DE3913883A1

DE3913883A1 - Fertiliser pellets based on slurry or sewage - contg. lime, perlite, cement and fly ash

Info

Publication number: DE3913883A1
Application number: DE3913883A
Authority: DE
Inventors: Klaus Baeaetjer
Original assignee: ETH UMWELTTECHNIK
Current assignee: ETH UMWELTTECHNIK
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-11-08
Also published as: DE3913883C2

Abstract

Fertiliser pellets based on farmyard slurry or sewage sludge contain an additive mixt. comprising 40-53 wt.% Ca-contg. minerals, 20 wt.% perlite, 2-4 wt.% cement, 30 wt.% TAV fly ash (from coal-fired power stations) and opt. 5-6 wt.% of other additives. the pellets pref contain 2-4% MgO and/or K2O, 2% phosphate, and trace elements. In the prepn. a mixt of 60 vol.% slurry or sewage sludge and 40 vol.% of the additive mixt. is forced through a die matrix having convergent conical openings to form pellets, which are irradiated with UV and opt. dusted with a small amt. of the additive mixt. Gases escaping during pressing may be recycled or absorbed in H2SO4 or H3PO4. The whole operation may be performed in a transportable appts.

Description

Die Weiterverwendung oder Beseitigung von Gülle oder Klärschlamm stellt in den Industrie- und Agrarländern ein seit Jahren an Schärfe zunehmendes Problem dar, da bei der heute weitgehend üblichen Massentierhaltung unverarbeit bar große Mengen an Gülle anfallen und die Weiterver wendung von Klärschlamm in der Landwirtschaft zunehmend wegen der Belastung mit Schwermetallen auf Bedenken stößt. Klärschlamm wird daher in zunehmenden Mengen auf Deponien gelagert, da die Akzeptanz in der Landwirtschaft rückläufig ist. Dies bedeutet einen beträchtlichen Flächen bedarf für Deponien, während andererseits der Klärschlamm an und für sich viele Pflanzennährstoffe enthält, die bei der Lagerung in Deponien dem natürlichen Kreislauf verloren gehen. Noch schwerere Probleme stellen sich zur Zeit bei der Gülleverwertung, die bei Großbetrieben in riesigen Mengen anfällt und daher häufig nicht mehr verarbeitet werden kann. Gerade bei der Lagerung oder Deponierung von Gülle ist aber auch mit einer beträchtlichen Belastung des um gebenden Bodens und Grundwassers zu rechnen, so daß schon mehrfach versucht worden ist, Gülle bzw. Klärschlamm in fester Form zu überführen, um Transport und Anwendbarkeit zu erleichtern. Viele der bisher bekannten Vorschläge sind technisch sehr aufwendig oder wirtschaftlich zu teuer und werden daher in der Landwirtschaft nur bedingt akzeptiert, da deren Kostenbelastung bereits so schon sehr hoch ist.The reuse or disposal of manure or Sewage sludge sets in the industrialized and agricultural countries problem that has been increasing in sharpness for years, since with the Unprocessed factory farming, which is largely common today large amounts of liquid manure and the further processing Use of sewage sludge in agriculture increasingly because of exposure to heavy metals on concerns bumps. Sewage sludge is therefore found in increasing quantities Landfills stored because of acceptance in agriculture is declining. This means a considerable area needs for landfills, while on the other hand the sewage sludge in and of itself contains many plant nutrients that storage in landfills lost the natural cycle go. Even more serious problems are currently emerging liquid manure recycling, which is huge in large farms Quantities accumulate and are therefore often no longer processed can. Especially when storing or depositing liquid manure is also with a considerable burden on the order giving soil and groundwater, so that already has been tried several times in manure or sewage sludge solid form to transfer to transport and applicability to facilitate. Many of the suggestions known so far are technically very complex or economically too expensive and are therefore only accepted to a limited extent in agriculture, because their cost burden is already very high.

Es besteht daher immer noch ein Bedürfnis nach Verfahren zur Herstellung von Düngemittelpallets auf Gülle- oder Klärschlammbasis, die technisch einfach durchzuführen und kostengünstig sind und die die durch Gülle oder Klärschlamm hervorgerufenen Umweltprobleme deutlich verringern.There is therefore still a need for procedures for the production of fertilizer pallets on liquid manure or sewage sludge base, which is technically simple to carry out and are inexpensive and which the through Manure or sewage sludge caused environmental problems decrease significantly.

