DE2800915B1 - Process for the preparation and pasteurization of sewage sludge with the addition of CaO - Google Patents
Process for the preparation and pasteurization of sewage sludge with the addition of CaOInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten und Pasteurisieren von Klärschlamm unter Beifügen von CaO.The invention relates to a method for processing and pasteurizing sewage sludge with the addition of CaO.
Abwässer, insbesondere kommunale Abwässer, aber auch landwirtschaftliche Abwässer, wie Gülle aus der Viehhaltung, fallen in immer größeren Mengen an. Ihre Beseitigung wirft stetig anwachsende Probleme auf. Während man früher die Beseitigung der Abwässer auf sogenannten Rieselfeldern praktisch sich selbst überlassen hat, sind derartige Verfahren heute bei den anfallenden größeren Mengen der Abwässer, auch wegen der Umweltbelastung, kaum noch durchführbar.Sewage, especially municipal sewage, however Agricultural wastewater, such as liquid manure from livestock farming, is also accumulating in ever larger quantities. Her Elimination poses increasing problems. While one used to have the disposal of sewage on So-called sewage fields has practically left to their own devices, such methods are now used by the people The larger amounts of wastewater that arise, also because of the environmental pollution, are hardly feasible.
Man ist deshalb dazu übergegangen, die Abwässer in Kläranlagen so weit aufzubereiten, daß ein schadstofffreies Wasser mit sehr wenig Trockensubstanz an die Umwelt zurückgegeben werden kann, welches somit nicht zu neuen Belastungen des ausgewogenen biologischen Gleichgewichts führen kann.One has therefore switched to treating the wastewater in sewage treatment plants to such an extent that it is pollutant-free Water with very little dry matter can be returned to the environment, which thus cannot lead to new stresses on the balanced biological equilibrium.
Die aus dem Abwasser entfernten Schad- und Feststoffe fallen jedoch gleichfalls in großen Mengen als Primärschlamm (nicht ausgefault), Sekundärschlamm (ausgefault) bzw. als Mischung aus Primärschlamm und Sekundärschlamm an. Die Beseitigung dieser Klärschlämme wirft große Probleme auf.However, the pollutants and solids removed from the wastewater also fall in large quantities as Primary sludge (not digested), secondary sludge (digested) or as a mixture of primary sludge and Secondary sludge. The disposal of this sewage sludge poses major problems.
Nach einem bekannten Verfahren wird der Klärschlamm in Faultürme gegeben, in denen unter optimalen Bedingungen ein biologischer Abbau erreicht werden kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zum Beschleunigen des biologischen Abbaus zwecks Vermeidung großer Faulturmkapazitäten Wärmeenergie zugeführt werden muß und daß für die Errichtung der Anlagen hohe Investitionskosten anfallen.According to a known method, the sewage sludge is given into digestion towers, in which below biodegradation can be achieved under optimal conditions. This method has the disadvantage that to accelerate the biological degradation in order to avoid large digester capacities thermal energy must be supplied and that there are high investment costs for the construction of the systems.
Klärschlamm, insbesondere von Großgemeinden, muß deshalb auf andere Weise beseitigt werden. Neben der Verbrennung des Klärschlamms in Verbrennungsanlagen, die mit Investitionskosten von etwa 15 Millionen Mark verbunden sind und daneben hohe laufende Unterhaltungskosten erfordern, kennt man die Einlagerung in Gruben außerhalb dicht besiedelter Gebiete. Ähnlich wie bei Mülldeponien, wird dabei der Klärschlamm mehrere Jahre bis zu seiner Zersetzung in den ausgehobenen Gruben gelagert. Ein derartiges Verfahen ist äußerst umweltbelastend, weil der Klärschlamm unter anderem mit einer Anhäufung von Bakterien, wie Salmonellen und Kolibakterien, durchsetzt ist.Sewage sludge, especially from large communities, must therefore be disposed of in a different way. Next to the incineration of sewage sludge in incineration plants, with investment costs of around 15 Millions of marks are connected and also require high ongoing maintenance costs, they are known Storage in pits outside of densely populated areas. Similar to landfills, the Sewage sludge stored in the excavated pits for several years until it decomposes. Such a thing Process is extremely polluting because the sewage sludge, among other things, with an accumulation of Bacteria, such as salmonella and coliform bacteria, is permeated.
