DE2729277A1 - Verfahren zur behandlung von schlaemmen oder aschen, insbesondere von klaerschlamm oder klaerschlammaschen - Google Patents

Verfahren zur behandlung von schlaemmen oder aschen, insbesondere von klaerschlamm oder klaerschlammaschen

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DE2729277A1 DE19772729277 DE2729277A DE2729277A1 DE 2729277 A1 DE2729277 A1 DE 2729277A1 DE 19772729277 DE19772729277 DE 19772729277 DE 2729277 A DE2729277 A DE 2729277A DE 2729277 A1 DE2729277 A1 DE 2729277A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm oder Klärschlammaschen, der oder die für Pflanzen schlecht verfügbare mineralische Düngemittelkomponenten enthält.
Bei der Reinigung industrieller oder kommunaler Abwässer in Klaranlagen, beispielsweise der Reinigung organisch verunreinigter Abwässer nach dem Belebtschlammverfahren, fällt als ein Endprodukt ein Klärschlamm an, der in der Regel entweder verbrannt, eingedickt oder zusammen mit Hausmüll komocstiert wird. Der Wert dieser Klärschlämme als Düngemittel uird dadurch beeinträchtigt, daß die in ihm enthaltenen rrii^pralischen Düngemittelkomponenten, insbesondere die Phosphatverbindungen, wie Eisen-, Aluminium- oder Calciumphosphate, aufgrun ihrer chemischen Bindung für die Pflanzen als Düngemittel nicht voll verfügbar sind, d. h., die Pflanzen sind nur unvol lkorr.rnen in d Lage, diese mineralischen Düngemittelkomponenten aufzunehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es ermöglicht, aus Klärschlamm oder Klärschlanmaschcn hochwertige Düngemittel zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird erfindunqsgemäO dadurch gelöst, daß der Klärschlamm oder die Klärschlammasche in Gegenwart eines oder mehrerer Aufschluflmittel einer Hochtemperaturbehandlung unterzoqen j/ird, hei der die für Pflanzen nicht verfügbaren Düngerr.it telkomponenten in pf l&nzenverf ügbare umgewandelt werden.
Durch die orfindunqsgemäße Rehnndlunq des Klärschlammes oder dir l·'.! ;ir ;i:i. : ;»:-.fTi:ii;i:luj mit einem geeigneten Auf sch] ußr.'.i t tel ,welches mit der: fiji nif· l'f lan?i;ii nicht verfügbaren Dünqprci L t p] komponenten im Zuqe einer Hochtemperaturbehandlung chemisch derart reagiert, daß Substanzen entstehen, welche nunmehr für die Pflanzen als Dünqernittel verfügbar sind, gelingt es, aus wenig wertvollem Klärschlamm oder Klärschlammasche einen hochwertigen Dünger zu er zeugen.
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ORIGINAL INSPECTED
Im Hinblick auf die im Klärschlamm enthaltenen Phosphatverbindungen, wie z.B. die Eisen-, Calcium- und Aluminiumphosphate, eignen sich als Aufschlußmittel insbesondere Substanzen wie Na3CO3, CaO, Ca (OH)2/ MgO und MgSO4. Beispielsweise läßt sich bei der Verwendung von Na2CO, als Aufschlußmittel aus den schlecht pflanzenverfügbaren Eisen-, Calcium- und Aluminiumphosphaten das pflanzenverfügbare CaNaPO4 gewinnen. Bei Verwendung von MG-Salzen als Aufschlußmittel entsteht das gut pflanzenverfügbare Mg^ (PO4J2, während bei Verwendung von CaO als Aufschlußmittel gut pflanzenverfügbare Calciumsilicophosphate entstehen, da die Klärschlamme bzw. deren Aschen immer hohe Mengen SiO„ enthalten.
