DE2647557C2

DE2647557C2 - Process for the production of a fertilizer from fresh sludge

Info

Publication number: DE2647557C2
Application number: DE2647557A
Authority: DE
Inventors: Heinz 4100 Duisburg Wittenschlaeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2647557B1; CH631952A5

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Düngemittels aus Frischschlamm, wobei der Frischschlamm zu einer krümeligen Konsistenz getrocknet und mit einem Stickstoffdüngemittel vermischt wird.The invention relates to the production of a fertilizer from fresh sludge, the fresh sludge to dried to a crumbly consistency and mixed with a nitrogen fertilizer.

Bei der Reinigung von Abwässern vorwiegend häuslicher Herkunft in einem Klärwerk fällt in der Vorkläranlage, in der biologischen Anlage und der Nachkläranlage Frischschlamm an, der, bezogen auf die Trockensubstanz, aus etwa 60 bis 70% organischen Stoffen und etwa 30 bis 40% mineralischen Stoffen besteht. Durch den hohen Anteil fäulnisfähiger und eine starke Geruchsbelästigung verursachender organischer Stoffe läßt sich der Frischschlamm nicht ohne weiteres für Düngezwecke verwenden, sondern wird in beheizten Faultürmen behandelt. Durch den meist mehrwöchigen Faulprozeß findet eine biologische Zersetzung unter Bildung von Methangas statt, welches als Brenngas Verwendung findet. Der angefaulte Schlamm, der als Faulschlamm bezeichnet wird, wird dann für Düngezwecke benutzt. Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, daß durch die Methanbildung ein großer Teil der organischen Substanz für Düngezwecke verlorengeht. Gegenüber Frischschlamm mit etwa 60 bis 70% organischen Stoffen enthält der Faulschlamm, bezogen auf die Trockensubstanz, nur noch etwa 40 bis 50% organische Stoffe, wobei er überwiegend einen Dauerhumus mit vorwiegend physikalischen Bodenverbesserungseigenschaften bildet. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Anlage- und Betriebskosten für die Faultürme sehr hoch sind. Beispielsweise kostet der Neubau eines Faulturmes für 150 000 Einwohnergleichwerte zur Zeit etwa 2 bis 3 Millionen DM. Schließlich erweist sich auch die lange Gärzeit von 3 bis 4 Wochen als nachteilig. Aus Versuchen ergab sich weiterhin, daß auch ein auf eine Restfeuchte von etwa 5—30% thermisch getrockneter Frischschlamm für Düngezwekke ungeeignet ist. Er läßt sich wegen des lästigen Eigengeruchs weder deponieren noch als Düngemittel in den Verkehr bringen. Auch entwickeln sich Schimmelpilze, welche das Material binden, verklumpen und verfilzen, so daß eine mechanische Ausbringung mit üblichen Streugeräten nicht möglich ist. Schließlich ist auch durch eine solche thermische Behandlung keine ausreichende Keimfreiheit erzielbar, oder bei höheren Behandlungstemperaturen beginnt bereits eine unerwünschte Verbrennung der organischen Substanz.When cleaning wastewater of predominantly domestic origin in a sewage treatment plant, the Primary treatment plant, in the biological plant and the post-treatment plant fresh sludge, which, based on the Dry matter, from about 60 to 70% organic substances and about 30 to 40% mineral substances consists. Due to the high proportion of putrefactive organic substances that cause a strong odor nuisance The fresh sludge cannot simply be used for fertilization purposes, but is instead used in heated materials Digestion towers treated. As a result of the putrefaction process, which usually lasts several weeks, biological decomposition takes place Formation of methane gas takes place, which is used as fuel gas. The rotten sludge that is known as Digested sludge is then used for fertilization purposes. However, this procedure has the Disadvantage that a large part of the organic matter is lost for fertilization purposes due to the formation of methane. Compared to fresh sludge with around 60 to 70% organic matter, digested sludge contains, related on the dry matter, only about 40 to 50% organic matter, whereby it is predominantly a permanent humus with predominantly physical soil improvement properties. There is another disadvantage in that the investment and operating costs for the digestion towers are very high. For example, the New construction of a digestion tank for 150,000 population equivalents, currently around 2 to 3 million DM. Finally The long fermentation time of 3 to 4 weeks also proves to be disadvantageous. Tests also showed that also fresh sludge thermally dried to a residual moisture of about 5–30% for fertilization purposes is unsuitable. Because of its unpleasant smell, it can neither be deposited nor used as a fertilizer put into circulation. Molds also develop, which bind and clump the material and matting, so that mechanical spreading with conventional spreaders is not possible. Finally is Even with such a thermal treatment no adequate sterility can be achieved, or in the case of higher Treatment temperatures, an undesired combustion of the organic substance already begins.