Nach einem anderen Verfahren wird der aus den Faultürmen oder aus Nacheindickern anfallende Klärschlamm einer Weiterverarbeitung unterworfen. Diese sieht einen Entzug eines gewissen Wasseranteils unter Zugabe von Flockungsmitteln vor, wobei Zentrifugen und/oder Siebbandpressen und/oder Kammerfilterpressen und/oder andere Filtervorrichtungen eingesetzt werden. Dadurch wird der Anteil von Trockensubstanz von ca. 3 auf 18—35% angehoben. Trockensubstanzanteile von etwa 18% erreicht man bei Dekantern und Anteile bis etwa 35% werden bei optimalen Verhältnissen des zu verarbeitenden Klärschlamms in Siebbandpressen erzielt. Diese Anteile von Trockensubstanz reichen jedoch nicht für eine Ablagerung auf allgemeinen Mülldeponien aus. Für die Einlagerung von eingedickten Klärschlamm müssen demzufolge eigene Deponien angelegt werden, die zusätzliche Kosten erfordern.The sewage sludge from the digestion towers or from post-thickeners is processed using a different process subject to further processing. This includes a withdrawal of a certain amount of water Addition of flocculants before, with centrifuges and / or belt filter presses and / or chamber filter presses and / or other filter devices can be used. This increases the proportion of dry matter increased from approx. 3 to 18-35%. Dry matter proportions of around 18% are achieved with decanters and With optimal proportions of the sewage sludge to be processed, proportions of up to about 35% are produced in belt filter presses achieved. However, these proportions of dry matter are not sufficient for a deposit on general Landfills out. For the storage of thickened sewage sludge, you have to have your own Landfills are created, which require additional costs.
Teilweise wird der aus den Faultürmen oder Nacheindickern anfallende Klärschlamm in Pasteurisierungsanlagen desinfiziert. Dies geschieht durch Erhitzen. Hier besteht der Nachteil, daß für den Erhitzungsvorgang große Energiemengen benötigt werden. Daneben sind für dieses Verfahren aufwendige Technologien und Vorrichtungen notwendig, die einen erheblichen Kostenaufwand darstellen. Dabei verbleibt der Nachteil, daß die Entkeimung nicht lange vorhalt, weil der sich abkühlende Schlamm sofort wieder einen vorzüglichen Nährboden für Bakterien, Pilze usw.Some of the sewage sludge from the digestion towers or re-thickeners is used in pasteurization plants disinfected. This is done by heating. The disadvantage here is that large amounts of energy are required for the heating process. In addition, complex technologies and devices are necessary for this method, which have a considerable Represent costs. The disadvantage remains that the sterilization does not last long because the cooling sludge immediately becomes an excellent breeding ground for bacteria, fungi, etc.
darstellt, die in der Luft und im Boden immer vorhanden sind und die dann eine Neubesiedlung des Klärschlamms erfolgtwhich are always present in the air and in the soil and which then lead to a repopulation of the sewage sludge he follows
Die Vernichtung von Krankheitskeimen in dem Klärschlamm schließt andere die Umwelt belastende Faktoren nicht aus. So hat sich als schwerwiegende Umweltbelastung eine Übersäuerung des Bodens gezeigt, wenn übergroße Mengen Klärschlamm auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgebracht wird. Außerdem kommt es dabei zu einer starken Geruchsbelästigung. Der pH-Wert des Bodens sinkt ab und der Boden versauert, so daß man bei diesen Flächen nicht mehr von landwirtschaftlicher Nutzfläche sprechen kann.The destruction of germs in the sewage sludge excludes others polluting the environment Factors do not matter. Acidification of the soil has proven to be a serious environmental burden shown when excessive amounts of sewage sludge are applied to agricultural land. In addition, there is a strong odor nuisance. The pH of the soil goes down and the Soil acidifies, so that one no longer speaks of agricultural land in the case of these areas can.
Es ist auch schon ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem der in Klärbecken abgelagerte Schlamm entweder durch natürliches Gefälle oder durch Schlammpumpen entnommen wird und mit Ätzkalk — auf 100 Teile halbflüssigen Klärschlamm ca. 6 Teile gebrannter Kalk — vermengt wird. Dabei wird der Klärschlamm anschließend mit Hilfe von Filterpressen vom größten Teil des Wassers befreit. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Kalkzugabe zum halbflüssigen Schlamm erfolgt, wodurch so große Kalkmengen erforderlich sind, daß eine Wirtschaftlichkeit nicht gegeben ist. Außerdem dürften keine Filterpressen bekannt sein, welche Mischungen mit einem so hohen Kalkanteil verarbeiten können.A process has also become known in which the sludge deposited in clarifiers either is removed by natural gradient or by sludge pumps, and with quick lime - to 100 parts semi-liquid sewage sludge approx. 6 parts quicklime - is mixed. This is the sewage sludge then freed from most of the water with the help of filter presses. This procedure has the Disadvantage that the lime is added to the semi-liquid sludge, resulting in such large amounts of lime are required that economic viability is not given. In addition, no filter presses are allowed be known which mixtures can process with such a high proportion of lime.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm zu finden,
durch welches unter Erschließung neuer Verwendungszwecke eine kostengünstige umweltfreundliche Beseitigung
des Klärschlamms ermöglicht wird.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurchThe invention is based on the object of finding a method for processing sewage sludge, by means of which an inexpensive, environmentally friendly disposal of the sewage sludge is made possible while opening up new uses.
