt in Form einer wässerigen Schlämme, wobei das Wasser in dieser Schlämme als Transportmittel verwendet wird, durch das das röstbare Material dem Ofen zugeführt wird. Das Naßröstverfahren unterscheidet sich somit vom Trockenröstverfahren, bei dem das zu röstende Material in trockener Form in den Ofen eingesetzt wird, d.h. ohne Zusatz von Wasser und im allgemeinen nach dem Entfernen der großen Verunreinigungs-Feststoffe, Die Wahl, ob zum Rösten eines bestimmten Stoffes nach dem Naßröstverfahren oder nach dem Trockenröstverfahren gearbeitet werden soll, hängt von der Art der zu röstenden Stoffe ab. Hat der zu röstende Rohstoff nur einen geringen Wassergehalt, dann ist es im allgemeinen bequemer, diesen Stoff dem Ofen in trockener und fester Form zuzuführen. Liegt aber ein relativ hoher Wassergehalt vor, dann ist es oft schwierig, diesen in trockener oder Torf-Form zu verarbeiten, so daß es notwendig wird für die Zuführung zum Ofen ein Naß verfahr en zu verwenden. In diesem Zusammenhange sei darauf hingewiesen, daß das Wasser nur als Transportmedium verwendet wird und beim Röstverfahren keine Rolle spielt. Es muß in der Tat durch

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Verdampfen im Röstofen entfernt werden aus dem Rohmaterial, erst dann erreicht dieses Rohmaterial eine für den Röstvorgang geeignete Temperatur.

Ziel dieser Erfindung ist aus diesem Grunde die Schaffung eines Verfahrens zur Verarbeitung und zur Verwertung von Abwasserschlamm. Zu diesem Verfahren gehören die nachstehend angeführten Einzelschritte:- das Vermischen des Schlammes mit kalzinierbaren oder röstbaren anorganischen Stoffen und auf Wunsch mit ¥asser zur Herstellung einer Schlämme; Beschickung des Drehrohrofens als die allgemeine Form des Röstofens; das Rösten der Schlämme in diesem Ofen und das Entnehmen des Röstproduktes aus dem Ofen.

Der Begriff röstbar bezieht sich in diesem Falle auf irgendwelche anorganischen Stoffe, die zur Herstellung eines nützlichen Röstproduktes in einem Röstofen geröstet werden können. Zu solchen röstbaren anorganischen Stoffen gehören beispielsweise Kreide und Kalkstein (Kalziumkarbonat), die zu Kalk geröstet werden können. Bauxitlehm kann durch Rösten in Aluminiumerde umgesetzt werden. Dolomit läßt sich zu Magnesia verarbeiten, und Gemenge aus kieselsäurehaltigen Stoffen, (ganz besonders Tonmaterial) und Kalk oder Kreide lassen sich zu Zementen rösten, beispielsweise zu Portlandzement. Im weiteren Verlaufe der Beschreibung wird besonders Bezug genommen auf ein Verfahren, bei dem das röstbare anorganische Material ein Gemenge aus Ton/Kalk oder Kreide für die Herstellung von Zement, insbesondere aber für die Herstellung von Portlandzement ist. In diesem Zusammenhang sei jedoch darauf hingewiesen, daß mit

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dem Verfahren dieser Erfindung auch andere röstbare anorganische Stoffe eingesetzt und verarbeitet werden können.

Beim Naßröstverfahren wird, wie dies bereits zuvor beschrieben worden ist, der röstbare Stoff dem Ofen in Form einer Schlämme zugeführt, wobei das Wasser dazu verwendet wird, die röstbaren Stoffe dem Ofen zuzuführen. Drehrohröfen für die Durchführung von Naßröstverfahren sind gut bekannt und bestehen im allgemeinen aus einem langen Rohr, das in einem kleinen Winkel (beispielsweise 6 bis 7 ) zxxr Horizontalen montiert ist. Die Befeuerung des Ofens geschieht am unteren Ende mit einem geeigneten Brennstoff (beispielsweise mit Kohlenstaub $ Heizöl oder Erdgas). Das zu röstende Material 'wird als Schlämme am oberen Ende in den Röstofen eingeführt. Im allgemeinen ist bei Röstofen, die zur Herstellung von Zement Verwendung finden, der erste Teil des Rohres, (d.h. der Teil des Rohres nahe dem Einlaß oder nahe dem Materialzuführungsende) mit längsgeführten oder spiralförmig geführten Ketten versehen, die den Durchgang der Schlämme durch das Rohr des Ofens verlangsamen und als Wärmetauscher wirksam werden. Im ersten Abschnitt des Rohres, (dieser erstreckt sich im allgemeinen über ein Drittel der Rohrlänge) wird das Wasser aus der Schlämme verdampft, die dann eine verteilte Masse bildet, wenn sie sich weiter über die Länge des Rohres bewegt und dabei erwärmt wird, bis daß sie zur Herstellung des gewünschten Produktes in der Röstzone des Rohres geröstet wird, z.B. zu Zementklinker in

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dem Fall des Zementherstellungsverfahrens. Das Röstprodukt wird am unteren Ende des Rohres aus dem Ofen herausgenommen, während die Gase am oberen Ende und Zufuhrungsende des Drehrohres gewonnen werden. In der Praxis enthalten diese Austrittsgase Im allgemeinen auch noch Peststoffpartikel (Staub). Diese Gase werden deshalb durch eine geeignete Vorrichtung geführt, beispielsweise elektrostatische Staubabscheider, die den Staub aus den Gasen entfernen. Die gereinigten Abgase werden dann über einen geeigneten Kamin in die Atmosphäre geblasen. Das aus dem Ofen gewonnene Röstprodukt (Klinker) wird dann im allgemeinen weiteren Verarbeitungsprozessen zugeführt. Der Zementklinker wird gekühlt und gemahlen, was im allgemeinen unter Verwendung von Kugelmühlen erfolgt, möglicherweise unter Beimischung von fiips, um das endgültige Zementprodukt zu erzeugen.

Das Vermischen der röstbaren anorganischen Stoffe mit dem Abwasserschlamm und auf wünsch mit Wasser kann in konventioneller ¥eise erfolgen, es braucht nur ein Teil des Wassers ersetzt zu werden wegen des Verwendens von Abwasserschlamm. Das Mischen oder Schlämmen erfolgt in einer Vaschmühle.

