DE4142085A1 - Verfahren zur nutzbarmachung wertgebender bestandteile von klaerschlaemmen - Google Patents
Verfahren zur nutzbarmachung wertgebender bestandteile von klaerschlaemmenInfo
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Description
Die Entsorgung kommunaler Klärschlämme wird zunehmend zu einem
abfallwirtschaftlichen Problem. Wurden in den achtziger Jahren
noch mehr als 60% der Klärschlämme landwirtschaftlich
verwertet, so ist dieser Anteil mittlerweile im
Bundesdurchschnitt auf weniger als 30% zurückgegangen mit
zunehmend sinkender Tendenz.
Ursächlich für die sinkende Akzeptanz in der Landwirtschaft ist
die aktuelle Schadstoffdiskussion, die insbesondere den hohen
Schwermetallgehalt sowie das Vorkommen policyclischer
aromatischer Kohlenwasserstoffen (PAHs) sowie den Anteil von
Dibenzo-Dioxien (TE-Einheiten des 2.3.7.8 TCDDs)
problematisiert. Die Tatsache, daß der Landwirt infolge des
hohen Stickstoff- und Phosphatanteils bei sachgemäßer Anwendung
bis zu 50% seiner Düngerkosten einsparen könnte, spielt beim
derzeitigen Trend keine Rolle.
Der zunehmend zum Abfall werdende Klärschlamm stellt kommunale
Kläranlagenbetreiber sowie entsorgungspflichtige
Gebietskörperschaften vor finanzielle technologische und
abfallwirtschaftliche Probleme. Klärschlammverbrennungsanlagen,
die einer sachgemäßen Klärschlammentsorgung dienen könnten, sind
technisch sehr aufwendig, teuer im Betrieb und nur in geringer
Anzahl vorhanden (derzeit weniger als fünf Anlagen in der
Bundesrepublik Deutschland). Darüberhinaus sind
Verbrennungsanlagen gegenüber der Öffentlichkeit kaum
durchsetzbar u. a. deswegen, weil wertgebende Eigenschaften nicht
genützt werden.
Die Ablagerung auf Deponien setzt nach neuesten technischen
Anforderungen eine sehr weitgehende Entwässerung voraus, die den
Einsatz teurer Kammerfilterpressen erforderlich macht, wenn
nicht durch mineralische Zuschlagstoffe, die das Problem des
abzulagernden Volumens vergrößern, entsprechende
Flügelscherfestigkeiten sichergestellt werden. Unabhängig
hiervon verschlechtern Klärschlämme die Standfestigkeit von
Deponien und vergrößern die Gefahr von Setzungen der Oberfläche.
Hierdurch werden Oberflächendichtungssysteme zusätzlich
gefährdet. Wertgebende Inhaltsstoffe werden auch hier nicht
genutzt.
Beide Verfahren der Deponierung und Verbrennung bedeuten eine
Verschwendung von Wertstoffen, insbesondere von Stickstoff und
Phosphor, mit deren Erzeugung bzw. Gewinnung
Umweltbeeinträchtigungen durch hohen Energieeinsatz bzw.
Begleitstoffe des bergmännischen Abbaus (vor allem Cadmium)
einhergehen. Die organische Substanz (ca. 55 bis 65 Gew.-% TS)
wird nutzlos verbrannt bzw. nutzlos anaerob abgebaut und
belastet mit der einhergehenden CO₂- und CH₄-Produkten die
Erdatmosphäre.
Um den genannten Nachteilen abzuhelfen, soll ein völlig anderer
Weg gewählt werden, der dazu führt, wertgebende Inhaltsstoffe
des Klärschlamms durch Reduzierung des Schadstoffanteils nutzbar
zu machen und dabei den Schlamm über den Weg der Mineralisierung
und Entwässerung in einen ablagerungsfähigen Zustand zu bringen,
der zeitgemäßen Anforderungen an abzulagernde Abfälle entspricht
(geringer organischer Gehalt, geringer Wassergehalt, hohe
Scherfestigkeit, geringes Setzungspotential). Das Verfahren soll
ökonomisch sein und darüberhinaus die Errichtung neuer
Abfallbehandlungsstandorte durch Nutzung vorhandener
Entsorgungseinrichtungen so weit als möglich überflüssig machen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
teilentwässerte Klärschlämme auf gedichteten Flächen
(vorzugsweise oberflächengedichtete Deponien) abgelagert und mit
stark wasserzehrenden bzw. Grünmasse bildenden Vegetationsformen
bepflanzt werden. Zur Verbesserung des inneren Reibungswinkels
bzw. der Wirkung als Pflanzensubstrat können komplementäre
Komponenten wie strukturbildende Holzhäcksel (z. B. Siebreste aus
der Bioabfallkompositionierung) oder Erden vor der Ablagerung
eingemischt werden. Das infolge der Niederschlagsereignisse sich
bildende Sickerwasser ist stark angereichert mit Stickstoff und
Phosphat, jedoch nur in sehr geringem Maß mit Schwermetallen, da
diese infolge anaerober Prozesse in sulfidische, d. h.