This object is thereby achieved according to the invention
gelöst worden, daß man dem Klärschlamm im Verhältnis seiner Trockensubstanz CaO zugibt, wobei man bei Prozentgehalten unter 10 ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis einhält, welches dem Prozentsatz der Trockensubstanz im Klärschlamm entspricht, und bei 5 Prozentverhältnissen über 10 ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis 1:11 bis 1 :25 einhält, den erhaltenen Brei im Freien ausreagieren läßt und durch Umsetzen unter nochmaligem Erwärmen der Masse ein krümeliges als Düngemittel leicht verwendbares Produkt erhält.been solved by adding CaO to the sewage sludge in the ratio of its dry substance, with at percentages below 10, a lime dry matter ratio is maintained, which corresponds to the percentage of Corresponds to dry matter in sewage sludge, and with 5 percent ratios above 10 a lime-dry matter ratio 1:11 to 1:25 complies with the received Let the porridge react in the open air and turn it into a crumbly one by reacting it while heating the mass again a product that is easy to use as a fertilizer.
Mit diesem Verfahren kann bei der Beseitigung von Klärschlamm auf den Einsatz von Verbrennungsanlagen, Zentrifugen und Pasteurisierungsanlagen verzichtet werden. Dabei ergibt die Erfindung den besonderen Vorteil, daß die Zugabe von CaO zum eingedickten Klärschlamm extrem niedrig gehalten wird, wodurch, wie wissenschaftliche Untersuchungen ergeben haben, eine bei der Verarbeitung von CaO und Klärschlamm bisher nicht bekannte Wirtschaftlichkeit erzielt wird.With this process, incinerators, centrifuges and pasteurization systems can be dispensed with when disposing of sewage sludge. The invention has the particular advantage that the addition of CaO to the thickened sewage sludge is kept extremely low, as a result of which, as scientific studies have shown, a previously unknown economy is achieved in the processing of CaO and sewage sludge.
Es wurde erkannt, daß bei einem Trockensubstanzgehalt (TS) im Klärschlamm von unter'10%, wie er etwa bei Verwendung von Filtersäcken anfällt, ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis einzuhalten ist, welches dem Prozentsatz der Trockensubstanz im Klärschlamm entspricht. Beträgt zum Beispiel der Trockensubstanzanteil im Klärschlamm 9%, so ist ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis von 1 :9 zu wählen.It was recognized that at a dry matter content (TS) in sewage sludge of less than 10%, such as occurs when using filter bags, a lime-dry matter ratio the percentage of dry matter in the sewage sludge must be adhered to. For example, is the dry matter content in sewage sludge 9%, a lime dry matter ratio of 1: 9 should be selected.