Zur Herstellung eines granulierten, humushaltigen Düngemittels aus wasserhaltigem vergorenem Faulschlamm oder unvergorenem Klärschlamm (Frischschlamm) ist bereits vorgeschlagen worden, den Klärschlamm zunächst mechanisch zu entwässern, dann mit anorganischen oder organischen Pflanznährstoffen, unter anderem auch mit Ammoniumnitrat zu vermischen und gleichzeitig oder anschließend durch Mischen zu granulieren. Abgesehen von dem niedrigen Anteil bis zu etwa 30% an organischer Substanz scheitert eine praktische Anwendung dieses Verfahrens bei einer Verarbeitung von Frischschlamm wegen der starken Geruchsbelästigung. Dies gilt auch für ein weiteres bekanntes Verfahren, bei dem Frischschlamm mit KalkFor the production of a granulated, humus-containing fertilizer from fermented digested sludge containing water or unfermented sewage sludge (fresh sludge) has already been proposed Dewatering sewage sludge first mechanically, then with inorganic or organic plant nutrients, among other things also to mix with ammonium nitrate and at the same time or afterwards by mixing to granulate. Apart from the low proportion of up to about 30% organic matter, one fails practical application of this method in a processing of fresh sludge because of the strong Odor nuisance. This also applies to another known method, in which fresh sludge with lime

ι ο versetzt und nach einer mechanischen Vorentwässerung und Abtötung der darin enthaltenen tierischen oder pflanzlichen Organismen getrocknet werden soll. Schließlich ist es auch bekannt, Faulschlamm mit Sand und Torf sowie wahlweise mit mineralischen Düngemitteln zu mischen und zu pressen.ι ο offset and after mechanical pre-drainage and killing the animal or plant organisms contained therein is to be dried. Finally, it is also known to use digested sludge with sand and peat and optionally with mineral fertilizers to mix and press.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Düngemittel aus getrocknetem Frischschlamm unter Zumischung von Stickstoffdüngemitteln kurzzeitig und preisgünstig herzustellen, welches keine belästigenden Gerüche bildet.In contrast, the invention is based on the object of providing a fertilizer from dried fresh sludge short-term and inexpensive to produce with the addition of nitrogen fertilizers, which none annoying smells.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by

daß als Stickstoffdüngemittel Harnstoff eingesetzt wird.that urea is used as a nitrogen fertilizer.

Durch das Zumischen von Harnstoff entstehtMixing in urea creates

kurzfristig ein für Düngezwecke geeignetes Produkt, welches weder zur Schimmelbildung neigt, noch zur Verfilzung und Verklumpung führt und in überraschender Weise auch keine belästigenden Gerüche entwikkelt. Der beigemischte Harnstoff wird durch die im Frischschlamm vorhandenen Bakterien schon nachIn the short term a product suitable for fertilization purposes, which neither tends to form nor to Matting and clumping leads and, surprisingly, no unpleasant odors develop. The added urea is already reduced by the bacteria present in the fresh sludge

jo wenigen Tagen in Ammoniumkarbonat umgewandelt:converted into ammonium carbonate in a few days:

CO(NH₂J₂ + 2 H₂O-(NH₄J₂CO₃ CO (NH ₂ J ₂ + 2 H ₂ O- (NH ₄ J ₂ CO ₃

Voraussetzung hierfür ist lediglich eine genügend hohe Feuchtigkeit sowie ein ausreichend hoher Anteil an organischen Stoffen. Beide Voraussetzungen liegen bei einem krümeligen Frischschlamm mit etwa 5—30% Restfeuchte und etwa 65 bis 70% organischer Substanz vor. Erforderlichenfalls kann bei zu niedrigen Feuchtigkeitswerten eine geeignete Menge Wasser zugegeben werden. Die beizumischende Menge an Harnstoff kann in Abhängigkeit von dem Stickstoffgehalt der organischen Substanz des Frischschlamms den düngetechnischen Anforderungen angepaßt werden und beträgt etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozente des auf eine Restfeuchte von etwa 5 bis 30% getrockneten Frischschlamms. Bedarfsweise können dem neuartigen Produkt auch mineralische Düngesalze, z. B. Kaliumsalze, zugemischt werden.
Da in dem fertigen Mischprodukt alle für den biologischen Umwandlungsprozeß der Harnsäure erforderlichen Stoffe vorhanden sind, ist eine sofortige Lagerung unter Luftabschluß, insbesondere eine Abfüllung in luftdichte Säcke oder Beutel möglich. Der Umwandlungsprozeß erfolgt dabei im Depot bzw. in der Verpackung und ist in wenigen Tagen abgeschlossen.The only prerequisite for this is a sufficiently high level of moisture and a sufficiently high proportion of organic substances. Both prerequisites are met with a crumbly fresh sludge with about 5-30% residual moisture and about 65 to 70% organic matter. If necessary, a suitable amount of water can be added if the humidity is too low. The amount of urea to be admixed can be adapted to the fertilization requirements depending on the nitrogen content of the organic substance of the fresh sludge and is approximately 0.5 to 5 percent by weight of the fresh sludge dried to a residual moisture of approximately 5 to 30%. If necessary, the new product can also contain mineral fertilizer salts, e.g. B. potassium salts are added.
Since all the substances required for the biological conversion process of uric acid are present in the finished mixed product, immediate storage in the absence of air, in particular filling in airtight sacks or bags, is possible. The conversion process takes place in the depot or in the packaging and is completed in a few days.

