DE4111314C2 - Verfahren zur biologischen Trocknung von Klärschlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Trocknung von Klärschlamm gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nachdem die Verwendung von Klärschlamm als landwirtschaftliches Düngemittel wegen der Belastung mit zum Teil hochgiftigen Schad­ stoffen mit gewissen Auflagen verbunden ist, ist wegen des erwa­ chenden Umweltbewußtseins der Bevölkerung die umweltschonende Beseitigung von Klärschlämmen ein wichtiges, heute und in der Zukunft zu lösendes Problem.

Klärschlämme entstehen durch die Aufbereitung kommunaler und zum Teil auch industrieller Abwässer, welche in den mechanischen, biologischen und chemischen Klärstufen einer Kläranlage mit einem hohen Wasseranteil und einem sehr hohen OTS-Anteil flüssig anfallen.

Zur Beseitigung dieser dünnflüssigen Schlämme werden diese, ge­ gebenenfalls nach einer chemischen Konditionierungsstufe, ma­ schinell entwässert und mit Zuschlagstoffen, wie Kalk, Zement­ staub oder Asche verfestigt, deponiert oder thermisch bei hohen Temperaturen getrocknet oder verascht. Ein Nachteil der so behandelten Klärschlämme ist, daß zum einen eine erheb­ liche Mengenzunahme erfolgt, zum anderen unter der Einwirkung des sauren Regens besonders die Kalkzuschläge sich zersetzen und der verfestigte sowie gegebenenfalls bereits deponierte Klär­ schlamm wieder zu einer nicht mehr deponierfähigen pastösen Masse umgewandelt wird.

Bei der thermischen Trocknung des entwässerten Klärschlammes wird das Wasser verdampft und es findet eine Massereduzierung bis zu 80% statt. Der Nachteil dieser Trocknung besteht jedoch darin, daß äußerst geruchsintensive und teilweise auch giftige Brüden entstehen, die einer erneuten Beseitigung in einer Klärung unterliegen, wobei durch die Einwirkung von Mikroben gefährliche Abgase entstehen und durch den Einfluß des Regens das gefährliche Deponiesickerwasser entstehen kann.

Eine andere Möglichkeit der Beseitigung der Klärschlämme bietet die Verbrennung der getrockneten Schlämme sowie das Einarbeiten getrockneter Schlämme durch Verbrennen der Klärschlämme und Ein­ arbeiten der Asche in Bitumenerzeugnisse. Dies ist wegen der hohen Energiekosten und der erforderlichen Investitionen für die Verbrennungsanlagen und der dabei entstehenden z. T. hochgiftigen Abgase sowie der möglichen Auswaschung der Giftstoffe aus den Bitumenerzeugnissen durch chemische Umsetzungen noch mit ziem­ lichen Unabwägbarkeiten verbunden.

Aus der älteren Anmeldung P 40 19 389 ist ein Verfahren zum Um­ wandeln von Klärschlamm in ein humusähnliches Substrat sowie Vorrichtungen zu dessen Durchführung bekannt, welche aufgrund eines optimierten Prozeßablaufes nur geringe Betriebskosten verursachen und wobei die aus Investitions- und laufenden Kosten zusammengesetzten Gesamtkosten ein Minimum betragen.

Die DE-A-37 25 988 beschreibt ein Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen, wobei den teilentwässerten Rohschlämmen zumindest eine organische Substanz zugesetzt wird. Als die organische Substanz werden Stroh, Holzabfälle, Altpapier sowie Müll genannt. Gemäß dem bekannten Verfahren wird ein auf einen Feststoffgehalt von mindestens 25 Gew.-% eingestellter Rohschlamm mit organischen Substanzen vermischt und das so entstandene Gemisch unter aeroben Bedingungen bis zu Humifizierung ausgesetzt.

Aus der DE-A-11 45 646 ist ein Verfahren zur Herstellung von lagerbeständigen, geruchlosen und biologisch aktiven Bodenverbesserungsmitteln bekannt, bei dem ein Gemisch aus teilweise entwässertem Klärschlamm mit zerkleinertem Müll einer Preßverformung unterworfen wird, wobei es zu einer Verdichtung der Masse auf etwa 1/3 kommt, und nachfolgend die so erhaltenen Preßlinge durch Lagerung an Luft getrocknet werden. Gegebenenfalls können diesem bekannten Verfahren zur Steuerung oder Verbesserung der Verrottung Pflanzen- oder Bakterienpräparate zugesetzt werden.