Bei im Klärschlamm vorhandenen Trockensubstanzanteilen von über 10% ist demgegenüber ein Kalk-Trokkensubstanzverhältnis von 1:11 bis 1 :25 einzuhalten. Die Wahl des Mischungsverhältnisses im Bereich von 1:11 bis 1 :25 ist von verschiedenen Erfordernissen abhängig. Zunächst sind die lokalen Gegebenheiten der einzelnen Klärwerke, insbesondere deren Lagerplatzkapazität, zu berücksichtigen. Bei extremeren Mischungsverhältnissen kann die Reaktionszeit verkürzt werden und somit das Kalk-Schlamm-Gemisch schneller abtransportiert werden. Weiterhin sind die Anforderungen der Landwirtschaft an die Düngerqualität des Endproduktes von Einfluß. Wenn z. B. ein Schlamm von 18% TS mit 8% Kalk (1 :12,5) gemischt wird, ist das Endprodukt sehr viel schneller trocken, stabilisiert, pasteurisiert und lagerfähig, als bei einer Beimischung von 4% CaO (1 :25). Zwecks Erzielung einer optimalen Düngequalität ist ein Kalk-Schlamm-Gemisch anzustreben, bei dem der CaO-Gehalt möglichst niedrig liegt. Dies findet seine Begründung darin, daß CaO und Ammoniumstickstoff schwer mischbar sind; denn mit einer größeren Menge Kalk vermischt, wird der Schlamm in seinem Stickstoffgehalt zu sehr reduziert.In contrast, if the dry matter content in the sewage sludge is more than 10%, there is a lime-dry matter ratio from 1:11 to 1:25. The choice of the mixing ratio in the range of 1:11 to 1:25 depends on various requirements. First of all, the local conditions are the individual sewage treatment plants, in particular their storage capacity. With more extreme mixing ratios the reaction time can be shortened and thus the lime-sludge mixture faster be transported away. Furthermore, the demands of agriculture on the fertilizer quality of the End product of influence. If z. B. a sludge of 18% dry matter is mixed with 8% lime (1: 12.5), that is The end product dries, stabilizes, pasteurizes and can be stored much faster than with an admixture of 4% CaO (1:25). In order to achieve an optimal fertilizer quality, a lime-sludge mixture should be aimed for, in which the CaO content is as low as possible. This is justified by the fact that CaO and Ammonium nitrogen is difficult to mix; because mixed with a larger amount of lime, the The nitrogen content of the sludge is reduced too much.
Die nachstehend abgebildete Kurve stellt die Mischungsverhältnisse zwischen CaO (1 bis 20%) und Klärschlamm (mit Trockensubstanzverhältnissen zwischen 5 und 35%) dar.The curve shown below shows the mixing ratios between CaO (1 to 20%) and Sewage sludge (with dry matter ratios between 5 and 35%).
CaO 20CaO 20th
45 12,5 . 45 12.5 .
1 ·■1 · ■
Nachdem das Kalk-Schlamm-Gemisch die Mischvorrichtung im noch breiigen Zustand verläßt, wird das Gemisch mittels eines Förderbandes aufgehäuft. Die beim Mischvorgang begonnene Reaktion zwischen dem CaO und dem Schlamm, bei welcher der ungelöschte Kalk von den Wasserbestandteilen des Klärschlamms ZO After the lime-sludge mixture leaves the mixing device in a pulpy state, the mixture is piled up by means of a conveyor belt. The reaction between the CaO and the sludge that started during the mixing process, during which the unslaked lime from the water components of the sewage sludge ZO
3030th
TSTS
gelöscht wird, setzt sich während dieser Ablagerung fort und erreicht hier ihren Höhepunkt, wobei Temperaturen zwischen etwa 50— 1200C erreicht werden. Dabei zersetzt sich das Kalk-Schlamm-Gemisch unter Einwirkung von Luft, wobei ein pH-Wert bis zu 12 erreicht wird. Unter der Einwirkung der entstehenden Tempera-is deleted, continues during this deposition and reaches here its peak, where temperatures are reached between about 50- 120 0 C. The lime-sludge mixture decomposes under the action of air, with a pH value of up to 12 being reached. Under the influence of the resulting temperature
türen und des sich bildenden pH-Wertes von bis zu 12 und die somit ätzende Wirkung kommt es dabei zu einer vollständigen Pasteurisierung des Gemisches, d.h., es werden alle im Klärschlamm enthaltenen Krankheitserreger abgetötet. Außerdem werden die enthaltenen lästigen, geruchsbildenden Stoffe, wie z. B. H2S und Eiweiße, zerstört. Die sich ausbildende Trockenmasse kann nachträglich nicht wieder in Gärung übergehen, so daß auch keine erneute Geruchsbildung auftritt. Ein weiterer Vorteil dieser Pasteurisierung liegt darin, daß gleichzeitig alle im Klärschlamm enthaltenen Pflanzensamen abgetötet werden. Dadurch wird gewährleistet, daß nach der Düngung der landwirtschaftlichen Kulturflächen keine Verunkrautung auftritt, wie es bei Aufbringen von unbehandeltem Klärschlamm der Fall ist.doors and the developing pH value of up to 12 and the thus corrosive effect, it comes to a complete pasteurization of the mixture, i.e., it all pathogens contained in the sewage sludge are killed. In addition, the included annoying, odor-causing substances, such as B. H2S and proteins, destroyed. The developing dry matter cannot go back into fermentation afterwards, so that there is no new odor formation. A Another advantage of this pasteurization is that all the plant seeds contained in the sewage sludge simultaneously be killed. This ensures that after the fertilization of the agricultural Weed growth does not occur in cultivated areas, as is the case with the application of untreated sewage sludge is.