Ein bemerkenswerter Nebeneffekt des Vermisches von Abwasserschlamm mit Ton und/oder Kreide besteht darin, daß die entstandene Schlämme im Vergleich mit dem Abwasserschlamm nicht mehr so stark stinkt. Anders ausgedrückt: die aus Abwasserschlamm/Τοη und/oder Kreide bestehende Schlämme ist im allgemeinen nicht widerwärtig.

Besteht der röstbare anorganische Stoff aus einem Gemenge

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von Bestandteilen, (beispielsweise aus einem Gemenge von Ton und Kreide oder Kalk, wie dies beim Zementherstellungsprozeß der Fall ist), dann kann die Schlänmenflüssigkeit, ( der Abwasserschlamm oder Abwasserschlamm/¥asser-Gemisch) aufgeschlämmt werden mit allen Bestandteilen zur gleichen Zeit, oder aber mit einem der Bestandteile, woraufhin dann diese Schlämme später wieder mit dem anderen Bestandteil oder den anderen Bestandteilen vermischt wird. Das ist oft notwendig, weil die Rohstoffe nicht bequem erreichbar sind oder am gleichen Ort bergmännisch gewonnen werden, wobei der eine oder der andere Ort näher an der Röstanlage liegen kann. Beispielsweise bei der Herstellung von Portlandzement mag es gut sein den Ton mit der Schlämmflüssigkeit derart aufzuschrammen, daß eine relativ dünne Schlämme (mit einem* Wassergehalt von 60 bis 'JO'fo Gewichtsanteilen) entsteht; diese Schlämme dann durch Rohrleitungen zu transportieren zu einem Kreide-/Kalksteinbruch und ihr dort den Kalk oder die Kreide zuzugeben, was allgemein nach dem Waschen und Sieben dieser Stoffe, bei dem die Feuersteine entfernt werden, erfolgt. Die dabei entstandene Schlämme hat den gewünschten Wassergehalt von beisielsweise 35 bis 4 5$, vorzugsweise aber von 38 bis 42 ⁰Jo Wasser. (Für den Fall, daß ein einzelner Stoff gerästet werden soll, kann die Schlämme einen geringeren oder höheren Wasseranteil haben, was jedoch von der Art des zu röstenden Stoffes abhängig ist. Bei Kreide kann der Wasseranteil beispielsweise 31 bis 39 $ ausmachen, bei bauxitischen oder kieselsäurehaltigen Tonerden 50 bis

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70 9ö) , In der praktischen Anwenc!iü,_;- vlru ns zweckdienlich sein, die Schlämme mit; üca Rohstoff herzustellen, der sich in fester Form a.n schwierigsten handhaben laßt, und dann die Schlamme zur Beimischung der anderen Bestandteile zu transportieren. Andererseits mig es noch zweckmäßiger sein, die anfängliche Einkomponentenschlärame an dem Abbauort oder dem Steinbruch,der am weitesten von der Röstanlage entfernt ist, herzustellen und diese Schlämme dann zu dem derRöstanlage nächstgelegenen Abbauort zu transportieren und von dorr aus die dann fertige Schlämme dem Röstvorgang zuzuführen. Auf jeden Fall aber besteht das Verfahren dieser Erfindung darin, das eine Schlämme aus Abwasserschlamm und röstfähigen anorganischen Stoffen hergestellt und schließlich dem Röstvorgang zugeführt wird*

Bei der Herstellung von Zement hängt das Gewichtsverhältnis zwischen Kreide und Ton, die sich in der Schlämme befinden, von der Art der Rohstoffe ab. Es liegt im allgemeinen aber im Bereich von 3< >5 · 1 bis 4 : l_o

Entsprechend der Erfindung wird der Röstprozeß bei den für den röstfähigen Stoff geeigneten Temperaturen durchgeführt, die im allgemeinen in einem Bereich von 1250°C bis 18OD C liegen, wobei dies von der Art des zu röstenden Materials abhängig ist_o Das Rösten eines Ton/Kalkgemenges zur Herstellung von Zement wird bei Temperaturen im Bereich von l400 - 1500°C beispielsweise durchgeführte

Der Parameter, der einen großen Einfluß auf den Gesamtbrennstoffverbrauch des Verfahrens hat, ist bei dem Naßröstverfahren der Feuchtigkeitsgehalt in der Schlämme_β

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Damit aber gilt, je holier der Feuchtigkeitsgehalt der Schlämme, die dem Röstofen zugeführt wird, desto größer auch die Brennstoffmenge, die zum Verdampfen der Feuchtigkeit aus der Schlämme erforderlich ist. Damit aber ist zu wünschen, daß mit Schlämmen gearbeitet werden sollte, die den geringsten praktikablen Wassergehalt haben. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird das ganze Wasser oder ein Teil des Wassers, das zur Herstellung der Schlämme benötigt wird, durch Abwasserschlamm ersetzt. Weil nun der Abwasserschlamm einen eigenen Feststoffanteil aufweist, können mit ihm die Fließeigenschaften der mit Abwasserschlamm hergestellen Schlämme beeinflußt werden» Das bedeutet, daß der Ersatz des gesamten Wassers oder eines Teiles des Wassers durch Abwasserschlamm zu einer Verdickung der resultierenden Schlämme führen kann. Bei der Herstellung von Zement im Naßverfahren hat die dem Röstofen zugeführte Schlämme im allgemeinen einen Wassergehalt von 35 bis k2 ⁰Jo Gewichtsteilen, und eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes um nur ein Prozent kann den Brennstoffverbrauch des Ofens um rund 35 kcal/kg Klinker erhöhen» (Der typische Brennstoffverbrauch liegt bei 1.500 kcal/kg Klinker).