Die DE-A-11 37 451 beschreibt ein Verfahren zum Kompostieren von Müll zu Düngemitteln, bei dem der Müll zu feinen Teilchen zerkleinert, die zerkleinerte Müllmasse durch Zusatz von Wasser auf bestimmte Feuchtigkeitsgehalte eingestellt wird und danach mit aeroben Bakterienkulturen geimpft, in Gärbehälter eingefüllt und einer Vergärung bzw. Verrottung unter Luftzufuhr und unter Umwälzen sowie Umwenden unterworfen wird.

Aus der US-A-4 214 985 ist ein Verfahren zur Behandlung von Abwässern bekannt, in dem der Schlamm mit Bakterien und einem Kohlenhydrat wie Lactose vermischt wird.

Aus Gaul, D.: Versuche zur Herstellung von hygienisch einwandfreiem Kompost aus luftgetrocknetem Faulschlamm unter Verwendung verschiedener Zusätze (Umwelthygiene 10 (1974), Seiten 227 bis 236) ist ein Versuch zur Herstellung von hygienisch einwandfreiem Kompost aus luftgetrocknetem Faulschlamm unter Verwendung verschiedener Zusätze, zum Beispiel einem unter der Bezeichnung "Biorott" eingesetztem Konzentrat aus Eiweißstoffen mit Zusätzen an Stickstoff, Calcium, Kalium, Phosphor, Magnesium, Silicium und Spurenelementen sowie geringen Mengen Wasser bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur biologi­ schen Trocknung von Klärschlamm bereitzustellen, bei dem Klär­ schlamm in ein humusähnliches Substrat umgewandelt wird und bei dem die mit dem bekannten Verfahren erreichte Verringerung der OTS noch einmal erheblich gesteigert wird, wobei ein gegebenen­ falls für die Deponierung hervorragend geeignetes Produkt er­ halten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, bei der zur chargenweisen oder kon­ tinuierlichen Trocknung des Klärschlamms einem aus der Vorrotte und/oder Nachrotte erhaltenem, gegebenenfalls vorbehandeltem Rückgut als Konditionierungsmittel Additive zugesetzt werden, und das mit den Additiven versetzte Rückgut mit neuem Klär­ schlamm im Kreislauf geführt wird.

Mittels der erfindungsgemäßen Maßnahmen kommt es dabei zu einer Begünstigung der normalen Biozönose und eines natürlichen Ver­ laufs, wobei ein optimales Rückgut bei maximalem Kohlenstoffab­ bau und gleichzeitiger Dekontaminierung des eingesetzten Klär­ schlammes erfolgt.

Im Sinne der nachfolgenden Definitionen ist unter

• - Vorrotte die aerobe mikrobielle Umsetzung eines mechanisch vorentwässerten Klärschlammes über einen Zeitraum von 5 bis 10 Tagen bei Temperaturen von 50 bis 90°C,
• - Nachrotte die aerobe mehrwöchige Umsetzung des aus der Vor­ rotte stammenden Substrates ohne aktive Belüftung bei Tempera­ turen von 10 bis 90°C durch Mikroben und insbesondere Pilze,
• - Rückgut ein aus der Vorrotte und/oder Nachrotte erhaltenes Substrat,
• - %-OTS der organische Trockensubstanzgehalt des Klärschlamms, und
• - %-TS der Trockensubstanzgehalt des Klärschlamms

zu verstehen, wobei der %-OTS-Gehalt auf den TS-Gehalt als 100% bezogen ist.