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Pelletisierung von Gülle und/oder Klärschlamm vorgeschlagen, daß dadurch ge kennzeichnet ist, daß die Gülle bzw. der Klärschlamm mit trockenen Zuschlagstoffen bestimmter Zusammensetzung im Verhältnis von etwa 40 Vol.-% Zuschlagstoffe und 60 Vol.-% Gülle oder Klärschlamm gleichmäßig vermischt, daß diese Mischung dann durch eine Matrizenpresse mit konischen sich verjüngenden Öffnungen zu Pellets verpreßt wird und diese Pellets einer UV-Bestrahlung unterzogen werden.A method for pelletizing is therefore according to the invention of manure and / or sewage sludge proposed that ge indicates that the manure or sewage sludge with dry aggregates of certain composition in the Ratio of approx. 40 vol.% Aggregates and 60 vol.% Manure or sewage sludge mixed evenly that this Then mix through a conical die press tapering openings is pressed into pellets and these pellets are subjected to UV radiation.

Erfindungsgemäß wird nur kommunaler Klärschlamm verarbeitet, dessen Gehalt an Schwermetallen den Grenzwerten entsprechend der Klärschlamm-Aufbringungsverordnung entspricht. Der Klär schlamm enthält je nach Herkunft etwa zwischen 15 bis 30 Gewichtsprozent Trockensubstanz und wird vor der Verarbei tung auf enthaltene Schadstoffe geprüft. Vorzugsweise sollten die in der Klärschlamm-Verordnung geforderten Parameter ergänzt werden durch Prüfungen für Beryllium und Vanadium. Die verwendete Gülle schließt sämtliche Formen wäßriger Verdauungsrückstände aus der Tierhaltung ein.According to the invention, only municipal sewage sludge is processed whose heavy metal content corresponds to the limit values the sewage sludge application regulation corresponds. The clarifier Depending on its origin, sludge contains between 15 and 30 Weight percent dry matter and is before processing tested for contained pollutants. Preferably should the parameters required in the sewage sludge regulation are supplemented by tests for beryllium and vanadium. The manure used closes all forms of water Digestion residues from animal husbandry.

Gülle oder Klärschlamm werden aus einem Silo oder ähnlichen Zwischenlagerungsbehälter im aufgerührtem Zustand über eine Saug- bzw. Dickstoffpumpe direkt in ein Mischgerät eingebracht, bei dem es sich vorzugsweise um einen Doppelwellenmischer mit zusätzlich eingebauten Seitenflügeln handelt. Der Mischer sollte vorzugsweise mit steuerbaren Umdrehungszahlen und einem Durchlaufzähler für die eingetragene Menge Flüssigkeit aus gerüstet sein. Vor dem Befüllen mit der Flüssigkeit wird in dem Mischer ein gleichmäßig verteiltes Bett aus den Zu schlagstoffen eingebracht, das etwa eine Höhe von 5- 7 cm haben sollte. Gülle oder Klärschlamm werden über den Durchlaufzähler gemessen, der seinerseits Impulse für die Dosiereinrichtung für die trockenen Zuschlagstoffe gibt. Die Zuschlagstoffe werden in der Regel gemischt aus Staubsilos über Schneckenförderungseinrichtungen zu gegeben.Manure or sewage sludge are made from a silo or similar Intermediate storage container in the stirred state via a Suction or thick matter pump placed directly in a mixing device, which is preferably a twin-shaft mixer with additionally built-in side wings. The mixer should preferably be with controllable speeds and a Flow counter for the entered amount of liquid be prepared. Before filling with the liquid in the Mix an evenly distributed bed from the Zu introduced impact materials, which is about a height of 5- Should have 7 cm. Slurry or sewage sludge are over measured the flow counter, which in turn pulses for the dosing device for the dry aggregates gives. The aggregates are usually mixed out Dust silos via screw conveyors too given.

Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, daß hervorragende Ergebnisse bei der Pelletisierung erzielt werden, wenn als Zuschlagstoffe eine Mischung aus, bezogen auf Gewichtsprozent. etwa 20% Perlit, 30% TAV-Flugstaub, 2-4% Zement, gegebenen falls 5-6% weiterer Zusatzstoffe als spezielle Pflanzen nährstoffe und etwa 40-50% kalkhaltige Mineralien in Form von Naturkalk, Brandkalk oder Flugaschekalk verwendet wird. Das Verhältnis von Gülle/Klärschlamm zu Zuschlagstoffen be trägt, bezogen auf Volumenprozent, etwa 60 zu 40. Als Perlite bezeichnet man vulkanische Quarzporphyrgläser mit vielen kleinen Wassereinflüssen. Werden Perlite auf über 1200° er hitzt, so expandieren sie in Folge der Wasserverdampfung zu einem federleichten bimssteinähnlichem Gestein von etwa dem 20fachen Volumen der Ursprungsmasse. Calziumsalze, berechnet als CaO werden in diese Mischung zur Verbesserung des pH-Wertes auf den landwirtschaftlichen Flächen zugesetzt. Bei Flugstaub handelt es sich um Flugstaub aus Kohlekraftwerken mit TAV-Ver fahren, die in letzter Zeit wegen ihrer puzzolanischen Eigen schaft gern als technisches Bindemittel eingesetzt wird. Es hat sich aber herausgestellt, daß ein geringer Zusatz an Zement die Bindefähigkeit der Zuschlagstoffe noch weiter er höht. Falls gewünscht und falls bei dem erst später mit dem Düngemittelpellets zu bearbeitende Flächen ein solcher Bedarf besteht, können der Zusschlagstoffmischung noch weitere Zusätze beigefügt werden, wie beispielsweise Magnesium- und/oder Kaliumsalze in Größenordnungen von etwa 2-4%, berechnet als MgO bzw. K₂O. Falls erforderlich kann die Mischung auch 2% Phosphate enthalten und darüber hinaus, falls ein spezieller Bedarf besteht, auch geringe Mengen an minerali schen Spurenelementen.According to the invention, it has been found that excellent results are achieved in the pelletization if a mixture of, based on weight percent, is used as additives. about 20% perlite, 30% TAV-fly dust, 2-4% cement, if necessary 5-6% other additives as special plant nutrients and about 40-50% calcareous minerals in the form of natural lime, branded lime or fly ash lime is used. The ratio of manure / sewage sludge to aggregates is, based on volume percent, about 60 to 40. Perlite is a volcanic quartz porphyry glass with many small water influences. If perlite is heated to over 1200 ° C, it expands as a result of the water evaporation to a feather-light pumice-like rock of about 20 times the volume of the original mass. Calcium salts, calculated as CaO, are added to this mixture to improve the pH on the agricultural land. Flying dust is flying dust from coal-fired power plants using the TAV method, which has recently been used as a technical binder due to its pozzolanic properties. However, it has been found that a small addition of cement increases the binding capacity of the additives even further. If desired and if there is such a need for the areas to be processed with the fertilizer pellets later, further additives can be added to the additive mixture, such as magnesium and / or potassium salts in the order of magnitude of about 2-4%, calculated as MgO or K ₂ O. If necessary, the mixture can also contain 2% phosphates and, if there is a special need, also small amounts of mineral trace elements.

Die im Mischer entstandene breiige Masse wird in an sich bekannter Weise dann einer Matrizenpresse zugeführt. Vor Eingabe des Materials in den Kollergang der Presse wird vor sorglich noch einmal der Feuchtigkeitsgehalt der Brei mischung geprüft und ggf. weitere Feuchtigkeit zugegeben. Die Matrizenpresse ist so ausgebildet, daß die Öffnungen sich konisch nach unten verjüngen, wodurch ein zusätzlicher Druck im Kollergang aufgebaut wird. Beim Preßvorgang ent steht eine beträchtliche Wärme, so daß auch die Innen temperatur der Pellet auf etwa 80-100°C ansteigt. Diese Temperatur wird auch im Innern aufgrund der Kompaktheit etwa ½ Stunde gehalten und bewirkt, daß fast ausnahmslos alle Keime wie Bakterien, Viren oder Pilze und auch Parasiten oder Parasiteneier abgetötet werden.The pulpy mass created in the mixer becomes in itself known manner then fed to a die press. In front Input of the material in the pan mill of the press is done before careful again the moisture content of the porridge Checked mixture and added more moisture if necessary. The die press is designed so that the openings taper downwards, creating an additional Pressure is built up in the pan mill. Ent during the pressing process there is considerable heat, so that the interior temperature of the pellet increases to about 80-100 ° C. These Temperature is also around because of the compactness Held for ½ hour and causes almost everyone without exception Germs such as bacteria, viruses or fungi and also parasites or parasite eggs are killed.