Es ist sehr wichtig, daß bei Naßverfahren-Röstprozessen die Viskositätseigenschaften der Schlämme relativ konstant gehalten werden muß_o Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß der Ersatz des gesamten Schlämmenwasser oder eines Teiles dieses Schlämmenwassers durch Abwasserschlamm die Viskosität der Schlämme nur geringfügig beeinflußt, so daß der Feuchtigkeitsgehalt

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-der verwendeten Schlämme im wesentlich gleich dem Feuchtigkeitsgehalt der mit Wasser als Aufschlämmmedium hergestellten Schlämme ist oder nur ein bis zwei Prozent höher ist als der Wassergehalt der mit Wasser aufgeschlämmten Schlämme. Der Verdickungseffekt oder der Effekt der Viskositätssteigerung bei Verwendung von Abwasserschlamm an Stelle des konventionellen AufSchlämmwassers hängt von einer Reihe von Faktoren ab, nämlich von den tatsächlichen Feststoff gehalt des AbwasserSchlammes und von der Art der einzuschlämmenden Rohstoffe. Das aber bedeutet ganz allgemein, je größer der Feststoffanteil im Abwasserschlamm, desto größer auch der Verdickungseffekt oder der Viskositätssteigerungseffekt. Weiterhin benötigen manche Stoffe zur Herbeiführung einer akzeptablen Schlämme weniger Wasser als andere Rohstoffe, und äies scheint eine Funktion des natürlichen Wassergehaltes der im Abbauverfahren gewonnenen Stoffe, so daß Stoffe mit einem relativ geringen natürlichen Wassergehalt zum Aufschlämmen weniger Wasser benötigen als Stoffe mit einem hohen Wassergehalt. Tatsächlich , ist dann, wenn der Wassergehalt der aufzuschlämmenden Stoffe genügend niedrig ist, bei diesen Stoffen oft eine bessere Eignung für das Trockenröstverfahren oder für das Halbtrocken-Röstverfahren gegeben, so daß diese nicht mehr in den Bereich dieser Erfindung fallen. Der Feststoffanteil im Abwasserschlamm, der als Aufschlämm-Medium verwendet wird, läßt sich bis zu einem gewissen Grad durch Verdünnen mit Wasser einstellen, d.h. durch zusätzliches Zugeben

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von Wasser in den Aufschlämmprozeß. Es ist festgestellt worden, daß, dann, wenn bei Gleichbleiben der anderen Stoffe die Abwasserschlämme oder die verdünnten Abwasserschlämme einen Feststoffanteil von 1 bis 5 $ und vorzugsweise von 2 bis 3 ^c/o Gewichtsteilen haben, diese Schlämmen für die Verwendung in dem Verfahren dieser Erfindung besonders geeignet sind. Das Wasser, das für die Verdünnung des Abwasserschlammes Verwendung findet kann gewöhnliches Wasser sein, daß zum Aufschlämmen eingesetzt wird, oder aber gereinigtes Abwasser aus einer Abwasser-Kläranlage. In alternativer Weise kann aber auch teilweise entwässerter Abwasserschlamm,d.h_o ein Abwasserschlamm mit einem Feststoffgehalt von bis zu 10 9° Gewichtsteile der Aufsqhlämmanlage zugeführt werden und dann vor Ort in der AufSchlämmanlage verdünnt werden, beispielsweise,wie zuvor erwähnt, mit gereinigten Abwasser, damit der Abwasserschlamm auf den gewünschten Feststoffgehalt eingestellt wird«

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß bei der Druchführung des Verfahrens dieser Erfindung für den Röstvorgang zusätzlicher Brennstoff erforderlich sein könnte, besonders dann, wenn eine Abwasserschlamm-Schlämme mit einem relativ hohen Feststoffgehalt eingesetzt wird, oder aber wenn Stoffe mit einem geringem Wassergehalt verwendet werden. Man sollte jeoch daran denken, daß diese zusätzliche Erhöhung im Brennstoffverbrauch noch klein ist im Vergleich mit dem Brennstoffbedarf oder gesamten Energiebedarf für eine vollständige Entwässerung und

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Verbrennung der Abwasserschlämme in einem separaten Verfahren. Anders ausgedrückt: der mit dieser Erfindung geschaffene Prozeß verwendet die Energie, die sonst zum Verdampften von relativ wenig Wasser aus dein Abwasserschlamm verschleudert würde. Wird das mit der Erfindung geschaffene Verfahren als ein Gesamtverfahren betrachtet, so bringt dieses Verfahren beträchtliche Einsparungen gegenüber der separaten Entwässerung und Verbrennung von Abwasserschlamm oder gegenüber einer ander&n Verwendung und Verwertung des Abwasserschlammes und dem Rösten von röstfähigen Stoffen unter Verwendung von relativ reinem Wasser als Aufschlämm-Medium in dem Xaßrostverfahren. Es ist jedoch keineswegs irsnor der Fall, daß zur Durchführung des mit der Erfindung geschaffenen Verfahrens

ein erhöhter Brennstoffverbrauch für den eigentlichen Rostvorgang erforderlich ist, daß aber bedeutet, daß der Ersatz des gesamten Wassers oder eines Teil des Schlämnianwassers durch Abwasserschlamm nicht mit einer Gesamtsteigerung des Brennstoffverbrauches verbunden ist β Das liegt in der Tatsache begründet, daß der Abwasserschlamm selber einen Brennstoffwert hat, d_oh. die brennbaren (organischen) Bestandteile des Abwasserschlammes verbrennen im Röstofen und geben iJärme ab.

Das wird durch Tests belegt für die Verwendung von Abwasserschlamm als Aufschlämra-Medium beim Aufschlämmen von Kreide und Ton für die Herstellung von Portlandzement.

Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in

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Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (del* ^ in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutertt. Die Zeichnung zeigt iii:-

Fig. 1 Ein Kennlinien-Diagramm, in dem Fließspannung (YS,in der Einheit dynes/cm ) gegen den Feuchtigkeitsanteil (MC,in der Einheit 56 Gewichtsteile) eingetragen ist, und zwar für Tonschlämmen, die zu 100 ⁰Jo aus Wasser hergestellt sind (Kennlinie A) , ein Gemisch aus 75 i° Abwasserschlamm und 25 °jo Wasser aufweisen (Kennlinie Β) und bei denen zu 100 % Abwasserschlamm verwendet worden ist (Kennlinie C).

Fig. 2 Ein Kennlinien-Diagramm, in dem die plastische Viskosität (PV, in der Einheit poise) gegen den Feuchtigkeitsgehalt (MC, in der Einheit % Gewichtsteile) eingetragen ist, und zwar für Tonschlämmen, die zu 100 °/o mit Wasser hergestellt sind (Kennline A), die unter Verwendung eines Gemisches aus 75 % Abwasserschlamm und 25 °/o Wasser hergestellt sind (Kennlinie Β) und hergestellt worden sind unter Verwendung von 100 ⁰Jo Abwasserschlamm (Kennlinie C).