Der notwendige Zusatz dieser Aufschlußmittel schwankt stark in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Klärschlamms bzw. der Klärschlammasche und liegt in der Regel zwischen 5 und 40 % bezogen auf die Mischung. Beispielsweise erhält man bei Verwendung eines Klärschlammes mit 22 % Ges.-P2O1. in der Asche durch Zusatz von 2O % Soda einen Aufschlußgrad von 73 %; bei einem Schlamm hingegen mit einem P2O,--Gehalt von 8 % in der Asche genügen bereits 5,7 % Soda für einen Aufschlußgrad von 74 %.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl Klärschlamm als auch Klärschlammesehe der Hochtemperaturbehandlung in Gegenwart von Aufschlußmitteln zugeführt werden. Hierbei ist unter Klärschlammasche sowohl der bei der Klärschlammverbrennung als auch der bei der Klärschlammvergasung zur Erzeugung eines Brenngases anfallende feste Rückstand zu verstehen. Die Behandlung der Klärschlammasche kann in der Schmelze, vorzugsweise in einem sogenannten Schmelzkammerofen erfolgen, wobei der Stoffaustausch in der Schmelze höher ist als in der festen Phase, was zu einer Verkürzung der Reaktionszeiten führt.
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Es hat sich gezeigt, daß der Wirkungsgrad des Aufschlusses am größten ist bei Reaktionstemperaturen zwischen 600 und 1 400 0C, vorzugsweise zwischen 900 und 1 200 °C.
Die Hochtemperaturbehandlung des Klärschlammes oder der Klärschlammasche kann auch in anderen öfen, beispielsweise in Drehtrommelöfen, Drehrohröfen, Muffelofen oder Wirbelschichtöfen, durchgeführt werden.
Als besonders wirkungsvoll erweisst sich dabei die Behandlung . des Klärschlammes oder der Klärschlammasche in einem Wirbelschichtofen, in dem alle Reaktionspartner in einem stark turbulenten Bewegungszustand gehalten werden.Sowohl der Stoff- als auch der Wärmeübergang zwischen den Reaktionspartner ist somit groß, so daß bei relativ kurzen Verweilzeiten (etwa 2-20 see) gefahren werden kann.
Eine weitere Verfahrensmöglichkeit besteht darin, die zu behandelnde Klärschlammasche unter Zumischung von Aufschlußmittel zu brikettieren und die Brikett» zur Hochtemperautrbehandlung mit heißen Eisenhüttenschlacken zu vermengen. Dabei dient die heiße Schlacke als Wärmelieferant für die chemische. Umsetzung im Brikett zwischen Asche und beispielsweise Soda. Der Wärmeinhalt der Schlacke wird auf die aufzuschließenden Briketts übertragen, so daß in vorteilhafter Weise auf die Zufuhr von Fremdwärme verzichtet werden kann. Je nach dem Wärmeverlust der Schlacke, der z. B. durch Abstrahlung bedingt ist, können mittels 1 t Schlacke bis zu 0,7 - 0,8 t Aschebriketts auf eine Temperatur von etwa 800 0C gebracht \rerden.
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Durch diese Verfahrensvariante lassen sich somit zwei unt-eltrelevante Abfallstoffe mit Hilfe von bisher ungenutzter und daher verlorener Wärmeenergie in hohem MaGe zu nutzbaren, für die Landwirtschaft wertvollen Düngemitteln vereinigen.
Für die Zugabe des Auf schluO itt el s zu den 71.1 behandelnden Klärschlamm bieten sich mehrere Möglichkeiten an: Das AufschluOmittel kann, falls es wasserunlöslich ist, bereits im Zuge der Reinigung der 3bv/äss«r zugegeben werdrn; es kann aber auch erst später dem bereits eingedickten h?w. a'JSqef lockt en oder thermisch konditionieren Klärschlamm zugemischt werden , oder es wird unmittelbar in die Hochtemperaturbenandlungszone eingeführt. Bei Kläranlagen, die bereits mit einer Verbrennungsanlage für den anfallenden Klärschlamm ausgerüstet sind, erweist es sich als zweckmäßig, das AufschluOmittel zusätzlich in die Verbrennungsanlage einzuführen und somit die Umwandlung der nicht pflanzenverfügbaren Düngemittelkomponenten in pflanzenverfügbare an Ort und Stelle durchzuführen. In diesem Falle ist der zusätzliche Investitionsaufwand zur Durchführung des erfindun-jsgemä3en Verfahrens besonders gering.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- die Beispiele 1 bis 6 piit verschiedenen Auf Schlußmitteln
durchgeführte Versuche. Dabei ist die angegebene Zitronenssurelös- '
lichkeit (2 S-ige Zitronensäure) der AufschluQmasse ein MaO für |
die Pflanzenverfügbarkeit der gewonnenen Düngemittel, :
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- die Tabelle 1 das Ergebnis zweier Vegetationsversuche,
- die Figur ein schematisch dargestelltes Ausführungsbei· spiel einer bevorzugten Verfahrensvariante zur Durchführung des erf i ndtjnq^qnmnOcn Verfahrens.
