DE4417012A1 - Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm und Verwendung des Endprodukts - Google Patents
Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm und Verwendung des EndproduktsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von
Klärschlamm durch Mineralisierung und Hygienisierung zur
Erzeugung eines bindigen erdstoffähnlichen Produkts und
Verwendung des Endprodukts.
Es war bereits bekannt, Flugasche, insbesondere aus
Braunkohlekraftwerken, durch Mischen mit Wasser und
Einbringen von Energie durch Schütteln oder Rütteln
steinhart und wasserundurchlässig zu machen. Auf diese
Weise gelang es, Asche schadlos, d. h. gegen unerwünschtes
Herauslösen schädlicher Substanzen, wie Sulfate, durch
Regenwasser gesichert zu deponieren (DE 29 25 882). Dabei
wurde auch schon daran gedacht, Abfallstoffe, wie
Klärschlamm, in die erhärtende Asche einzubinden, damit
auch der Schlamm wie die Asche schadlos deponiert werden
konnte (DE 30 44 436).
Der nach diesem bekannten Verfahren mit Kalk stabilisierte
Klärschlamm wird vorwiegend auf Deponien direkt abgelagert.
Die mechanische Scherfestigkeit der abgelagerten Schlämme
ist gering und nimmt außerdem mit fortschreitender Dauer
der Deponierung kontinuierlich ab. Unter ungünstigen
Voraussetzungen kann ein völliger Festigkeitsverlust
eintreten.
Bekannt und angewandt wird auch das Verfahren zur
Stabilisierung von Klärschlamm (DIN 4045). Durch Zugabe von
Kalk oder anderen mineralischen Bestandteilen wird eine
weitgehende Verringerung von geruchsbildenden
Inhaltsstoffen, die Reduzierung organischer
Schlammbestandteile sowie die Erhöhung der
Flügelscherfestigkeit angestrebt.
Diese Verfahren finden insbesondere Anwendung, wenn der
Klärschlamm deponiert werden soll. Der große Nachteil
dieser Verfahren besteht in der Aufrechterhaltung der
biologischen Aktivität. Dadurch tritt eine Veränderung der
Stoffparameter ein und die abgelagerten Klärschlämme
verlieren ihre Festigkeit. Die undrainierte Scherfestigkeit
im Deponiekörper sinkt ("Nürnberger Deponieseminar", 1993).
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, aus
Braunkohlenfilteraschen, Zuschlagstoffen und entwässertem
Klärschlamm einen Baustoff zu erzeugen, der nutzbringend
eingesetzt werden kann.
Es wurde gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe durch
intensive Durchmischung von hochaktiven Flugaschen und
entwässertem Klärschlamm lösen läßt. Das Mischprodukt wird
durch ein sehr hohes Wasserspeichervermögen
charakterisiert. Die Wassersättigung wird bei w < 140%
erreicht. Eine Austrocknung bis auf Wassergehalte unter
47% führt zu keinen Schrumpfungen oder durchgehenden
Rissen. In einer eingebauten, abgetrockneten Abdeckung des
Mischproduktes können ca. 500 l/m³ gespeichert werden. Die
Durchsickerung läßt sich dadurch auf niedrigste Werte
einstellen.
Das Mischprodukt liegt nach dem Mischprozeß als
schüttfähiges, krümeliges Material vor. Bei entsprechendem
Wassergehalt wird eine gute Verdichtungsfähigkeit erreicht.
Es läßt sich eine undrainierte Scherfestigkeit von über
140 kN/m², ein Verformungsmodul größer 35 MN/m², ein Winkel
der inneren Reibung von 32 und eine Kohäsion von 60 kN/m²
erreichen. Das verdichtete Material zeigt elastisches
Verhalten. Die bodenmechanischen Kennwerte sind vom
Einbauwassergehalt, Verdichtungsverfahren und der
Zusammensetzung der Mischung abhängig. Sie können an die
geforderten Bedingungen angepaßt werden.
Eine intensive Durchmischung, insbesondere im Wirbelbett,
des entwässerten Klärschlamms (Trockensubstanzgehalt
zwischen 20 und 35%) mit einem sehr hohen Anteil (größer
60% bezogen auf die Trockensubstanz des Gemisches)
hochaktiver Braunkohlenverbrennungsflugaschen, z. B.