Fig. 3 Ein Kennlinien-Diagramm, in dem die Fließ-

spannung (YS, in der Einheit dynes/cm ) gegen den Feuchtigkeitsgehalt (MC, in der Einheit io Gewichtsteile) eingetragen ist, und zwar für Ton/Kreide-Schlämmen, die unter Verwendung von 100 ¹JJo Wasser (Kennlinie A)

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hergestellt worden sind, und unter Verwendung von 100 °/o Wasserschlamm (Kennlinie B) „

Fig. 4 Ein Kennlinien-Diagramm, in dem die plastische Viskosität (FV, in der Einheit poise) gegen den Feuchtigkeitsgehalt (MC, in der Einheit fc Gewichtsteile eingetragen ist, und zwar für Ton/Kreide-Schlämmen, die hergestellt worden sind unter Verwendung von 100 % Wasser (Kennlinie Α) und 100 °fo Abwasserschlamm (Kennlinie Β)

Fig, 5 EdLn Kennlinien-Diagramm, in dem die geschätzte zusätzliche Heizleistung des Ofens (H, in der Einheit kcal/kg Klinker) gegexi den Feuchtigkeitsgehalt (MC, in der Einheit °/o Gewichtsteile) der Schlämme* jeweils fiär den Fall eingetragen ist, in dem 100 °/o Abwasserschlamm verwendet worden ist (Kennlinie Α) und in dem ein Gemisch aus 50 °/o Abwasserschlamm und 50 $> Wasser verwendet worden ist (Kennlinie Β)_β

Fig. 6 Ein Kennlinien-Diagramm, in dem der zusätzliche Brennstoffverbrauch des Ofens (H, in der Einheitkcal/kg Klinker) eingetragen ist, und zwar im Vergleich mit einer Schlämme deren Feuchtigkeitsgehalt 35 $ beträgt und mit Wasser aufbereitet worden ist, gegen den Feuchtigkeitsgehalt (MC, in der Einheit ⁰Jo Gewichtsteile) für Schlämmen,die mit 100 % Wasser (Kennlinie A) und mit 100 ⁰Jo Abwasserschlamm (Sennlinie Β) hergestellt worden sind.

Fig„ 7 Ein Kennlinien-Diagramm, in dem die Kombinationstemperatur (CT,in der Einheit °c) gegen

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den Kalksärrigungsfakror (LSF, in der Ein— hfvLr. "4 V ^da^rsrXTi^ctn -Ii;--. 'uiii- -^rar; ^"ic '{arterial, das ohne Abwasserschlamm aufbereitet worden ist ( Kennlinie A) , mit einem Schlamm zusatz, dessen Feuchtigkeit 30 ⁰Jo beträgt, (Kennlinie B) und mit einem Schlammzusatz, dessen Feuchtigkeitsgehalt bis zu 50 $ beträgt (Kennlinie C) .

Bei den Tests, die durchgeführt worden sind, wurde Abwasserschlamm aus dem Erith Abwasser-Klärwerk verwendet. Der Feststoffanteil betrug 2.8 $. Die Analyse zeigt die in Tabelle I angeführten Ferte.

Feststoffanalyse an einer. Probe von verarbeitetem Abwasserschlamm

TABELLE I

Feststoffanteil in der eingereichten Probe 2.8 °jo

Schlamm (durch Flüssigkeitsverdampfung) getrocknet

Aschegehalt bei 800°C 29,76 #

¹¹ " 1000°C 28.8 #

" " 1500^OC 27.2 io

Heizwert (oberer) 4860 kcal/kg

Flüchtige Bestandteile bei 900⁰C 58.7 #

Zündverlust bei 900°C 71.0 °fo

P₂O₅ 4.5 56

SO₀ 0.03 # j

Ci₂ 0.47 #

K₂O 0.66 %

Na₂O Ο.65 #

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Eine Feststoffprobe wurde bei 1000°C zu Asche verbrannt, die Asche wurde analysiert. Die Analysenwerte in Tabelle 2 eingetragen.

TABELLE II Aschen-Analyse (Veraschung des Schlammes bei 1000 c)_o

SiO	2	2
Al	Fe2	Ο«
P2O	3
CaO	°3
TiO	5
MgO
κ2ο	2
Na
0

31.4	*
10.7
5.8
1.5.7
2 3.9	+
1.2
3.9	1°
1.8
2.2

Die aus dem Abwasserschlamm ausgefilterte Flüssigkeit wurde analysiert auf Kalziumkarbonat, Sulfat, Chlorid und Alkalien. Die Werte werden in nachstehender Tabelle III wiedergegeben.

TABELLE III FiItrat-Analyse

pH-Vert 8.4

CaCOo ; 290 ppm

SO₃ 35 ppm

Cl 180 ppm

K₂O ■ 136 ppm

Na₂O I60 ppm

Die Rohstoffe für die Zementherstellung bestanden aus Cretaceous Upper Chalk (Kreide) und Eocene London-Ton. Beide Rohstoffe waren relativ weich und hatten einen Abbau-Feuchtigkeitsgehalt von 22 #;sie konnten in ¥asch-

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In der Mischung betrugen die ungefähren Gewichtsprozente von Kreide und Ton jeweils 8396 und I7 56.

Bei der großtechnischen Herstellung von Zement aus diesen Rohstoffen, wird die Tonschlämme im allgemeinen auf einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 6O bis 63 % eingestellt. Beim zermahlen mit Kreide bringt diese Schlämme eine Ofencharge mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 38.5 - ^O $. Während der Kreidemahlstufe wurden keine bedeutende Wassermengen zugegeben, und die Feuchtigkeit der Ofencharge ist eine direkte Funktion des im Ton enthaltenen Feuchtigkeitsgehaltes. Somit muß aus Gründen der Brennstoff-Wirtschaftlichkeit die Feuchtigkeit der Tonschlämme bei der Herstellung und beim Pumpen so niedrig wie möglich gehalten werden.

Die Auswirkungen des Ersetzens des gesamten Wassers oder eines Teileä des Wasser für die Herstellung der Tonschlämme wurden wie folgt untersucht und erforscht:-

1) Verhältnis zwischen Fließspannung und plastischer Viskosität bei Wassergehalt in. der Tonschlämme.

2) Verhältnis zwischen Fließspannung und plastischer Viskosität bei Wassergehalt in der Ofencharge.

3) Auswirkung der Scherkraft auf die Tonschlämme.