Das aus dem Harnstoff gebildete Ammoniumkarbonat wird bekanntlich von den Pflanzen noch nicht aufgenommen, sondern muß erst noch durch Bakterien in Nitrat umgewandelt werden. Dies geschieht bei Verwendung des erfindungsgemäß aufbereiteten Frischschlamms jedoch erst nach dem Ausbringen dieses Düngemittels, wobei das Ammoniumkarbonat durch die im Erdreich vorhandenen Nitrifikationsbakterien über die Nitritstufe zu Nitrat oxidiert wird:It is well known that the ammonium carbonate formed from urea is not yet produced by plants absorbed, but must first be converted into nitrate by bacteria. This happens at Use of the fresh sludge prepared according to the invention, however, only after it has been applied this fertilizer, whereby the ammonium carbonate by the nitrification bacteria present in the soil is oxidized to nitrate via the nitrite stage:

NH₄ ⁺-I-OH-NH₃-I-H₂O
2NH₃ + 3 O₂-2 HNO₂ + 2 H₂O
2HNO₂ + O₂-2 HNO₃ NH ₄ ⁺ -I-OH-NH ₃ -IH ₂ O
2NH ₃ + 3 O ₂ -2 HNO ₂ + 2 H ₂ O
2HNO ₂ + O ₂ -2 HNO ₃

Die optimalen biochemischen Reaktionsbedingungen liegen im alkalischen bis neutralen Bereich des Bodens, der gut durchlüftet sein solLThe optimal biochemical reaction conditions are in the alkaline to neutral range of the soil, which should be well ventilated

Da der erfindungsgemäß aufbereitete Frischschlamm durch die luftdichte Depotlagerung bzw. Verpackung in luftdichten Kunststoffsäcken oder -beuteln unter Sauerstoffmangel steht, wird die Nitrifikation bis zum Ausbringen dieses Düngemittels gehemmt Hierdurch bildet sich das für die Pflanzennahrung vorgesehene Nitrat in vorteilhafter Weise erst unmittelbar im Düngebereich und ohne Verlust durch Auswaschungen od. dgl. infolge großer Niederschläge. Dem Verbraucher kann daher ein sehr humusreiches und nährstoffhaltiges Düngemittel zur Verfügung gestellt werden. Für die Klärtechnik entsteht darüber hinaus ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil, da auf das Ausfaulen des anfallenden Schlamms verzichtet werden kann.Since the fresh sludge prepared according to the invention is due to the airtight depot storage or packaging in If the airtight plastic sacks or bags are under oxygen deficiency, the nitrification is reduced to The application of this fertilizer is inhibited. This creates what is intended for plant food Nitrate advantageously only immediately in the fertilizer area and without loss due to leaching or the like as a result of heavy rainfall. The consumer can therefore find a very humus-rich and nutrient-rich Fertilizers are made available. There is also a considerable amount for the sewage treatment technology economic advantage, since the sludge does not need to rotting.

example

1000 kg Frischschlamm mit einem Anteil von 100 kg Wasser wird mit 20 kg Harnstoff, 90 kg Kalisalz und 200 kg Wasser innig vermischt Das krümelige Mischprodukt enthält dann etwa 23% Wasser, etwa 2,8% Reinstickstoff (von dem etwa Ά auf den Harnstoff und etwa ³A auf die organische Substanz des Frischschlamms entfällt) sowie etwa 3,7% Kalium. Es wird nach dem Mischen in Kunststoffsäcke verpackt, in denen es bis zum Düngen verbleibt Je nach der Lagerdauer beträgt der Stickstoffverlust durch frei werdendes Ammoniak nur 1% des im Harnstoff enthaltenen Stickstoffs.1000 kg of fresh sludge with a proportion of 100 kg of water is intimately mixed with 20 kg of urea, 90 kg of potassium salt and 200 kg of water about ³ A is allotted to the organic substance of the fresh sludge) and about 3.7% potassium. After mixing, it is packed in plastic bags, in which it remains until fertilization. Depending on the storage period, the loss of nitrogen due to ammonia released is only 1% of the nitrogen contained in the urea.

Das Trocknen des Frischschlamms kann in Vertikaltrocknern, Trommeltrocknern od. dgl. im Heißluftstrom erfolgen.The fresh sludge can be dried in vertical dryers, drum dryers or the like in a stream of hot air take place.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of a fertilizer from fresh sludge, wobp · the fresh sludge to a crumbly consistency is dried and mixed with a nitrogen fertilizer, characterized in that the nitrogen fertilizer Urea uses.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture in the absence of air, especially in airtight sacks or bags.