Noch im heißen Zustand werden die Pellets zusätzlich einer UV-Bestrahlung ausgesetzt, um eine nahezu vollständige Abtötung aller Keime und Parasiten zu erreichen. Nach der UV-Bestrahlung werden die Pellets auf dem zu einem Zwischen lager führenden Laufband vorzugsweise noch einmal mit einer kleineren Menge getrockneter Zuschlagstoffe bepudert, um verbliebene Restfeuchtigkeit aufzunehmen, die unter un günstigen Bedingungen ein Verkleben verursachen könnte.When hot, the pellets also become one Exposed to UV radiation to an almost complete To kill all germs and parasites. After UV radiation turns the pellets into an intermediate bearing leading treadmill preferably again powdered a smaller amount of dried aggregates, in order to absorb remaining moisture, which is un favorable conditions could cause sticking.

Das Endprodukt ist ein festes Korn, das vorzugsweise einen Durchmesser von 2-8 mm bei einer Länge von etwa 1,5 mm auf weist und eine Anfangsfestigkeit von etwa 15 kg N/m² hat.The end product is a solid grain, which preferably has a diameter of 2-8 mm with a length of about 1.5 mm and an initial strength of about 15 kg N / m ² .

Bei dem Verpressen der erfindungsgemäß eingesetzten Mischungen bilden sich aufgrund der Temperaturentwicklung gasförmige Verbindungen, insbesondere Ammoniak und Amine. Um jeden Eintrag dieser Gase in die Umwelt zu vermeiden, werden die Gase durch eine Entlüfteranlage entfernt und in einen Wasserfilter eingeleitet. Das so behandelte Wasser kann entweder der Gülle oder dem Klärschlamm zur weiteren Ver arbeitung wieder zugesetzt werden, oder man kann die stick stoffhaltigen basischen Gase in verdünnte Schwefelsäure- oder Phosphorsäurelösungen einleiten, um die entsprechenden Dünge salze zu gewinnen.When pressing the mixtures used according to the invention gaseous form due to the temperature development Compounds, especially ammonia and amines. To everyone Avoid entry of these gases into the environment the gases removed by a vent system and into one Water filter initiated. The water treated in this way can either the manure or the sewage sludge for further ver work can be added again, or you can use the stick basic gases in dilute sulfuric acid or Introduce phosphoric acid solutions to the appropriate fertilizers to win salts.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, das Verfahren so durchzu führen, daß sich alle benötigten Geräte in einem Reaktions raum unterbringen lassen und dieser Reaktionsraum fahrbar gemacht wird. Saugpumpe, Doppelwellenmischer, Matrizenpresse und UV-Bestrahlungsanlage können mit den benötigten Förder bändern beispielsweise auf einem Tieflader mit einem Zulade gewicht von ca. 25 t montiert und eingehaust werden. Unter suchungen haben ergeben, daß mit einer solchen fahrbaren Anlage etwa 15 m³/Std. Gülle oder Klärschlamm verarbeitet werden können, wobei je nach Zumischungsverhältnis der Zu schlagstoffe etwa 20 m³/Std. Pellets resultieren. Die mobile Bauweise der Anlage hat den großen Vorzug, daß die land wirtschaftlichen Betriebe nicht gezwungen sind, die Gülle zur Verarbeitung zu transportieren, sondern daß die Ver arbeitungsanlage sozusagen zum Betrieb kommen kann; dadurch erfolgt eine beträchtliche Kosteneinsparung und eine wesent liche Entlastung von sonst anfallenden Umweltproblemen. According to the invention, it is also possible to carry out the method in such a way that all the necessary devices can be accommodated in a reaction space and this reaction space is made mobile. Suction pump, double-shaft mixer, die press and UV radiation system can be installed and housed with the necessary conveyor belts, for example on a low loader with a payload weight of approx. 25 t. Investigations have shown that with such a mobile system about 15 m ³ / hour. Liquid manure or sewage sludge can be processed, depending on the admixture ratio of the additives to about 20 m ³ / hour. Pellets result. The mobile design of the plant has the great advantage that the farms are not forced to transport the manure for processing, but that the processing plant can come into operation, so to speak; this results in considerable cost savings and a significant relief from other environmental problems.