Die zu testenden Schlämmenproben wurden hergestellt durch Zerkleinern von 1000 g Rohstoffe mit der Schlämmenflüssigkeit in einer Kugelmühle_β Die Testschlämmen hatten einen Feuchtigkeitsgehalt von 55 $ für den Ton und von 37 °fa für die Ofencharge. Der Feuchtigkeitsgehalt erhöhte sich weiter durch ein folgendes Vermischen mit mehr Schlämmenflüssigkeit, um eine Messung über einen Bereich des Feuchtigkeitsgehaltes zu ermög-

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lichen«

Bei den Tests wurde als Aufschlämmflüssigkeit 100 ^o Abwasserschlamm verwendet, 100 °/o normales Tongrutenwasser sowie ein Gemisch aus 75 ⁰Jo Abwasserschlamm und 25 $ Wasser. Da die Rohstoffe einen Abbau-Feuchtigkeits gehalt haben, der bemerkenswert ist, resultiert der Feuchtigkeitsgehalt in der Schlämme aus beidem, aus der Schlämmenflüssigkeit und aus dem eingeschlossenem Wasser. Hat beispielsweise eine Tonschlämme, die zu 100 ⁰Jo aus Abwasserschlamm hergestellt worden ist, eine Gesamtfeuchtigkeit von 60 $, dann sind 49 $> davon Wasser aus dem Abwasserschlamm und 11 $ davon Wasser, das in den Rohstoffen vorhanden ist. Der Feststoff anteil von Schlämmen, die unter Verwendung von Abwasserschlamm hergestellt werden, setzt sich zusammen aus dem Feststoffanteil des Abwasserschlammes und dem Feststoffanteilen der Rohmaterialien. Bei dem vorerwähnten Beispiel setzt sich der Feststoffanteil van 40 $ zusammen aus 38.5 °fa Ton und aus 1.5 °fo Schlammfeststoffen.

Die Resultate der Viskosimeter-Messungen am Tonschlämmen und an den fertigen Ofenschlämmen werden jeweils mit Fig. 1, Fig. 2, Fig_e 3 und Fig. h der Zeichnung dargestellt und wiedergegeben. Schlämmen aus Zementausgangsstoffen verhalten sich wie Nicht-Newt ons ehe Flüssigkeiten (Bingham plastics),und ihre Fließeigenschaften werden mit den Begriffen Fließspannung und plastische Viskosität gekennzeichnet. Die Fließspannung hat eine größere Bedeutung für die Pumpfähigkeit als die plastische Viskosität, in allen Fällen jedoch liegen beide Faktoren bei einem gegebenen Feuchtigkeits-

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gehalt bei allen Schlämmen, auf Abschlammbasis etwas höher, als dies bei norr an Schlämmen der* Fall ist» Allgemein kann gesagt werden, die Schlämmen auf der Basis von Abwasserschlamm erscheinen dicker, als die Schlämmen normaler Art. Es ist somit ein etwas höherer Feuchtigkeitsgehalt erforderlich,wenn Schlämmen auf der Basis von Abwasserschlamm verarbeitet werden sollen. Die Feuchtigkeit für die Ofenchargenschlämme müßte wahrscheinlich um rund 1$ bis 40$ erhöht werden.

_λ Eine geringfügige Anomalie wurde bei Tonschlämmen festgestellt, die zu 75 % aus Abwasserschlamm hergestellt worden waren, und zwar waren die Fließspannungen und die plastischen Viskositäten höher als bei Schlämmen, die unter Vervendung von 100 ^c/i Abwasserschlamm hergestellt worden waren. Die Diskrepanzen zwischen den beiden Resultaten waren nicht groß und entsprachen der Feststellung beim Vergleich von verschiedenen Proben von Tonschlämmen, die unter Verwendung von normalem ¥asser hergestellt worden waren«

Die Normalschlämmen dieser Rohstoffe verdicken sich, (d.h. sie sind dehnbar) bei dem Einsetzen von Scherkräften, die beim Mischen und beim Pumpen aufkommen. Die größte Wirkung ist bei Tonschlämmen zu erkennen. Tests an Tonschlämmen, die aus Abwasserschlamm und aus normalen Wasser hergestellt worden waren, wurden durchgeführt. Dabei wurden die Schlämmen für die Dauer von 15.5 Minuten mit etw I7OOO U/min, gerührt, erst dann wurden die Fließspannungen und die plastische Viskositäten bestimmt. Die Ergebnisse in Tabelle V bestätigen, daß für die praktische Anwendung von

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Abwasserschlamm irgendwie höhere Feuchtigkeitsanteile erforderlich sein würden,

TABELLE V Auswirkungen beim Rühren von Tonschlämmen mit 1700 U/min

für die Dauer von 15»5 Minuten

Normales Wasser

100 io Abwasserschlamm

Feuchtigkeirsgehalt $> 60.5

63.0

60.5

63.0

ießspannung o dynes/cm	Vor dem Rühren	150	70	*	0.1	230	l4o
Vor dem Rühren	Nach dem Rühren	570	?50		0.2	680	380
Nach dem Rühren
Plastische Viskosität
Poise	0.2	0.5	0.3
0.4	0.6	0.35

Der Heizwert des getrockneten Abwasserschlammes wurde mit 4860 kcal/kg bestimmt, (in diesem Zusammenhang wird auf Tabelle I verwiesen). Das steht für einen hohen Anteil an brennbaren Bestandteilen im getrockneten Abwasserschlamm,, ( Auf der Basis,daß die Trockenasche aus Kohle einen Heizwert von- rund 8 000 kcal/kg hat, wird der Anteil an brennbaren Bestandteilen grob auf 60 $ geschätzt)· Damit aber erhält der Ofen durch Zuschlagen von Abwasserschlamm zur Ofenchargen-Schlämme eine zusätzliche Heizquelle·

Die zuführungsseitige Brennstoffzufuhr zum Ofen kann nicht immer vollständig verbrannt werden, damit läßt sich auch der volle Heizwert nicht realisieren. Das Ausmaß der unvollständigen Verbrennung von Brennstoff hängt von den Ofenbedingungen und von der Art und leichtflüchtigkeit der Brennstoffe ab In dem getrocknetem Abwasserschlamm sind leichtflüchtige Bestandteile mit 58.5 # bestimmt worden« Und diese leichtflüchtigen Stoffe wären im wesent-

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lichen der brennbare Bestandteil, Da ein beträchtlicher Anteil dieser volatilen Stoffe wahrscheinlich, am zufünrungsseitigen Ende des Röstofens entfernt wird, ist es unwahrscheinlich, daß sie vollständig verbrennen. In den nachstehend gegebenen Schätzungen wird der wirksame Heizwert des AbwasserSchlammes mit 6O io des gemessenen Heizwertes, d,h_e mit 2900 kcal/kg angenommen. (Es mag sehr wohl sein, daß diese Heizwert-Annahme pessimistisch ist, insbesondere im Hinblick auf die innige Zumischung und/oder Adsorption der SChlammlösung mit dem Ton oder mit der Kreide).

