DE4429346C2 - Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm und Verwendung des Endproduktes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm durch Mineralisierung und Hygienisierung zur Erzeugung eines bindigen erdstoffähnlichen Produkts und den Einsatz des Produkts als Dichtmaterial.

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 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).

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).

Vorgeschlagen wurde auch ein Verfahren zur Mineralisierung und Hygienisierung von entwässertem Klärschlamm und die Nutzung des Mischproduktes zur Zwischenabdeckung auf Altlasten oder Müllkörpern.

Die erprobten wasserglasvergüteten Dichtsysteme aus Abfallstoffen und Recyclingmaterialien erfordern den Einsatz von kostenaufwendigen Gelbildnern zur Verringerung der Wasserdurchlässigkeit.

Die DE 37 27 978 betrifft ein Verfahren zum Abdichten von Bodenformationen, insbesondere zur Basisabdichtung von Deponien, indem Klärschlamm mit 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Schlammtrockengewicht eines wasseraufnahmefähigen Zuschlagstoff vermischt, das erhaltene Gemisch auf die Bodenformation aufgebracht und mechanisch verdichtet wird. Zuschlagstoffe können Recycling-Sande, Kraftwerksasche, Müllverbrennungsasche oder gemahlene Hochofenschlacke sein. Liegt der Wassergehalt der eingesetzten Schlämme bei über 80 Gew.-%, bezogen auf den Schlammtrockenstoff, wird der Zusatz von Tonmehlen zur Teilabtrockung auf ≦ 80% vorgeschlagen.

Die DD 296 010 A5 offenbart ein Verfahren zur Deponierung von Schadstoffen mit wasserlöslichen Anteilen, wobei die Schadstoffe durch eine Einbindung in mit Wasser gesättigter Flugasche inertisiert, unter möglicher Zugabe von Zement als alkalischem Anreger zu Blöcken geformt und in einem Deponieraum gelagert werden. Nach Aushärtung weisen die Blöcke Wasserdurchlässigkeiten von < 10 bis 9 m/s und eine hohe Festigkeit auf.

Die DD 286 734 B5 offenbart ein Verfahren zur Abdeckung von Vorratslagern, in dem ein textiles Netzgewirk oder Flies auf dem bevorrateten Gut ausgebreitet und darauf ein pumpfähige Wasser-Asche- Suspension aufgetragen. Dabei entsteht eine Netzgewirk-Aschebeton- Abdeckung. Die DD 244 545 B5 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Betonmassen, indem Industrieschlämme mit einem Wasser-Feststoff- Verhältnis < 1,3 ein stark wasserbindender, die Erhärtung beeinflussender Stoff in Mengen von 20 bis 60 Masse%, bezogen auf das Gewicht, zugegeben wird. Als wasserbindender, die Erhärtung beeinflussender Stoff wird aktive Trockenasche mit eigenem Erhärtungsvermögen und gegebenenfalls Zement eingesetzt.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, aus Braunkohlen­ filteraschen, Zuschlagstoffen und entwässertem Klärschlamm einen Baustoff mit besonderer Dichtwirkung zu erzeugen, der nutzbringend eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Mineralisierung und Hygenisierung von entwässertem Klärschlamm und zur Erzeugung eines bindigen erdstoffähnlichen Dichtmaterials, in dem entwässerter Klärschlamm zerteilt, mit einem hohen Anteil (ca. 50 Masse%, bezogen auf die Trockensubstanz des Gemischs) kalkreicher, basisch und hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche und einer wässrigen Tonsuspension vermischt und das Gemisch nach Auftrag auf einer Altlast oder einen Müllkörper verdichtet wird.

Es wurde gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe durch intensive Durchmischung von hochaktiven Flugaschen, entwässertem Klärschlamm und einer aufgeschlämmten Tonsuspension lösen läßt. Das Mischprodukt wird nach der Verdichtung durch eine niedrige Wasserdurchlässigkeit charakterisiert.

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 er­ reichen. Das verdichtete Material zeigt elastisches Verhalten. Die bodenmechanischen Kennwerte sind vom Einbauwassergehalt, Verdichtungsverfahren und der Zusammen­ setzung der Mischung abhängig. Sie können an die geforderten Bedingungen angepaßt werden.

Eine intensive Durchmischung, inbesondere im Wirbelbett, des auf 25 bis 30% Trockensubstanz entwässerten Klär­ schlamms mit einem sehr hohen hochaktiver Braunkoh­ lenverbrennungsflugasche (ca. 50% bezogen auf die Trockensubstanz des Gemisches), z. B. Braunkohle aus dem mitteldeutschen Raum (westelbisch), führt bei gleichzeitiger Zugabe einer Tonsuspension (ca. 15% Gewichtsanteil) zu einer Eigenschaft des Mischproduktes, die sich grundsätzlich von den bisher bekannten Mischprodukten unterscheidet.

