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 klaerschlammaschenInfo
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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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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.
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. >
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.
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.
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.
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ORIGINAL INSPECTED
50 Teile Klärschlamm mit einem H2O-GBhIaIt von 50 % und einem
950 C verbrannt. Es resultiert eine chr.-risch aufgeschlossene ;
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)
85 T Asche + 15 T Soda
^ Sandboden
PH
ohne Phosphat
(Standard)
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
in q Tr.M./Gefäß
58,6
96,6
111,4
97,9
106,5
49,4
68.9
93.3
72.9
89,4
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)
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.
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.
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.
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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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