Der Färmezugang durch Ersetzen des Schlämmenwassers durch entweder eine Mischung aus 50 % Abwasserschlamm und 50 % Wasser oder durch. 100 % Abwasserschlamm ist berechnet worden, ¥eil der Brennstoffverbrauch des Röstofens für gewöhnlich in der Einheit kcal/kg Klinker angegeben wird, ist der ¥ärmezugang über den Abwasserschlamm unter Zugrundelegung der gleichen Einheit und unter Annahme eines Faktors Trockenpulver zu Klinker von l_a 55 berechnet worden,, Die Schätzungen für den mittleren Wassergehalt von 22 % in den Abbau-Rohstoffen sind indie Kennlinien von Fig. 5 eingetragen»

Fig. 6 zeigt nun, welche Auswirkungen ein Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 35 $ hex aus Wasser hergesieLlten Schlämmen auf den Brennstoffverbrauch des Ofens haben kann. Ein Vergleich mit Schlämmen auf der Basis von 100 io Abwasserschlamm ist gemacht worden. Die Kennlinie für eine Schlämme auf der Basis von 50 % Abwasserschlamm und 50 /έ Wasser liegt-zwischen den beiden

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dargestellten Kennlinien« (in Pig. 5 und Fig 6 ist die Tatsache berücksichtigt, daß bei einer gegebenen Schlämmen-Feuchtigkeit der Prozentsatz der Rohstoffe für die Klinkerbildung in der Schlämae anders ist bei Schlämmen auf der Basis von Abwasserschlamm, und zwar wegen des Vorhandenseins von Feststoffen in diesem Abwasserschlamm; es wird angenommen ,daß der Aschegehalt des Abwasser Schlammes zur Klinkerbildung beiträgt)·

Eine Untersuchung von Fig. 5 und Fig, 6 zeigt, daß dann, venn 100 ⁰Jo Abwasserschlamm zur Herstellung von Schlämmen verwendet werden, sich der Feuchtigkeitsgehalt der Schlämme um 2 % erhöhen kann, ohne daß es zu einem erhöhten Brennstoffverbrauch im Ofen kommt. Bei einer Zugabe ,von 50 °/o Abwasserschlamm würde jede Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes über rund 1 % zu einem höheren Brennstoffverbrauch führen.

Damit aber führt; die Auswirkung der Brennstoffe im Abwasserschlamm zu einer geschätzten Einsparung von insgesamt 30 kcal/kg Brennstoff, (das sind 2 ^cjo des gesamten Brennstoffverbrauches), und dies trotz des durch Abwasserschlamm ersetzten Schlämmenwassers, die mit einer ausgewiesenen Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes in der Ofenchargen-Schlämme von 39 ⁰Jo bis hO ti verbunden ist.

Unter Verwendung der vorerwähnten Bestandteile sind Labortests durchgeführt worden, um die Kombinationstempera türen der Mischungen mit zwei 'Werten des Abwasserzuschlages zu bestimmen.

Der andere Bestandteil in der Mischung war pulver!-

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ein Gemenge, dessen chemische Analyse ziemlich durchschnittlich ist. Die Flugasche wurde zugegeben, damit die Asche simuliert wird, die vom Kohlenfeuer in den Ofen gelangte.

Die Kombinationsmischungen bei einer anfänglichen Schlätnmen-Feuchtigkeit von 50 °/o wurden hergestellt durch vermengen der geeigneten Bestandteile mit einem sehr schnellen Rührgerät, woraufhin dann die Schlämme auf einer Heizplatte langsam getrocknet wurde, bis daß ein verbliebener Teig zu Pillen gerollt werden konnte. Einer Serie wurde kein Abwasserschlamm zugeschlagen, sodaß die Schlämme mit reinem Fässer hergestellt wurde. Bei einer zweiten Serie wurden 30 $ der Feuchtigkeit als Abwasserschlamm zugegeben, während in einer dritten Serie die gesamte Feuchtigkeit als Abwasserschlamm zugegeben worden war. Ein Feuchtigkeitsgehalt von 50 $ wurde gewählt, um die höchste Dosierung von Abwasserschlamm, die in der praktischen Verwendung aufkommen könnte, zu simulieren. Die Resultate der Kombinationsuntersuchungen sind mit Tabelle VIII wiedergegeben, während die Auswirkung des Kalksättigungsfaktors auf die Kombinationstemperatur Fig. entnommen werden kann.

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COPY

TABELLE VIII

Kombinations-Untersuchung	j	48.95	φ	Teilweise zusatz M3	•	49.18	Schlamm- M4	■ w	VOLLER zusatz M5	Schlamm- Mo
Mischung Ohne Schlammzu satz M1 M2	1.05	0.39
Proportionen 0Jo	keiner	30.60	48.98		49.11	48.7
Rohzufuhr (getrocknet) 49.4	.50.0	19.83	0.59	0.18	0.59
Plugasche (getrocknet) 0.6			30.60	50.71	50.71
A.bwas s er s chlamm (wie angeliefert) keiner		19.83	keines	keines
Wasser 50.0
Kombinations-
Temperatur C

2 <jo freier Kalk l400 freier Kalk 1450

1365
(1375)*

1415
(1425)*

i4i5 1475

l4O5

146 0

1420

1485

*Kombinationstemperaturen in Klammern geschätzt für den Fall, daß Klinker-S/R auf 2.7 erhöht wird.