Erfindungsgemäß werden dem aus der Vor- und/oder Nachrotte stam­ menden Rückgut als Additive Verdickungsmittel, Absorptionsmit­ tel, Enzyme, Bakterien, Lösungsvermittler bzw. Netzmittel oder Membraneffektoren und/oder Mischungen der vorstehend genannten Additive zugesetzt. Diese Additive dienen zum einen der Ingang­ setzung der Kompostierung, zum anderen der Aufrechterhaltung des kontinuierlichen bzw. chargenweise betriebenen Prozesses bzw. der reversiblen Aufnahme von Wasser. Zugleich kommt es zu einer zeitlichen und qualitativen Beschleunigung der Umsetzung des zu entwässernden Klärschlammes derart, daß die Kompostierungstempe­ ratur erhöht wird, wobei der Kohlenstoffabbau auf einen Gehalt von weniger als 25%, insbesondere bis zu 20%, im erhaltenen Gut eingestellt werden kann, was gut für Deponierungszwecke ist. Als Folge davon kommt es auf der Deponie auch zu einer Verringerung der Gasentwicklung sowie zu einer Verringerung der Eluierung der Kohlenstoffbestandteile ins Grundwasser. Überdies können durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise auch Substratschwankungen leichter ausgeglichen werden, wobei erfindungsgemäß ein Endmate­ rial erhalten wird, das sehr erdähnlich ist und das alleine, ohne Zusatz von z. B. Brandkalk abgelagert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden dem aus der Vor- und/oder Nachrotte erhaltenen Rückgut als Additive Algi­ nate, Bentonite und/oder Montmorillonite zugesetzt. Als für die Erfindung geeignet hat sich dabei gezeigt, diese Additive in von 0,05 bis 1,5 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das gesamte in den Kreislauf eingeführte Rückgut, einzu­ setzen. Die gelierfähigen, aus enzymatisch aufgeschlossenen Braunalgen gewonnenen Alginate dienen dabei als das Verdickungs­ mittel, das das Wasser hält und zugleich das Nährstoffangebot wegen des Gehalts an Kohlenhydraten, Proteinen, Spurenelementen, Vitaminen und Phytohormonen für die aus der Vor- und/oder Nach­ rotte stammenden Bakterien darstellt. Zugleich puffern diese Alginate und die in ihnen zum Teil aufgrund der Herstellung ent­ haltenen Polyuronsäuren die in dem Klärschlamm enthaltenen toxi­ schen Stoffe und begünstigen die Kompostierung. Als für die Er­ findung geeignete Alginate haben sich dabei die unter den Namen Bio-Algihum® und Bio-KlarAlgin® handelsüblich erhältlichen Pro­ dukte gezeigt, die als natürliche Boden- und Pflanzenhilfsstoffe in granulierter und strukturviskoser Form aus speziell aufbe­ reiteten Braunalgen gewonnen werden, denen zur Steigerung ihrer Wirkung hochmolekulare Kohlenhydrate zugesetzt sind. Wegen der Verwendung von ausschließlich Naturprodukten sind diese Produkte umweltfreundlich und somit für Menschen, Tiere und Pflanzen un­ schädlich.

Zur Steigerung der Kompostierfähigkeit hat es sich als vor­ teilhaft erwiesen, als Absorptionsmittel Bentonite und/oder Montmorillonite allein oder gemischt mit Alginaten einzusetzen.

Als geeignete Bentonite haben sich dabei handelsüblich erhält­ liche, sauer aufgeschlossene Bentonite aller Mahlgrade mit Teil­ chengrößen von 0,001 bis 0,1 mm gezeigt, wobei feinteilige Ben­ tonite einer Teilchengröße von 0,005 bis 0,02 mm bevorzugt wer­ den. Die durch den erfindungsgemäßen Einsatz der Mischung er­ zielten Vorteile sind dabei die Unterstützung der Proteinspal­ tung, die Dekontaminierung toxischer Stoffe durch die Absorp­ tion, d. h. Einlagerung in die Matrix der teilchenförmigen Ab­ sorptionsmittel, die Wirkung als wasserbindendes Mittel und das thixotrope Verhalten sowie die Quellfähigkeit. Gleichzeitig verhält sich die erfindungsgemäße Mischung gegenüber bereits sich in dem Rückgut befindlichen Bakterien neutral, wobei auch die sich in dem Gemisch befindlichen Bakterien durch die im Rückgut befindlichen toxischen Stoffe nicht abgetötet werden. Zusätzlich kommt es zu einem Ionenaustausch toxischen Ionen, wie Nickel, Cadmium oder dergleichen, durch Na⁺-Ionen, was zu einer Entgiftung des in den Kreislauf eingeführten Rückgutes führt. Mit der erfindungsgemäßen Mischung gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform ist es überdies möglich, die Kompostiertemperatur zu steigern, wobei es zu einem erhöhten Umsatz für das Rückgut bzw. für das Substrat kommt.

