DE3941868A1 - Verfahren zur verwertung von klaerschlaemmen der abwasserreinigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Klär­ schlämmen der Abwasserreinigung.

Bei der Aufbereitung in Kläranlagen bzw. Klärteichen fallen bei der biologischen bzw. chemisch-physikalischen Reinigung Klär­ schlämme an, die sedimentiert und ausgebracht werden müssen.

Aufgrund ihrer organischen Bestandteile und ihres Mineralge­ haltes wurden diese Schlämme in der Vergangenheit vielfach zur Bodenverbesserung bzw. Düngung in der Landwirtschaft ausge­ bracht. Ihre Gehalte an Metallen - vornehmlich Cadmium, Chrom und Quecksilber, desweiteren Kupfer, Nickel, Zink u. a. - las­ sen aufgrund der 1983 erlassenen Klärschlammverordnung diese Weiterverwertung nur noch in beschränktem Umfange zu. So darf z. B. im Obst- und Gemüsebau grundsätzlich kein Klärschlamm mehr auf die Felder bzw. in die Obstgärten verbracht werden. Diese Einschränkungen haben darüber hinaus bei den Landwirten zu einer generellen Abneigung gegen die Klärschlammaufbringung auf Kulturböden geführt.

Andererseits führt die im großen Stile erforderliche und plan­ mäßig in Angriff genommene Abwasserreinigung zu immer größerem Klärschlammanfall. So rechnet z. B. allein das Saarland ab dem Jahre 2000 mit jährlich rund 500 000 t Klärschlamm. Für die gesamte Bundesrepublik Deutschland werden Mengen von über 10 Mio t jährlich genannt. Von diesen Mengen kann wahrscheinlich nur ein geringer Teil auf Brach- und Weideland sowie forst­ wirtschaftlich genutzte Böden verbracht werden, so daß der überwiegende Teil auf Monodeponien endgelagert oder ver­ brannt werden muß.

Aufgrund der an Deponien zu stellenden Anforderungen betreffs Grundwasserschutz und der äußerst begrenzten Deponieflächen kann eine Klärschlammdeponierung wohl nur in Ausnahmefällen hingenommen werden. Daraus folgt, daß der Verbrennung abso­ lute Priorität einzuräumen ist, dies auch im Hinblick auf die so mögliche Energiegewinnung aus den Klärschlämmen, die ähnliche Heizwerte wie Braunkohlen aufweisen. Unter dem Druck der Verhältnisse - ungenügende Deponieflächen, enorm steigen­ der Schlammanfall - wird mit allen Mitteln versucht, die Ver­ brennung zu forcieren. Diesbezüglich sind u. a. Wirbelschicht­ feuerungen für Klärschlämme in Planung und Erprobung.

Mit thermischen Verfahren können die organischen Bestandteile schadlos verbrannt werden, aber die anorganischen Stoffe - insbesondere die Metalle - verbleiben zwangsläufig in der Asche und bedürfen daher wegen der Aufkonzentrierung und Schädlichkeit einer Sonderbehandlung bei der Endlagerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu ent­ wickeln, daß eine umweltfreundliche und vollständige Entsorgung von Klärschlämmen der Abwasserreinigung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klär­ schlämme in einem Schachtofen zur Verhüttung von Erzen - vorzugs­ weise in einem Hochofen zur Roheisengewinnung - verbrannt werden.

Schachtöfen zeichnen sich u. a. dadurch aus, daß der Schachtbe­ schickung, dem Möller, fester Brennstoff, wie z. B. Koks, zu­ gemischt ist, der im unteren Schachtteil durch Einblasen von meist hochvorgewärmter Luft, dem Wind, verbrennt und dadurch den Möller zum Schmelzen bringt, wobei sich Metall- und Mineralschmelzen bilden, die wiederum getrennt abgezogen werden. Man erhält somit eine Metallschmelze, die z. B. beim Eisen auch Kohlenstoff, Phospor, Schwefel u. a. entsprechend den Lösungs­ gleichgewichten aus den Verbrennungsgasen und dem Möller auf­ nimmt, und eine Schlacke, die alle mineralischen Komponenten - vornehmlich Silikate, Sulfate und Karbonate - enthält.

Da Schlacken fast die meisten Metalle, wie Chrom, Mangan, Arsen, Antimon u. a. aufnehmen, d. h. in Lösung bringen, wer­ den auch die im Klärschlamm enthaltenen Metalle, soweit sie nicht in die Metallschmelze übergehen, dort gebunden und beim Abkühlen der Schlacke in eine wasserunlösliche Kristallstruk­ tur eingebettet, so daß die Schlacken wie üblich weiter ver­ wendet werden können.

Es ergibt sich somit, daß bei der Verbrennung von Klärschlämmen in Schachtöfen zur Verhüttung von Erzen keine die Umwelt ge­ fährdenden Stoffe anfallen, zumal die verhältnismäßig kleine Menge an Abgas aus dem Klärschlamm zusammen mit dem Gichtgas in vorhandenen Gasreinigungsanlagen entsorgt wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können relativ große Mengen Klärschlamm kontinuierlich untergebracht werden. Außerdem sind die Klärschlämme aufgrund ihrer äußerst porösen Struktur höchst reaktionsfähig und damit für den Schachtofenprozeß besonders ge­ eignet.

Es können bis zu 30% der für den Schachtofenbetrieb benötigten Brennstoffenergie durch den Klärschlamm abgedeckt werden, so daß der Verbrauch anderer Energieträger entsprechend eingespart wird.

Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall für das erfindungsge­ mäße Verfahren ergibt sich im Zusammenhang mit Hochöfen für die Roheisengewinnung, bei denen die für die Eisenreduktion benö­ tigte Wärme nicht durch Verbrennen eines Teiles des Kokses, son­ dern durch Verbrennen von eingeblasenem Kohlestaub erzeugt wird. In diesen Fällen kann der getrocknete Klärschlamm der staubför­ migen Kohle direkt zugemischt und mit dieser in den Hochofen eingetragen werden.

Insbesondere beim Anfall kleinerer Mengen Klärschlamm ist es auch denkbar, den Klärschlamm ungetrocknet hydraulisch in den Verbrennungsraum des Schachtofens einzuspritzen. Diese Ver­ fahrensweise erweist sich als besonders wirtschaftlich, da hier die gesamten Trocknungskosten gespart werden können. Die pneu­ matische Einbringung von getrocknetem Klärschlamm bzw. die hy­ draulische Einbringung von ungetrocknetem Klärschlamm erfolgt zweckmäßigerweise über Düsen, die in den Blasformen des Schacht­ ofens angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich besonders vorteil­ haft im Zusammenhang mit vorhandenen Schachtöfen für die Ver­ hüttung von Erzen, insbesondere Hochöfen für die Roheisenge­ winnung. Es ist jedoch nicht auf diese Art von Schachtöfen beschränkt und kann auch im Zusammenhang mit anderen Schacht­ öfen, beispielsweise zum Brennen von Kalk, ohne weiteres angewandt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verwertung von Klärschlämmen der Abwasser­ reinigung, dadurch gekennzeichnet, daß die Klärschlämme in einem Schachtofen zur Verhüttung von Erzen verbrannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klärschlämme in einem Hochofen zur Roheisengewinnung ver­ brannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorher getrocknete und staubfein aufbereitete Klärschlämme pneumatisch in den Schachtofen eingeblasen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß feinteilig aufbereitete Klärschlämme hydraulisch in den Schachtofen eingespritzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische bzw. hydraulische Eindüsung der Klär­ schlämme über in den Blasformen angeordnete Düsen erfolgt.