Vie aus Tabelle 8 zu erkennen ist, und zwar über den gesamten„Bsreich der chemischen Parameter, dann wird, wenn der Abwasserschlamm die ganze Feuchtigkeit in der Schlämme ersetzt und andere Faktoren nicht geändert .werden, der Kaisättigungsfaktor um 2 % gesenkt

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1445

Klinker-Analyse	22.1	22.6	22.0·.	22.0	21.9	22.4
SiO2	5.6	6.0	5.5	5.7	5.5	5.7
Al2O3	2.5	2.6	2.5	2.5	2.5	2,6
- 2°3	0.17	0.17	0.29	0.29	0.36	0.36
P2O5	66.9	66.2	67.2	66.8	67.Ο	66.4
CaO	1.2	1.2	1.2	1.3	1.2	1.3
MgO	95.3	91.7	96.2	95.3	96.3	93.2
LSF .	2.73	2.63	2.75	2.68	2.74	2.70
S/R	2.24	2.31	2.20	2.28	2.20	2e19
a/p

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und der Anteil von P₂ ⁰C ^{im Klinker} u™ rund 0.2 erhöht, wohingegen das Kieselerde-Verhältnis, das Alumina-Yerhaltiiis sowie die Kombinations tempera tür alle spürbar konstant bleiben. Unter der Voraussetzung, daß der PpO -Anteil im Klinker 0,5 # nicht überschreitet, hat wahrscheinlich keine dieser Veränderungen einen bedeutenden Einfluß auf die Qualität. Werden die Mischungsverhältnisse jedoch derart eingestellt, daß der Kalksättigungsfaktor bei der Zugabe von Abwasserschlamm konstant bleibt, dann wird die Kombinationstemperatur um ungefähr 10°C erhöht. In der Praxis bleibt eine derart geringfügige Änderung in der Kombinationstemperatur wahrscheinlich unentdeckt.

Anhand der vorerwähnten Tes^s lassen sich die nachstehend angeführten Schlußfolgerungen ziehen.

Dadurch, daß ein Teil des Schlämmenwassers oder das gesamte Schlämmenwassers, daß während der Zementherstellung zur Herstellung der Rohstoffschlämmen aus der spezifizierten Kreide und dem spezifizierten Ton verwendet wird, durch den wärmebehandelten Abwasserschlamm ersetzt wird, wird allgemein eine Verdickung der Schlämmen verursacht, wobei jedoch der Verdickungsgrad der Tonschlämme als auch der Ofenchargen-Schlämme relativ gering war. Ein Ersatz von 75 % bis 100 $ des Schlämmenwassers durch Abwasserschlamm würde wahrscheinlich dazu führen, daß die Ofenchargen-Schlämme in der Feuchtigkeit um rund 1 ^ _nur erhöht werden müßte«

Was den getesteten Abwasserschlamm betrifft, so enthielt er in seinen Feststoffen eine beträchtliche Menge an Brennstoffen. Der Einsatz einer Schlämme auf

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der Basis von 50 ⁰Jo Abwasserschlamm würfle eine zusätzliche Heizleistung von 20 kcal/kg Klinker einbringen, was zum Auffangen der um 1 "jo erhöhten Feuchtigkeit in der Schlämme genügen würde. Eine Schlämme auf der Basis von 100 $ Abwasserschlamm würde diese zusätzliche Heizleistung nahezu verdoppeln, was wiederum zum Auffangen eines um 2 $ erhöhten Feuchtigkeitsgehaltes in der Schlämme genügen würde. (Bei diesen zusätzlich eingebrachten Heizleistungswerten wird eine tatsächliche Verbrennung der Brennstoffe von 609ε angenommen)_#

Die wesentlichen Änderungen in der Klinkerzusammensetzung, die durch die Verwendung des getesteten Abwasserschlammes herbeigeführt wurden, wären eine Verringerung des Kalksättigungsfaktors um max. 2 "fo und eine Erhöhung des P₂0^-Gehaltes um maximal 0.2 $. Die zuerst erwähnte Veränderung läßt sich dadurch leicht korrigieren, daß das Verhältnis von Kreide zu Ton vergrößert wird, mit dem Resultat, daß der Wassergehalt der Schlämme verringert werden kann. Die zuletzt erwähnte Veränderung führt wahrscheinlich nur dann zu Konsequenzen, wenn der Anteil an P-O. den ¥ert von 0.5 io nicht überschreitet. Andere Faktoren wurden bemerkenswert konstant bleiben.

Ähnliche Tests wurden durchgeführt mit Kreide aus der mittleren Kreideformation und Jura-Ton als Roh-, stoffen mit einem Abbau-Feuchtigskeitsgehalt von 8 $ Gewichtsteilen im Vergleich zu den früher erwähnten Rohstoffen, deren Abbaufeuchtigkeit 22 °fo betrug« Diese an zweiter Stelle genommenen Rohstoffe wären deshalb

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besser für ein Trockenverfahren oder ein Halbtrockenverfahren geeignet. Man hat festgestellt, daß,um entsprechend gleichwertige Viskositätseigenschaft zu erzielen mit einer Schlämme, die aus gewöhnlichen lasser aufbereitet worden ist, der Fassergehalt einer Schlämme auf der Basis von 100 /6 Abwasserschlamm eine erhöhte Feuchtigkeit um 6 bis 8 $ haben würde, und dies bei einer gleichzeitigen Erhöhung des Energiebedarfs. Sogar in diesem Fall würde insgsamt Energie eingespart werden mit dem durch diese Erfindung geschaffenen Verfahren, wenn damit die separate Abwasserschlammverwertung und Zementherstellungsvorgänge verglichen werden.

Erwähnenswert ist, daß das Filtrat aus dem Abwasserschlamm, d.h. die Trägerf IUs¹Sigkeit, die in dem Verfahren dieser Erfindung verwendet wird, einen alkalischen pH-¥ert hat und deshalb zum Neutralisieren sauerer Verunreinigungen im Brennstoff und in den Abgasen herangezogen werden kann, beispielsweise zur Neutralisierung von Schwefeldioxyd.

Für die Herstellung einer Tonne Zement ist grob überschlagen die Verwendung von einer Tonne Wasser erforderlich. Veil ein Teil dieses Wassers bereits in den eingesetzten Rohstoffen vorhanden ist, kann gesagt werden, daß bei der Herstellung von einer Tonne Zement ungefähr 0.6 - 0.7 Tonnen an zusätzlichem Wasser erforderlich sind. Damit aber würde der Wasserverbrauch eines Zementwerkes mit einer Tageskapazität von 10 000 Tonnen Zement bei 6000 bis 7000 Tonnen Wasser liegen. Würde dieses voll aus dem Abwasserschlamm gedeckt werden, dann würde dies einer Abwasserschlammproduktion

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eines Abwasser-Klärwerkes für eine Bevölkerung von 3»5 millionen Menschen entsprechen. Anders ausgedrückt: es ist zu erkennen der Bedarf der Zementherstellung und die Abwasserbeseitigungsprobleme in dichtbesiedelten Gebieten die gleiche Größenordnung haben. Das aber bedeutet, daß durch den Einsatz des mit dieser Erfindung geschaffenen Verfahrens, der in einem Gebiet mit großer Bevölkerungsdichte anfallende Abwasserschlamm von der Zementindustrie aufgenommen werden kann, und zwar zu einem großen Teil in einem Maßstabe der der Bevölkerung des durch das Klärwerk bedienten Bereiches entspricht .