Zusätzliche, erfindungsgemäß verwendete Absorptionsmittel sind Vermiculite sowie insbesondere handelsüblich erhältliche was­ serabsorbierende und in Wasser und in den meisten organischen Lösungsmitteln unlösliche, synthetische, z. T. quervernetzte Po­ lymere und/oder Copolymere auf Basis von Acrylsäure und/oder Acrylamid oder deren Salze, die als Hilfsmittel zur weiteren Entwässerung des Klärschlamms eingesetzt werden und dabei, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Klärschlämme bis zum 400fachen, insbesondere bis zum 70fachen ihres Gewichtes an Wasser und bis zum 100fachen, insbesondere bis zum 25fachen ihres Gewichtes an Salzlösungen aufnehmen können. Aufgrund ihrer großen pH-Beständigkeit über einen weiten pH-Bereich sind letz­ tere im wesentlichen auf fast alle kommunalen und/oder industri­ ellen Klärschlämme anwendbar. Als für die Erfindung besonders geeignet gezeigt haben sich dabei die Produkte der Alcosorb®- Reihe von Allied Colloids.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden dem aus der Vorrotte und/oder Nachrotte stammendem, dem Klärschlamm zugesetztem Rückgut hydrolytische Enzyme und/oder selektierte Bakterien zugesetzt. Die Zugabe der hydrolytischen Enzyme, die dem Rückgut als Trockenprodukte, Lösungen und/oder Suspensionen an geeigneter Stelle selektiv zugesetzt werden, führt dabei zur Spaltung der makromolekularen Kohlenwasserstoffe und Polysaccha­ ride sowie anderer organischer Komponenten in dem Klärschlamm, die den Proteinstoffwechsel beeinflussen, so daß ein Abbau poly­ merer Kohlenstoffverbindungen in niedere Verbindungen geringerer Kohlenstoffanzahl bis hin zur Veratmung in Kohlendioxid und Was­ ser erfolgen kann. Von Vorteil ist dabei der Einsatz der Enzyme als Lösung und/oder Suspension, da bei Einsatz von Trockenpro­ dukten wegen möglicher Allergien Sicherheitsvorkehrungen getrof­ fen werden sollten oder müßten. Erfindungsgemäß können die han­ delsüblich erhältlichen Enzyme und/oder Enzymgemische in reiner Form oder in technischer Reinheit eingesetzt werden. Aus Kosten­ gründen werden Enzyme und Enzymgemische technischer Grade bevor­ zugt. Ein Zusatz der Enzyme und/oder der Enzymgemische kann außer dem Rückgut allein auch bereits in das Gesamtsystem erfol­ gen.

Für die Zwecke der Erfindung hat es sich dabei als geeignet ge­ zeigt, Mischungen aus Amylasen, Lipasen, Cellulasen, Proteasen, Carbohydrasen und/oder Glycoproteinasen in Mengen von ca. 0,05 bis 10 ppm, vorzugsweise 0,1 bis 1 ppm einer Aktivität von 100%, bezogen auf den Einzelstoff, einzusetzen, wobei die Aktivität der Einzelkomponenten der Enzyme und/oder des Enzymgemisches we­ gen der schwankenden Enzymaktivität unter 1% liegen kann. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Enzyme und/oder Mischungen davon in das Rückgut erfolgt ein schnellerer Start der Umsetzung, und zwar schon innerhalb eines Zeitraumes von 1 bis 2 h gegenüber sonst 10 bis 20 h, sowie der Abbau der kohlenstoffhaltigen Ver­ bindungen schon innerhalb 2 bis 5 Tagen gegenüber sonst 7 Tagen. Gegenüber den bekannten Verfahren kann sich dadurch der Start der Umsetzung um den Faktor 10 verringern und der Abbau in einem um etwa 2 bis 5 Tage verkürzten Zeitraum erfolgen. Mit der er­ findungsgemäßen Verfahrensweise ist auch eine Veratmung des Koh­ lenstoffs und der anderen organischen Inhaltsstoffe in dem Klär­ schlamm auf einen OTS-Gehalt unter 25% im Substrat gegenüber einem OTS-Gehalt von 40 bis 35% möglich. Zugleich ergibt sich eine stabilere und höhere Kompostiertemperatur, die dazu führt, daß ein geeignetes Deponieprodukt oder ein Substrat als Ein­ heitserde mit einem Mindesthumusanteil ohne Mischung mit Erde als Mutterbodenersatz entsteht.