Die erfindungsgemäß hergestellten pelletisierten Dünge mittel weisen nicht nur einen reduzierten langfristig ver fügbaren Stickstoffgehalt aus der Gülle bzw. dem Klärschlamm auf, sondern können auch nach Wunsch bzw. Bedarf für einzelne landwirtschaftliche Flächen in der Zusammensetzung der übrigen Nährstoffe variiert werden. Gülle bzw. Klärschlamm werden so für längere Zeit lagerfähig und gleichzeitig transportfähig. Die Pellets zeigen eine gleichmäßige Kornverteilung und sind daher mit den heute vorhandenen Maschinen der land wirtschaftlichen Betriebe gut streufähig, und zwar auch auf feuchten Böden, da das leichte Gewicht eine Auf bringung auch mit leichten Streumischern möglich macht. Gedüngt kann mit den Pellets auch noch bei vorgeschrittenem Wachstumsstadium der Pflanzen werden, da nicht wie im Falle von flüssiger Gülle oder Klärschlammwasser Verätzungen oder Verbrennungen an den Pflanzen auftreten, sondern die Nähr stoffabgabe relativ langsam, aber gleichmäßig erfolgt. Außerdem hat sich herausgestellt, daß durch die Verfestigung und Erwärmung während des Verpressens und die durch die Zuschlagstoffe erfolgende Erhöhung des pH-Wertes die Eluierbarkeit von Schwermetallen aus den Klärschlamm stark reduziert wird, wodurch eine weitere Entlastung der Umwelt eintritt.The pelletized fertilizers produced according to the invention means not only refer to a reduced long-term available nitrogen content from the manure or sewage sludge on, but can also be as desired or needed for individuals agricultural land in the composition of the rest Nutrients are varied. Slurry or sewage sludge are thus for Can be stored for a long time and at the same time transported. The pellets show an even grain size and are therefore the state with the machines available today economic businesses are easy to spread, and indeed on damp soils because of the light weight with light litter mixers. The pellets can also be fertilized when the The plants will not be growing as they are in the case of liquid manure or sewage sludge burns or Burns occur on the plants, but the nutrient Substance release relatively slowly, but evenly. It has also been found that through the solidification and heating during pressing and by the Aggregates increasing the pH Elution of heavy metals from the sewage sludge strongly is reduced, which further relieves the burden on the environment entry.

Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die so hergestellten Pellets durch den Aufbe reitungsprozeß zu einer wesentlich reduzierten Geruchsbe lästigung beim Aufbringen auf landwirtschaftliche Flächen führen, so daß eine Düngung auch in relativer Nähe von bebauten Gelände möglich ist.Another advantage of the method according to the invention is in that the pellets so produced by Aufbe process to a significantly reduced odor nuisance when applied to agricultural areas lead so that fertilization also in the relative vicinity of built-up area is possible.

Claims

1. Fertilizer pellets based on manure or sewage sludge, characterized by a content of a mixture of, based on weight percent, about 20% pearlite, 2-4% cement, 30% TAV flue dust and possibly 5-6% other additives and 40-53 % calcareous minerals.

2. Fertilizer pellets according to claim 1, characterized by a content of about 2-4% MgO and / or K ₂ O.

3. Fertilizer pellets according to claim 1 or 2, characterized through a content of about 2% phosphate.

4. Fertilizer pellets according to claims 1-3, characterized through a content of trace elements.

5. A method for producing fertilizer pellets according to claims 1-3, characterized in that

1. Manure or sewage sludge with dry aggregates in the ratio of about 40% vol. Aggregates / 60 vol.% Slurry or sewage sludge evenly mixed and
2. these mixtures are pressed into pellets by a die press with conically tapering openings and
3. these pellets are subjected to UV radiation.

6. The method according to claim 5, characterized in that the Pellets after UV radiation with small amounts of Powder mixture to be powdered.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that that the nitrogen-containing resulting from the pressing aspirated gaseous compounds and if necessary after solution in water of the manure to be processed or the sewage sludge added again or to nitrogenous sulfates or phosphates are implemented.

8. The method according to claim 5-7, characterized in that all process steps in a mobile reaction room.