In vielen Gebieten, insbesondere in Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte, ist Wasser genügender Reinheit für Zementherstellungsvorgänge sehr gesucht. Diese Erfindung jedoch zeigt einen Weg, durch den zumindest ein Teil des Wasserbedarfs durch Verwendung von Abfallprodukten, nämlich Abwasserschlamm, gewonnen werden kann. In manchen Fällen der Zemenhersteilung,wo Wasser knapp ist, war es notwendig Wasser zu verwenden , das nicht ganz die gewünschten Eigenschaften hat, beispielsweise Wasser mit einem zu hohe Chloridgehalt· Als Resultat der Verwendung solchen Wassers mit hohem Chloridgehalt als Schlämmenwasser, hat der von den Staubabscheidern ausgefällte Staub auch einen hohen Chloridgehalt, da in der Praxis Chlorid in frühem Stadium des im Ofen durchgeführten Röstverfahrenszu Gas wird und mit dem Staub und den Abgasen ausgeblasen wird. Der hohe Chloridanteil im Gas kann die Staubabscheider überlasten oder verursachen, daß der Staub eine hohe Chloridkonzen-

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aufweist« Dieser· Staub kanu nicht dem Röstvorgang wieder zugeführt werden und muß deshalb auf andere ¥eise verwertet werden, beispielsweise durch Abkippen. Der abgekippte Staub ist ein wirtschaftlicher Verlust, weil die Herstellung von einer Tonne Staub genau so viel kostet wie die Herstellung des Endproduktes. Darüber hinaus kann der Staub selber zur Umweltverschmutzung wegen seines hohen Chloridgehaltes beitragen.

Nun sei auf Fig. 8 und Fig. 9 der Zeichnung verwiesen, wobei Fig. 8 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführung des Verfahrens nach dieser Erfindung erläutert, und zwar für die Herstellung von Zement. Fig. 9 zeigt demgegenüber eine modifizierte und geänderte Ausführung der Mischstufen 10 und 11.

Der Abwasserschlamm wird -(seine Herkunft ist nicht dargestellt) einer jeden der Mischstufen 10 und 11 jeweils über die Leitungen 10a und 11a zugeführt. In der Mischstufe 10 wird der Abwasserschlamm mit Kreide vermischt _r (die durch die Leitung 10b von einem nicht dargestellten Ausgangsort aus zugeführt wird) . In der Mischstufe 10 wird die Kreide schlämme hergestellt. In der Mischstufe 11 wird der behandeltet Abwasserschlamm, (dieser wird über die Leitung lla zugeführt), zur Herbeiführung einer Tonschlämme mit Ton vermischt. Sodann werden Kreideschlämme und Tonschlämme miteinander vermischt, wobei eine Ofenschlämme entsteht,die ungefähr 40 56 Gewichtsteile Wasser enthält. Diese Zem ent schlämme wird über die Leitung 12a dem Ofen zugeführt, der als Drehrohrofen 12 ausgeführt ist. In die-

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sem Ofen 12 wird das Wasser verdampft und durch Reaktion von Ton mit Kreide der Klinker hergestellt. Dem Ofen wird Brennstoff zugeführt. Vom Ofen 12 aus wird der Klinker über die Leitung 15a einer Kühlanlage 15 zugeführt. Der gekühlte Klinker wird über die Leitung l6 einem Stampfgang 16 zugeleitet, dem über die Leitung l6b auch Gips zugeführt wird, damit das Zementprodukt hergestellt werden kann. Verbrennungsgase und Staub werden vom Drehrohrofen ausgeblasen und über die Leitung 13a in die Staubabscheider 13 geleitet, in denen der Staub von den Gasen getrennt wird. Der Staub wird über die Leitung 13b wieder in den Ofen zurückgeführt. Die staubfreien Gase werden durch den Kamin lh in die Atmosphäre ausgeblasen.

Bei der mit Fig. 9 dargestellten geänderten und modifizierten Ausführung, wird der Abwasserschlamm über eine Leitung 11a der Mischstation 11 zugeführt und dort mit dem Ton, der über die Leitung 11b zugeführt wird, vermischt.! Die entstandene Schlämme wird zur

Mischstation IO weitergeleitet und dort mit Kreide vermischt, die über die Leitung 10b zugeführt wird. Schließlich wird die fertige Schlämme über die Leitung 12a dem Ofen 12 zugeführt.

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Claims (3)

1. Coopers fSwindon) Ltd. Düsseldorf, den 15.3.IS"5

   Meine ARte NrT 3271a V/H"

   Patentansprüche: —

   ι 1_# Verfahren zur Verwertung von Abwasser schlämm. Dieses Verfahren

   dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzeloperationen gehören:- das Vermischen des Abwassersehlammes mit einem röstfähigen anorgannischen Material und, auf ¥usch mit Fässer zur Herstellung einer Schlämme; die Weiterleitung der Schlämme in einen Röstofen; das Rösten der Schlämme in diesem Ofen; schließlich auch das Abziehen des Röstproduktes aus dem Ofen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß sich das Material aus einem kieselsäurehaltigen Rohstoff und Kreide oder Kalk zusammensetzt, die zu Zement geröstet werden können.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Schlämme einen Feuchtigkeitsgehalt von 35 bis **5 $ Gewichtsteilen hat, vorzugsweise aber einen Feuchtigkeitsgehalt von 38 bis k2 % Gewichtsteilen.

   k» Verfahren riach irgendeinem der vorerwähnten Ansprüche,

   dadurch geke-nnzeichnet, daß der Abwasserschlamm einen Feststoffanteil von 1 bis 5 % Gewichts teilen hat, vorzugsweise aber von 2 bis 3 # Gewichtsteilen.

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