Mit den erfindungsgemäß zugesetzten hydrolytischen Enzymen ist überdies auch ein gezielter Abbau mineralischer, pflanzlicher und tierischer Fette und Öle, wie sie im Fettfang- und Rechengut enthalten sein können, sowie kontaminierender Stoffe, wie halo­ genierter aliphatischer und aromatischer Verbindungen sowie heterocyclischer Verbindungen, wie Furane und Dioxine, unter Verwendung von später beschriebenen Netzmitteln als Lösungsver­ mittler bzw. anorganischer Katalysatoren, wie bekannte Zink-, Nickel-, Kupfer^I,II-Salze, bzw. gitterförmigen Metallstäben, z. B. Kupferstäben, die den Abbau der Schadstoffe zeitlich we­ sentlich beschleunigen, möglich. Insbesondere haben sich als für Dioxine geeignete Zusätze Kupfersalze als anorganische Kataly­ satoren erwiesen, wobei diese in Mengen von 10 bis 1000 ppm, be­ zogen auf das Gewicht des Rückgutes, eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß können gefriergetrocknete und/oder direkt aus Fermentern selektierte Bakterien allein oder in Verbindung mit den vorstehend genannten hydrolytischen Enzymen dem Rückgut zugesetzt werden, wobei gezielte Abbauleistungen unerwünschter kontaminierender organischer Inhaltstoffe im Rückgut auf ähn­ liche Weise wie bei den zuvor beschriebenen Enzymen erzielt wer­ den. Als für die Erfindung geeignet hat es sich dabei gezeigt, die Menge der selektierten Bakterien in von ca. 0,1 bis 1500 ppm aktivierter Masse selektierter Bakterien pro Gewicht des Substrats aus wäßriger Lösung einzusetzen. Vorteilhafterweise werden diese selektierten Bakterien in Mengen von 1 bis 1000 ppm, insbesondere in von 5 bis 500 ppm zugesetzt. Die Menge der zugesetzten selektierten Bakterien hängt dabei davon ab, ob eine höhere Effektivität als bei Enzymen allein gewünscht wird, sowie davon, ob aufgrund der Abbaumechanismen ein höheres Bakterien­ alter erforderlich ist. Dies ist zum Beispiel dann erforderlich, wenn sie dem Rückgut zum Konditionieren und Abbau von hochbe­ lasteteten Stoffen zugesetzt werden, z. B. halogenierten Alipha­ ten und Aromaten sowie heterocyclischen Verbindungen, wie Fura­ nen und Dioxinen, bei denen ein Bakterienalter von mehr als 7 Tagen erforderlich ist.

Als geeignete, die Konditionierung des dem Klärschlamm zuge­ setzten Rückgutes positiv beeinflussende selektierende Bakterien haben sich handelsüblich erhältliche Bakterienprodukte erwiesen, wie die Produkte der Ecolyte-Reihe, die verschiedene Stämme spe­ ziell gezüchteter und adaptierter Mikroorganismen, grenzflächen­ aktive Substanzen sowie teilweise freie Enzyme enthalten, wobei das Trägermaterial auf Getreidebasis hergestellt wurde und es sich bei den erhältlichen Mikroorganismen um besonders lei­ stungsfähige Varianten natürlich vorkommender Spezien handelt. Diese Produkttypen stellen spezielle Mischungen von bis zu 20 unterschiedlichen Stämmen von Mikroorganismen dar, die jeweils auf spezielle Anwendungsfälle zubereitet worden sind.

Je nach der Aufgabenstellung werden dabei Kombinationen der mög­ lichen selektierten Bakterien eingesetzt. Für spezielle Ein­ satzfälle werden dabei Bakterien zur allgemeinen Aktivierung der Biomasse (MX20 von Allied Colloids), Bakterien für Öle und Fette tierischer oder pflanzlicher Herkunft (MX25, MX30 von Allied Colloids), für den Abbau von Seifen und Detergenzien (MX65 von Allied Colloids), für den Abbau von Cellulose aus Frucht- und Gemüseresten aus Industrie und Gewerbe sowie auch aus der Cellulosefabrikation der Papierschlämme (CX70 von Allied Colloids), Bakterien, die den Abbau aliphatischer und aromati­ scher Verbindungen in Schlämmen aus der chemischen Industrie, die insbesondere eine gesteigerte Resistenz gegen toxische Sub­ stanzen aufweisen, und die ein besonders breites Wirkungsspek­ trum zeigen, selektierte Bakterien, die den Abbau von Mineral­ ölen und anderen aliphatischen und aromatischen Kohlenwasser­ stoffverbindungen und deren Derivaten einleiten bzw. beschleu­ nigen (CX80, CX90 von Allied Colloids), und handelsüblich er­ hältliche Produkte selektierter Bakterien, die zum Abbau aro­ matischer und/oder heterocyclischer Verbindungen, wie Benzol, Benzoesäure, Phenole, Toluol Cresol, Anthrazen, Anilin, Pyridin, Pyrazin, Biphenylen sowie den mit niederen Alkylgruppen mit von 1 bis 3 C-Atomen oder Nitrogruppen substituierten sowie haloge­ nierten Derivaten dieser Verbindungen und den Isomeren dieser Verbindungen geeignet sind (TM-HAB von InterBio).