wasserunlösliche Formen umgewandelt wurden. Die
nährstoffangereicherten Sickerwässer werden über ein Dränsystem
oberhalb der Dichtungsschicht abgezogen, gesammelt und für die
Düngung pflanzlicher Kulturen weiterverwendet. Die sich auf der
Klärschlammschicht bildende Grünmasse fördert die Entwässerung
des Wurzelbodens durch Vorgänge der Evapotranspiration und den
Abbau der vorhandenen organischen Substanz durch Humifizierungs-
bzw. Mineralisierungsvorgänge. Die sich bildende Grünmasse ist
deutlich schadstoffärmer als das Substrat des
klärschlammhaltigen Wurzelbodens und kann als Biorohstoff für
die Weiterverwendung in Form der Kompostierung (Kompost- oder
Substraterzeugung) oder der Verbrennung (Ersatz fossiler
Brennstoffe) herangezogen werden.
Nach Vollzug der weitgehenden Mineralisierung und Entwässerung
der Klärschlammschicht kann diese als Inertstoff gemäß Entwurf
der TA-Siedlungsabfall (dieser schreibt max. 10% org. Substanz
für abzulagernde Stoffe vor) abgelagert oder durch eine oder
mehrere neue Klärschlammlagen überdeckt werden, die nach der
gleichen Vorgehensweise behandelt werden. Die durch diesen
schichtweisen Auftrag entstehenden Klärschlammdeponien können
dann, wenn ein weitgehender Austrag der wertgebenden
Inhaltsstoffe in der flüssigen Phase stattgefunden hat und eine
weitgehende Mineralisation gegeben ist, an der Oberfläche
gedichtet und wie jede andere Regeldeponie rekultiviert werden.
Durch Anwendung dieses Verfahrens werden die wesentlichen
Kriterien zeitgemäßer Abfallwirtschaft erfüllt:
- - Durch Mineralisation der Abfallstoffe vor der Ablagerung wird den neuesten Anforderungen der TA-Siedlungsabfall Rechnung getragen und das Langzeitverhalten der Deponie (Vermeidung von Setzungen) verbessert,
- - durch weitgehende Entwässerung der Klärschlämme bei der Ablagerung wird der Deponierichtlinie der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) Rechnung getragen (Mindestscherfestigkeit),
- - durch Nutzung wertgebender Inhaltsstoffe in Form von Nitrat und Phosphat wird dem Verwertungsgebot Rechnung getragen,
- - durch Trennung dieser wertgebenden Inhaltsstoffe von den Schwermetallen infolge Nutzung des Anaerobprozesses und Überführung der Wertstoffe in die wäßrige Phase wird dem Prinzip der Schadstoffaufkonzentration abzulagernder Reststoffe entsprochen und der flächigen Ausbreitung (Flächendeponie von Klärschlämmen in der Landwirtschaft) entgegengewirkt,
- - durch Überführung der Wertstoffe in die flüssige Phase wird die dosierte Anwendung zu Düngezwecken sowie die Ausbringung z. B. in der Landwirtschaft erleichtert,
- - durch Nutzung der organischen Substanz in Klärschlämmen zur Bildung schadstoffarmer Biomasse, die kompostiert oder energetisch weiterverwertet werden kann, wird der nutzlosen biologischen Veratmung bzw. Faulung entgegengewirkt, die ansonsten zur Klimabeeinträchtigung infolge der Methan- bzw. Kohlendioxidemission führen würde,
- - durch Dichtung des Untergrundes wird einer Untergrundkontamination bzw. -eutrophierung entgegengewirkt,
- - durch die Möglichkeit abgeschlossene Deponien zu nutzen entfällt die Notwendigkeit, eigens aufwendige Dichtungssysteme installieren und neue Anlagenstandorte suchen zu müssen. Hierdurch wird die Wirtschaftlickeit des Verfahrens bedeutend erhöht,
- - durch die Möglichkeit Klärschlämme in geringerem Maß vorentwässern zu können entfallen erhebliche Kostenbelastungen für aufwendige Filterpressen, die ansonsten von kommunaler Seite bereitgestellt werden müßten.