Beispiel 1;
ι·
85 Teile Klärschlammasche (Löslichkeit in 2 S>-iger Zitronensäure 0,5 % (pH 3,4))werden mit 15 Teilen Kieserit (MgSOa) innig i vermischt und in einem Drehrohrofen bei 1200 ° C behandelt. Ce resultiert eine AufschluGmasse, die bei 21,5 % Gesamt-P-O5 eine relative Löslichkeit in Zitronensäure von 71 *
aufweist. >
Beispiel 2;
71 Teile Asche werden mit 29 Teilen CaO innig vermisch·.; und in einem Muffelofen bei 1200 0C behandelt. Es resultiert eine AufschluQmasse, die bei 16,1 % Ges.-P 0- eine relative Löslichkeit in Zitronensäure von 87 % aufweist.
Beispiel 3:
82 Teile Asche werden mit 18 Teilen Soda innig vermischt ond in einem Drehrohrofen bei 900 0C behandelt. Es resultiert eine AufSchlußmasse, die bei 19,8 % Ges.-P-Oc eine relative Löslichkeit in Zitronensäure von 95 % aufweist.
Beispiel 4;
80 Teile Asche werden mit 16 Teilen Soda und 4 Teilen CaO innig vermischt und bei 950 0C behandelt . Es resultiert eine Aufschlußmasse, die bei 18,9 % Ges.-P2O5 eine relative Löslichkeit in Zitronensäure von 92 % aufweist.
808461-/0487
ORIGINAL INSPECTED
Beispiel 5:
50 Teile Klärschlamm mit einem H2O-GBhIaIt von 50 % und einem
P?Oc-Gehalt in der Trockenmasse von 7,3 % werden mit 1,8 : Teilen Soda innig vermischt und bei steigender Temperatur bis :
950 C verbrannt. Es resultiert eine chr.-risch aufgeschlossene ;
Asche, die bei 18,7 % Ges.-P-O5 eine relative Löslichkeit I
in Zitronensaure von 73 % aufweist. ■
Beirpiel 6; i
80 Teile Asche und 20 Teile Soda werden zu Briketts geformt j und im Verhältnis 25 % Briketts + 75 % LD-Schlacke in heißer LC-Schlacke eingebettet und 2 Std. gelagert. Es resultiert eine aufgeschlossene Brikettmischung mit 19,1 % Ges.-P2Oj; bei 100 % Tel. Löslichkeit. Die gemeinsame Vermahlung von LD-Schlacke + Brikett ergab 9,2 % Ges.-P2O bei einer Löslichkeit von 78 %. Die LD-Schlacke allein zeigte 3,7 % Ges.-P2O5 bei einer Löslichkeit von nur 46 %.
In der Tabelle 1 ist als Beispiel für den Erfolg des erfindungs- ■ gemäßen Verfahrens das Ergebnis zweier Vegetationsversuche ί
dargestellt. Hieraus geht hervor, daQ eine mit Soda aufgeschlossene Klärschlammasche die gleiche Pflanzenwirksamkeit entfaltet wie das Standarddüngemittel Thomasphosphat. j
In der Figur ist eine Verfahreravariante zur Durchführung des I erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hierbei wird Klär- j schlamm beliebiger Herkunft, der mineralische für Pflanzen nicht . verfügbare Düngemittelkomponenten, wie z. B. Eisen-, Aluminium- ; und Calciumphosphate enthält, über eine Leitung 1 der Anlage zugeführt und in einer Mischanlage 2 intensiv mit einem geeigneten Aufschlußmittel, wie z. B. Na« CO,, oder MgO, welches ! über eine Leitung 3 und eine Dosiervorrichtung k dem Mischbe- :
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INSPECTED
hälter 2 .zugeleitet wird, vermischt, Daraufhin wird die Mischung aus Klärschlamm und Aufschlußmittel mittels einer Förderschnecke 5 in einen Wirbelschichtofen 6 gefördert und dort bei einer Temperatur von etwa 900 0C verbrannt. Die Verbrennungsluft wird dem Wirbelschichtofen 6 über eine Leitung 7 und einen Vorerhitzer 8 und der erforderliche Brennstoff, z. B. Gas oder öl, über eine Leitung 9 zugeleitet.