Beim Einsatz von solchen Enzym- und/oder selektierten Bakterien- Mischungen ist dabei auf eine optimale Verteilung der vorstehend genannten Stoffe über das gesamte, dem Klärschlamm zugesetzte Rückgut zu achten, damit eine Effektivität an allen Stellen des Rückgutes durch richtige Verteilung erzielt wird. Für die erfin­ dungsgemäßen Zwecke hat es sich dabei gezeigt, diese Additive aus der Lösung und/oder Suspension in Verbindung mit später ge­ nannten Lösungsvermittlern bzw. Netzmitteln bereits in den Schlamm vor oder während der Entwässerung, spätestens jedoch vor dem Mischer in das auf eine bestimmte Korngröße gemahlene Rück­ gut bzw. den entwässerten Schlamm einzusetzen, da die Wirkung dieser Additive im Biotrockner nach qualitativ und quantitativ richtiger Dosierung, durch Mischung und Einhaltung optimaler pH- Werte von pH 5,5 bis 8,5, insbesondere pH 6,0 bis 8,0, sowie be­ sonders vorteilhaft in einem Bereich von pH 6,8 bis 7,2, bei Temperaturen von 35°C bis 90°C sowie Reaktionszeiten von 1 bis 7 Tagen eintritt. Sauerstoffversorgung und notfalls eine Nachbear­ beitung des Rückgutes durch Lösungen bzw. Suspensionen vorste­ hend genannter Enzyme und/oder selektierter Bakterien nach dem Gießkannenprinzip, auch zum Zwecke der Rückbefeuchtung, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.

Erfindungsgemäß können dem Rückgut Lösungsvermittler und Verdickungsmittel und/oder Absorptionsmittel in einem pH-Bereich von 4 bis 12 je nach Erfordernissen zugesetzt werden. In Abhängigkeit von der Belastung von mit organischen Kohlenwasserstoffen bela­ steten Klärschlämmen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, an­ ionische und/oder kationische Tenside als zum Beispiel wäßrige Lösung dieser grenzflächen- und waschaktiven Substanzen zur De­ kontaminierung, insbesondere von Klärschlämmen, die mit minera­ lischen Ölen und Fetten oder mit tierischen und pflanzlichen Ölen und Fetten kontaminiert sind, in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 0,3 bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf das aus Vor- und/oder Nachrotte stammende, dem neuen Klär­ schlamm als Konditionierungsmittel zugesetzte Rückgut, zuzu­ geben.

Die Wirkung dieser biologisch abbaubaren und daher umweltfreund­ lichen Tenside liegt physikalisch in der Verteilung der in dem Rückgut bzw. in dem Klärschlamm verteilten Nährstoffe für die gegebenenfalls zuzusetzenden Enzyme bzw. selektierten Bakterien in Verbindung mit den Verdickungsmitteln und/oder Absorptions­ mitteln. Ihre mobilisierende Funktion können diese als z. B. wäß­ rige Lösung der grenzflächen- und waschaktiven Substanzen ein­ gesetzten Lösungsvermittler bzw. Netzmittel besonders gut zei­ gen, wenn sie entweder dem Rückgut vor dem Aufmahlen auf eine definierte Korngröße, die in der Regel unter 10 mm, vorzugsweise unter 5 mm, liegt, zugesetzt werden, bzw. vor der Schlamment­ wässerung oder durch Aufsprühen auf den Klärschlamm vor dem Mischer, wobei die vorstehend genannten Stoffe leicht in die Po­ ren des teilchenförmigen Rückgutes eingelagert werden können. Die kombinierte Anwendung von Lösungsvermittlern, Verdickungs­ mitteln und/oder Absorptionsmitteln in Verbindung mit Enzymen und/oder Bakterien hat den Vorteil, daß an die Matrix dieser Verdickungsmittel und/oder Absorptionsmittel, insbesondere Algi­ nate und darin enthaltener Polyuronsäuren sowie Bentonite, anorganische Giftstoffe angelagert werden können und dort so gebunden werden, daß sie nicht die Funktion der Enzyme beein­ flussen und die Bakterien abtöten. Wenn nötig, können dem so behandelten Rückgut die bereits vorstehend genannten anorgani­ schen Katalysatoren, wie übliche Zink-, Nickel-, Kupfer^I-, Kupfer^II-Salze in Mengen von 10 bis 1000 ppm, bezogen auf das Rückgut, oder ein Metallgitter aus Kupferstäben, welches sich besonders gut für den Abbau von Dioxinen eignet, zugesetzt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können dem neuen Klärschlamm in Kreislaufführung aus der Vor- und/oder Nachrotte stammendes Rückgut, mit Membraneffektoren versetzt werden, die gegebenenfalls mit einem Absorptionsmittel, ins­ besondere mit Bentoniten, gemischt sein können. Auch eine Kombi­ nation dieser Membraneffektoren mit selektierten Bakterien ist erfindungsgemäß vorgesehen. Mittels der Membraneffektoren können dabei natürliche und künstliche Mischbiozönosen leicht gesteuert werden. Für die Zwecke der Erfindung hat es sich dabei als vor­ teilhaft erwiesen, die Membraneffektoren in einem handelsüblich erhältlichen, sauer aufgeschlossenen Bentonit eines verhältnis­ mäßig feinen Mahlgrades einzuarbeiten, bevor sie dem Rückgut zugesetzt werden. In Abhängigkeit von dem Ausgangs-Klärschlamm können Membraneffektoren und Bentonit im Verhältnis von 1 : 100 bis 1 : 5000; vorzugseise von 1 : 800 bis 1 : 2000, gemischt werden.