Braunkohle aus dem mitteldeutschen Raum, westelbisch, führt
zu einer Eigenschaft des Mischproduktes, die sich
grundsätzlich von den bisher bekannten Mischprodukten
unterscheidet.
Die Besonderheiten bestehen im folgenden:
- 1. Die schnelle Reaktion mit den Braunkohlenflugaschen führt im Mischprodukt zu einer Hygienisierung des Klärschlamms.
- 2. Der sich einstellende hohe pH-Wert (< 11) führt zur biologischen Inertisierung. Über längere Zeiträume wurden kaum aerobe und anaerobe Prozesse beobachtet.
- 3. Im Mischprodukt bilden sich Ettringit, Gehlenit, Calcit und andere Alumosilikate und es entsteht eine Struktur, die eine gute Verdichtungsfähigkeit ermöglicht und günstige bodenmechanische Kennwerte sichert.
- 4. Die Mineralisierung im Mikrobereich führt zur Umbildung der organischen Schlämme, die anderenfalls nur in sehr großen Zeiträumen abläuft.
Das Mischprodukt ermöglicht auch den Aufbau von Abdeckungen
mit sehr kleinem Durchlässigkeitsbeiwert. Der optimale
Einbauwassergehalt sowie der lagenweise Auftrag mit
anschließender Verdichtung durch eine Stampffußwalze führt
zu k-Werten von 10-8 bis 10-10 m/s. Durch Zumischung von
Gelbildnern (einige Prozent Gewichtsanteil) läßt sich
stabil der von der TA Siedlungsabfall geforderte k-Wert für
Oberflächensysteme von k < 5×10-10 m/s erreichen.
Die organischen Bestandteile des Klärschlamms in dem
Mischprodukt werden durch den stabilen hohen pH-Wert
zwischen 11 bis 12 inertisiert. Biologische
Umwandlungsprozesse konnten bisher nicht beobachtet werden.
Das Langzeitverhalten der Abdeckschicht bei Eintrag sauren
Niederschlages wurde durch Aufnahme der Titrationskurve
modelliert. Die Neutralisation einer 1 m Abdeckschicht
erfordert große Zeiträume.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Mischproduktes
erweist sich bei seiner Verwendung als Abdeckmaterial für
Deponien und Altlasten. Dadurch werden die beiden
Reststoffe Braunkohlenflugasche und Klärschlamm
kostengünstig verwertet.
Claims (10)
1. Verfahren zur Mineralisierung und Hygienisierung
von entwässertem Klärschlamm und Erzeugung eines bindigen,
erdstoffähnlichen Produktes,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Intensivmischer der entwässerte Klärschlamm zerteilt und
mit hochaktiven Flugaschen gemischt und nach Auftrag auf
die Altlast oder den Müllkörper verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Verwendung von
kalkreicher, basisch und hydraulisch aktiver
Braunkohlenfilterasche aus dem mitteldeutschen Raum
(westelbisch).
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
zugemischte Anteil von Braunkohlenfilterasche langzeitlich
einen pH-Wert in dem Mischprodukt von größer 11 absichert
und das Produkt biologisch inertisiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das als
Zwischenabdeckung aufgebrachte Material mit einer
Stampffußwalze soweit verdichtet wird, daß die
erforderliche undrainierte Scherfestigkeit und Kohäsion für
die Zwischenabdeckung vorliegt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Versickerungsrate der Niederschläge so weit reduziert
wird, daß das eindringende Niederschlagswasser für die
anaeroben Prozesse verbraucht wird und keine
Sickerwasserneubildung auftritt.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich zu den hochaktiven Braunkohlenfilteraschen
alumosilikatische, puzzolanische Filteraschen oder
Schlacken zugemischt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur
Verringerung der Wasserdurchlässigkeit den verfestigten
Gemischen Gelbildner zugegeben werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das die Abdeckung durchdringende Niederschlagswasser leicht
lösliche organische Substanzen austrägt, die zur
Beschleunigung der anaeroben Umsetzprozesse in dem
abgedeckten Müllkörper beitragen und die Altlast damit
schneller in einen inerten Zustand übergeht
9. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abdeckung zur Begründung mit Flachwurzlern mit einigen
cm Mutterboden abgedeckt wird oder spezielle Pflanzen
direkt auf dem Mischprodukt ausgesät werden.
10. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 9 hergestellten erdstoffähnlichen Produktes
als Material für die Zwischenabdeckung von Altlasten oder
Müllkörpern.
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Also Published As
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