Die niedrige Wasserdurchlässigkeit von 10^-11 m/s wird erreicht, wenn die wäßrige Tonsuspension mit einem Trockensubstanzanteil von 10 bis 40%, vorzugsweise 10 bis 30%, zugemischt wird. Sie erfüllt damit die Anforderungen der TA Siedlungsabfall für eine Oberflächernabdichtung.

Die vorhandene faserige organische Substanz aus dem Klärschlamm gewährleistet eine wesentlich geringere Rißanfälligkeit der Dichtschicht aus dem Mischprodukt gegenüber einer reinen Tonabdichtung.

Die organischen Bestandteile des Klärschlamms in dem Mischprodukt werden durch den stabilen hohen pH-Wert zwischen 11 bis 12 inertisiert. Biologische Umwandlungspro­ zesse konnten bisher nicht beobachtet werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung soll unter der Dichtschicht eine Ausgleichschicht ohne Tonbestandteile aufgebracht werden und die Dichtschicht mit Geovlies abgedeckt und durch eine Abdeckschicht, die ebenfalls keinen Ton enthält, geschützt werden.

Die Mischprodukte aus entwässertem Klärschlamm, hochaktiver Braunkohlenflugasche und Ton sind zum Aufbau einer Deponieabdeckung geeignet und folgender Schichtaufbau ist realisierbar:

Auf den abzudeckenden Müllkörper wird eine Ausgleichsschicht aus einem Klärschlamm-Asche-Gemisch aufgebaut. Zwei Schichten zu je 30 cm Höhe werden mit einer Stampffußwalze verdichtet. Die Ausgleichsschicht aus diesem Material ist bodenmechanisch stabil, befahrbar und elastisch. Rißbildung tritt durch die organischen Bestandteile nicht auf.

Die Ausgleichsschicht kann den Ungleichmäßigkeiten im Setzungsverhalten des Deponiekörprs folgen. Auf die Ausgleichsschicht wird eine Dichtschicht aus Mischprodukt mit 15% Tonanteil aufgetragen. Das Dichtmaterial läßt sich durch das hohe Wasserspeichervermögen gut einbauen und verdichten. Die geringe Wasserdurchlässigkeit von kleiner 10^-11 m/s sichert den Deponiekörper gegenüber Sickerwasser. Auf der mit Glattwalzen verdichteten Dichtschicht wird ein Geovlies aufgelegt und eine Kontrolldrainage angelegt. Diese Geovliesabdeckung ist nur eine Kontrollmaßnahme, falls in der darüber liegenden Abdeckschicht Störungen auftreten. Auf das Geovlies wird aus dem Mischprodukt (ohne Tonanteil) eine 90 cm mächtige Abdeckschicht aufgebaut. Der Auftrag und die Verdichtung erfolgt in 30 cm Schichten. Diese Abdeckschicht kann infolge des hohen Wasserspeichervermögens das Niederschlagswasser aufnehmen.

Ist eine ausreichende Schichtstärke (ca. 0,9 m) und ein geringer Einbauwassergehalt von w ≈ 70% gewährleistet, dann wird keine Durchsickerung stattfinden. Der langzeitlich abgesicherte hohe pH-Wert von über 11 verhindert das Eindringen von Wurzeln in die Abdeckschicht und ihre Zerstörung.

Die Abdeck- und Schutzschicht aus dem Mischprodukt wird mit 20 cm Erdstoff überlagert. Der Erdstoff ist begrünungsfähig. Die in der darunter liegenden Abdeckschicht vorhandenen Nährstoffe stehen den Pflanzen langzeitlich zur Verfügung.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Mischproduktes erweist sich bei seiner Verwendung als Abdeckmaterial für Deponien und Altlasten. Saurer Niederschlag wird in der alkalischen Deponieabdeckung neutralisiert. Die beiden Reststoffe Braunkohlenflugasche und Klärschlamm können so kostengünstig verwertet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Mineralisierung und Hygienisierung von entwässertem Klärschlamm und zur Erzeugung eines bindigen erdstoffähnlichen Dichtmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man entwässerten Klärschlamm zerteilt, mit einem hohen Anteil (ca. 50 Masse%, bezogen auf die Trockensubstanz des Gemischs) kalkreicher, basisch und hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche und einer wässrigen Tonsuspension vermischt und das Gemisch nach Auftrag auf eine Altlast oder einen Müllkörper verdichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Asche von Braunkohle aus dem westelbischen Raum verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Tonsuspension mit einem Trockensubstanzanteil von 10 bis 40 Masse%, insbesondere 10 bis 30 Masse%, verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das als Dichtschicht aufgebrachte Material soweit verdichtet, daß die erforderliche undrainierte Scherfestigkeit, Kohäsion und Wasserdurchlässigkeit für die Dichtschicht vorliegt.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man unter der Dichtschicht eine Ausgleichschicht ohne Tonbestandteile anordnet, die Dichtschicht mit einem Geofließ abdeckt und darauf eine Abdeckschicht, die ebenfalls keinen Ton enthält, aufbringt.