Erfindungsgemäß bestehen diese Membraneffektoren im wesentlichen aus einer Kombination verschiedener Stoffverbindungen. Im we­ sentlichen können diese aus Aluminiumnicotinat, Natriumsali­ cylat, Anthrachinon, Alginsäuresilylester, Lithiumcarbonat, ein Gemisch aus Harnstoff und Natriumlaurylsulfat in einem molaren Verhältnis von 1 : 8, Guanidiniumnitrat sowie Kalium-ortho-ethyl­ dithiocarbamat ausgewählt sein. Für die erfindungsgemäßen Zwecke hat es sich dabei herausgestellt, daß von den vorstehenden acht genannten Stoffen maximal vier in Mischung mit Bentoniten ent­ halten sein müssen, um die beabsichtigte Wirkung zu erzielen. Erfindungsgemäß enthält das Ausgangsmaterial 10 Gew.-% dieser Verbindungen in feinst gemahlenem Bentonit. Als geeignete Mi­ schung haben sich Mischungen aus Aluminiumnicotinat, Natrium­ salicylat, Lithiumcarbonat und Harnstoff/Natriumlaurylsulfat bzw. Mischungen aus Anthrachinon, Alginsäuresilylester, Guani­ diniumnitrat und Kalium-ortho-ethyldithiocarbamat in Bentonit gezeigt. Bei Zusatz dieser Membraneffektoren ist es möglich, die toxischen Einflüsse der in den Klärschlämmen enthaltenen toxi­ schen Verbindungen zu mindern, den Kohlenstoffabbau auf unter 25% Kohlenstoff zu verringern, mehr Trockensubstanz und einen geringeren Wassergehalt nach der Vorrotte sowie einen schnelle­ ren Stoffumsatz zu erhalten.

Diese vorstehend genannten Membraneffektoren wirken somit als Katalysatoren derart, daß bei dem mit Membraneffektoren ent­ haltenen Rückgut versetzten Klärschlamm, auch bei einem geringen OTS-Gehalt, die Geschwindigkeit der Umsetzung des Klärschlamms nicht verringert bzw. sogar erhöht wird. Dieser Zusatz der Mem­ braneffektoren bewirkt überdies ein leichteres Durchdringen der Bakterienmembran durch Sauerstoff, so daß die Aktivität der Bak­ terien erhöht wird und damit als Folge der Lebenszyklus dieser Bakterien bis zum Absterben schneller durchlaufen wird bzw. durchlaufen werden kann. Als Folge davon kommt es zu einem wei­ tergehenderen Kohlenstoffabbau, was insbesondere für die Zwecke der Deponierung wichtig ist.