Um einen hochwertigen Dünger zu erreichen, wird in einem letzten Verfahrensschritt das angehäufte Gemisch umgesetzt, d.h. an einen anderen Ort erneut aufgehäuft. Dabei wird dem Kalk-Schlamm-Gemisch erneut Luft zugeführt, wodurch ein vollständiges Ausreagieren des Kalkes ermöglicht wird. Es entstehen erneut Temperaturen bis zu etwa 500C, was ein nochmaliges Verdunsten von Wasser hervorruft, womit schließlich ein krümeliges Endprodukt erreicht wird.In order to achieve a high-quality fertilizer, the accumulated mixture is converted in a final process step, ie it is piled up again at a different location. Air is again supplied to the lime-sludge mixture, which enables the lime to react completely. Temperatures of up to about 50 ° C. arise again, which causes the water to evaporate again, which ultimately results in a crumbly end product.
Die Dauer des vorbeschriebenen Ausreagierens beträgt bei mittleren Verhältnissen für die erste Aufhäufung des Kalk-Schlamm-Gemisches hinter der Mischvorrichtung 2 bis 3 Tage und nach dem Umsetzen des Kalk-Schlamm-Gemisches noch einmal 2 bis 3 Tage.The duration of the above-described reaction is for the first one in the case of medium ratios Piling up of the lime-sludge mixture behind the mixer 2 to 3 days and after turning of the lime-sludge mixture for another 2 to 3 days.
Es wird vorzugsweise ein ungelöschter, feingebrannter Kalk mit einem Gehalt von 90—95% CaO verwendet. Erkannt wurde aber auch, daß für die Landwirtschaft auch noch ein bis etwa 80%iger ungelöschter Branntkalk ausreicht, um dort anfallende Gülle aus der Tierhaltung zu stabilisieren und geruchlos zu machen. Im Gegensatz zu der Verarbeitung in Klärwerken kann hier der Frage der Pasteurisierung des anfallenden Gemisches weniger Bedeutung beigemessen werden.It is preferably an unslaked, finely burnt lime with a content of 90-95% CaO used. But it was also recognized that for agriculture there is also one to about 80% unquenched quicklime is sufficient to stabilize the manure from animal husbandry and is odorless close. In contrast to processing in sewage treatment plants, the question of pasteurization of the less importance should be attached to the resulting mixture.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung läßt sich die Düngerqualität bei einer Langzeitlagerung des Kalk-Schlamm-Gemisches von zwei bis vier Monaten noch weiter steigern. Durch das Zugeben von Kalk in die Trockenmasse und die Zufuhr von Luft entsteht in dem gelagerten Mischgut durch Ansiedlung von Mikroorganismen neues Leben, wodurch die Trockensubstanz des Mischgutes zersetzt wird.According to a further embodiment of the invention, the fertilizer quality can be with long-term storage of the Increase the lime-sludge mixture even further for two to four months. By adding lime in the dry matter and the supply of air arise in the stored mix due to the settlement of Microorganisms new life, whereby the dry matter of the mix is broken down.
Das erhaltene trockene, krümelige Endprodukt kann als Volldünger eingesetzt werden. Dabei erfolgt keine Versäuerung des Bodens, wie sie etwa bei Düngung mit Gülle beobachtet wird.The dry, crumbly end product obtained can be used as a complete fertilizer. There is no Acidification of the soil, as it is observed when fertilizing with liquid manure.
Die durch Auswahl optimaler Mischungsverhältnisse in Kombination mit bestimmten Verfahrensschritten gefundene Aufbereitung von Klärschlamm erschließt damit, neben der kostengünstigen und umweltfreundlichen Beseitigung des Klärschlamms, insbesondere aus kommunalen Abwässern, auch noch einen vorteilhaften Verwendungsbereich des Kalk-Schlamm-Gemisches als vollwertiges Düngemittel in der Landwirtschaft. Damit ist mit der Erfindung zugleich ein vorteilhaftes Recycling-Verfahren aufgezeigt worden.The result of the selection of optimal mixing ratios in combination with certain process steps The treatment of sewage sludge found opens up, in addition to the cost-effective and environmentally friendly Elimination of sewage sludge, especially from municipal sewage, is also an advantageous one Area of use of the lime-sludge mixture as a full-fledged fertilizer in agriculture. In order to an advantageous recycling process has also been shown with the invention.
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