in einer einfachen Ausführungsform zeigt Abb. 1, wie auf
einer Abdichtung (1) eine Klärschlammschicht (2) aufgetragen
wird, durch die eintreffende Niederschläge (3) teilweise
hindurchdringen und gelöste Nährstoffe in Form von stickstoff-
und phosphathaltigen Sickerwässern der Sickerwasseransammlung
(4) zuführen, wobei ein Basisdränsystem (5) unterstützend wirken
kann. Die Nutzung der organischen Substanz stellt die
entstehende Biomasse (6) dar, die das Evapotranspirationspotential
zur Klärschlammentwässerung und Mineralisierung
fördert.
Durch wiederholtes Aufbringen und Behandeln der Schichten gemäß
Abb. 2 wächst eine geschichtete Klärschlammdeponie (7) heran,
die nach Vollfüllung oberflächig abgedeckt bzw. gedichtet wird
(8) und über eigene Entwässerungssysteme (9) auftreffende
Niederschläge abführt.
Durch sinngemäße Anwendung der gemäß Abb. 1 und 2 beschriebenen
Prinzipien findet das Verfahren gemäß Abb. 3 vorzugsweise auf
abgeschlossenen und oberflächengedichteten Deponien Anwendung,
um die hierbei vorhandene Infrastruktur mit zu nutzen. Die
aufgetragenen Klärschlammschichten können nach der Entwässerung
und Mineralisierung entweder abgeräumt und eingelagert oder
durch Aufeinanderschichtung und ggf. Endabdeckung zu einer
Zweitdeponie auf der Ausgangsdeponie werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Nutzbarmachung wertgebender Bestandteile von
Klärschlämmen,
dadurch gekennzeichnet,
daß entwässerte Klärschlämme auf flüssigkeitsdichten Unter
lagen derart flächig aufgetragen und über Dränsysteme entwäs
sert werden, daß gelöste Pflanzennährstoffe in Form von Sicker
wässern gefaßt und verwertet werden, wobei die Nutzung der
verbleibenden Pflanzennährstoffe und der organischen Substanz
des Klärschlamms über stark wasserzehrende und grünmassebil
dende Vegetationsformen erfolgt, welche über den Weg der Korn
postierung oder der Verbrennung als Biomasse eine weitere Ver
wendung finden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an
Stelle einer künstlichen Basisdichtung gedichtete Deponie
oberflächen genutzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die aufzutragenden Klärschlämme durch Einmischung von Struktur
trägern, Füllstoffen oder Pflanzennährstoffen in ihrer mecha
nischen Festigkeit und der Eignung als Pflanzensubstrat verbes
sert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß Klärschlammschichten mehrfach übereinander
schichtenweise angeordnet werden, nachdem durch Teilentwässe
rung bzw. Nutzung der jeweils vorhergehenden Schicht zur Bio
masseerzeugung eine Teilverwertung der wertgebenden Klär
schlammbestandteile sowie eine Verbesserung des Ablagerungs
verhaltens stattgefunden hat.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß unterhalb einer oder mehrerer Schichten bzw.
zwischen einzelnen Schichten Entwässerungsdräns angeordnet
werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß durch ein- oder mehrfache Rückberieselung
der Sickerwässer auf dem Schichtbewuchs die Pflanzennährstoffe
gezielt der Biomassebildung zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Sickerwässer oberflächig rückberieselt
oder innerhalb der Schichten injiziert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß Fremdwässer auf die Klärschlammschichten ge
sprüht bzw. in diese injiziert werden, um die Nährstoffaus
laugung zu intensivieren.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die aufgetragenen Klärschlammschichten ober
flächig mit dünnen Lagen aus Kompost oder Erden bzw. Gesteins
mehl zur Minderung der Geruchsausbreitung abgedeckt werden.
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| DE (1) | DE4142085A1 (de) |
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