Der mit erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Klärschlamm ent­ hält nach Vorrotte und Nachrotte weniger als 25% OTS und kann daher als Einheitserde mit einem Mindesthumusanteil, ohne Mi­ schung mit Erde, als Mutterbodenersatz dienen. Das so erhaltene humusähnliche Substrat eignet sich zur Rekultivierung nicht mehr bewirtschafteter landwirtschaftlicher sowie industrieller Nutz­ flächen mit an diesen Bodenbedingungen angepaßten Pflanzen, wo­ bei je nach den Erfordernissen für Pflanzen notwendige Mine­ ralien zugesetzt werden. Somit stellt das mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellte humusähnliche Substrat eine ausge­ zeichnete Möglichkeit für die Beseitigung kommunaler sowie indu­ strieller Klärschlämme dar, wobei das erfindungsgemäße Verfahren auch auf das in den Kläranlagen anfallende Fettfanggut und Re­ chengut anwendbar ist. Somit dient das erfindungsgemäß erhaltene humusähnliche Substrat zur chemischen, physikalischen und/oder biologischen Dekontaminierung von Klärschlämmen. Bei Kenntnis des Laststoffes ist es überdies möglich, kontaminierte Böden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wegen einer besseren Kontrolle des Verlaufes insbesondere chargenweise, in begrenzten Mengen zu dekontaminieren, wobei dem kontaminierten Bodenaushub mit Addi­ tiven versetztes Rückgut und mechanisch entwässerter Klärschlamm als Substrat zugesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels näher er­ läutert:

Ein kommunaler Klärschlamm mit einem TS-Gehalt von ca. 3% und einem OTS-Gehalt von mehr als 60% wurde auf in an sich bekannte Weise auf einen TS-Gehalt auf über 25% mechanisch entwässert, einer Vorrotte über ca. 7 Tage bei Temperaturen von 60 bis 80°C ausgesetzt und teilweise einer Nachrotte bei Temperaturen von 35 bis 80°C, in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Wit­ terung, über einem Zeitraum von 60 bis 80 Tagen unterworfen.

Gemische der aus der Vor- und Nachrotte erhaltenen Produkte wer­ den frischem kommunalen Klärschlamm einer dem Ausgangsklär­ schlamm im wesentlichen entsprechenden Zusammensetzung und Kon­ zentration zugesetzt, wobei dieses Rückgutgemisch vorher mit ca. 1 Gew.-% gut emulgierender und umweltfreundlicher, nahezu ge­ sättigter Lösung eines grenzflächen- und waschaktiven Netzmit­ tels (Sintac 900 von Multimac), 0,3 Gew.-% eines handelsübli­ chen, sauer aufgeschlossenen Bentonits eines sehr feinen Mahl­ grades (Teilchengröße ca. 90 % unter 0,01 mm) und 0,3 Gew.-% Montmorillonit sowie 1 ppm Enzymgemisch handelsüblicher hydroly­ tischer Enzyme technischer Reinheit, nämlich Amylase, Cellulase, Protease und Glycoproteinase, und 10 ppm eines Gemisches ver­ schiedener, speziell gezüchteter und adaptierter Arten von Ba­ cillus, Pseudomonas und Streptomyces (Ecolyte MX20 von Interna­ tional Biochemicals) versetzt.

Nach erneutem Durchlauf der Vorrotte von nur noch ca. 3 Tagen und einer erheblich verkürzten Nachrotte von nur noch ca. 40 Tagen, bei einer Miethöhe von ca. 1,50 m und normaler Durch­ lüftung, wurde ein humusähnliches Substrat eines OTS-Gehaltes von nur noch 24% erhalten, das einen ausgezeichneten Mutter­ bodenersatz darstellte.

Claims (6)

1. Verfahren zur biologischen Trocknung von Klärschlamm mit den Verfahrensstufen

• - mechanische Entwässerung des Klärschlamms,
• - aerobe mikrobielle Vorrotte und
• - aerobe mehrwöchige Nachrotte,

wobei Klärschlamm in ein humusähnliches Substrat umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einem aus Vorrotte und/oder Nachrotte erhaltenen Rückgut als Additive Alginate, Bentonite und/oder Montmorillonite in Mengen von 0,05 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Rückgut, zugesetzt werden und das mit Additiven versetzte Rückgut mit neuem unbehandeltem Klärschlamm im Kreislauf geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückgut hydrolytische Enzyme und/oder selektierte Bakterien der Ecolyte®-Reihe in Mengen von 0,05 bis 1500 ppm, bezogen auf das Rückgut, zugesetzt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückgut als Lösungsvermittler Tenside zugesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Klärschlamm vor der Zugabe des Rückgutes ein Lösungsvermittler zugesetzt wird.

5. Verwendung eines nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 erhaltenen humusähnlichen Substrates als Austrag zu Rekultivierungszwecken und zur chemischen, physikalischen und/oder biologischen Dekontaminierung von Klärschlämmen und/oder kontaminierten Böden.