Druch die Zugabe der genannten Aufschlußmittel zu dem Klärschlamm findet im Zuge der Verbrennung des Schlammes gleichzeitig eine chemische Umwandlung der im Klärschlamm enthaltenen, nicht pflanzenverfügbaren Pohsphatverbindungen in Phosphatverbindungen statt, die nunmehr für die Pflanzen verfügbar sind und sich somit im besonderen Maße als Düngemittel eignen.
Die im Wirbelbettofen 6 anfallenden Reaktionsprodukte wie Abgas, Sand und Asche, welche die aufgeschlossenen mineralischen Düngemittelkomponenten enthält, werden über eine Leitung 10 abgezogen, in einem Wärmeaustauscher 11 oder durch Luftzumischung abgekühlt und dann in einemZyklonabscheider 12 einer Grobzerlegung unterzogen. Die hierbei abgetrennten Feststoffe, im wesentlichen Sand und Asche, werden über eine Leitung 13 aus dem Zyklon abgeleitet, während das noch geringfügig verunreinigte Abgas über eine Leitung 14 einem Filter 13 zugeführt und in diesem einer Feinreinigung unterzogen wird. Das gereinigte Abgas verläßt das Filter über eine Leitung 16, während die im Filter abgetrennte Feinasche über eine Leitung 17 abgezogen wird.
Die im Zyklon 12 sowie im Filter 15 anfallenden Aschen können infolge der erfindungsgemSß durchgeführten Umwandlung der nichtpflanzen verfügbaren Düngemittelkomponenten in pflanzenverfügbare nach entsprechender Aufmahlurrg als hochwertige Düngemittel weiterverwendet werden.
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ORIGINAL INSPECTED
jelle 1
Phosphatwlrkunq von thermisch aufgeschlossener Klärschlanunasche
Lehmboden Bredeney m pH 5,5
ohne Phosphat Thoma s phos phat (Standard)
Vers.Charge 81/76
85 T Asche + 15 T Soda
^ Sandboden
PH
ohne Phosphat
Thomasphosphat
(Standard)
Vers.Charoe 81/76
85 T Asche + 15 T Soda
'- P2°5 Gesamt
O, 3 0.6
0.3 0,6
O. 3 0.6
0,3 0,6
Gesamtertrag
in q Tr.M./Gefäß
Hafer+So. Blumen
58,6
96,6
111,4
97,9 106,5
49,4 68.9 93.3
72.9 89,4
Gesamtentzug
in mg P2O5/Gefäß
228,1 350,9 394,9
387,8 410,5
Q)
128.7 189,6 277.1
181.0 245,2

Claims (9)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung von Schlämmen oder Aschen, insbesondere von Klärschlamm oder Klärschlammasche, der oder die für Pflanzen schlecht verfügbare, mineralische Düngemittelkomponenten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Schlämme
oder Aschen, insbesondere der Klärschlamm oder die Klärschlammasche in Gegenwart eines oder mehrerer Aufschlußmittel einer Hochtemperaturbehandlung unterzogen wird, bei
der die für Pflanzen schlecht verfügbaren Düngemittelkomponenten in pflanzenverfügbare umgewandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Klärschlammasche geschmolzen wird und die Behandlung mit
dem Aufschlußmittel in der Schmelze erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung bei Temperaturen zwischen 6OO und 1.4OO ° C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 9OO und 1.2OO ° C, durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlußmittel dem Klärschlamm oder der Klärschlammasche bereits vor der Hochtemperaturbehandlung zugemischt werden.
809801/0407
ORIGINAL INSPECTED
5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die AufschluOmittel dem Klärschlamm oder der Klärschlammasche während der Hochtemperaturbehandlunq zugeführt werden^.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung des Klärschlamms oder der Klärschlammasche in einem Wirbelschichtofen erfolgt.
7.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung des Klärschlamms oder der Klärschlammasche in einem Drehtrommel- oder Etagenofen erfolgt.
8.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung des Klärschlamms oder der Klärschlammasche in einem Schmelzkammerofen erfolgt.
9.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klärschlammasche und das Aufschlußmittel brikettiert und die Briketts der Hochtemperaturbehandlung durch Einmischen in heiße Eisenhüttenschlacken ausgesetzt werden.
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