WO1999036374A1

WO1999036374A1 - Verfahren zur verarbeitung von klärschlamm

Info

Publication number: WO1999036374A1
Application number: PCT/EP1999/000272
Authority: WO
Inventors: Wilhelm Pirotte
Original assignee: Terraprima Kg
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 1999-07-22
Also published as: DE19801741A1; AU2518499A

Abstract

Klärschlamm wird dadurch verarbeitet, dass man ihm vor dem Wassererentzug feinzerkleinerte pflanzliche Substanz, speziell Strohgranulat, und ein Flockungsmittel zusetzt, ihn dann durch Wasserentzug eindickt und den eingedickten Klärschlamm zur Erzeugung von Humuserde kompostiert, und zwar speziell in einer Schichtungshöhe von wenigstens 1 m, vorzugsweise 2,5 m, wobei man den eingedickten Klärschlamm während des Kompostiervorgangs durchlüftet. Die Kombination des Strohgranulats und der Kompostierung ergibt als Resultat eine Humuserde mit weniger als 5 % eluierbaren Stickstoffverbindungen.

Description

Verfahren zur Verarbeitung von Klärschlamm

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von Klärschlamm, dem man feinzerkleinerte pflanzliche Substanz und ein Flockungsmittel zusetzt 5 und den man durch Wasserentzug eindickt.

Die Entsorgung von Klärschlamm wird zunehmend als problematisch empfunden. Die Verwendung in der Landwirtschaft durch Ausbringung auf die Felder ist nur noch sehr beschränkt möglich; und die Ablagerung auf Deponien ist teilweise l o nicht zulässig. 85 % der Klärschlämme sind zwar hinsichtlich der diversen Beimengungen unbedenklich, jedoch ergeben sich trotzdem Probleme einerseits wegen der nur sehr langsamen Kompostierung, die eine Folge der im Faulturm vorangegangenen Hygienisierung durch Wärme sein könnte, und andererseits durch den schließlichen relativ hohen Anteil an eluierbaren, also auswaschbaren Stick-

15 Stoffverbindungen.

In verschiedenen Staaten schränken bereits mehr oder weniger stark restriktiv formulierte gesetzliche Bestimmungen die Abgabe von Klärschlämmen zur weiteren Verwertung wegen der darin enthaltenen Mengen an eluierbarem

BES lGUNGSKOPfE Stickstoff und der in Klärschlämmen bestimmter Herkunft noch vorhandenen erhöhten Werte für bestimmte Schadstoffe generell stark ein und beschränken damit auch die Rückführung der vielen darin enthaltenen Nähr- und Wirkstoffen in den Naturkreisiauf auf für nur wenig oder gar nicht belastete Klärschlämme. Z. B. nach deutscher gesetzlicher Vorschrift fällt Komposterde mit mehr als 0,5 % eluierbaren Stickstoffverbindungen unter die Düngemittelverordnung.

Es ist bekannt, Klärschlamm unter Zugabe von Halmstroh oder von Holzmehl zu kompostieren, wobei jedoch erstere Zugabe keine wesentliche Verbesserung oder Beschleunigung des Ergebnisses mit sich bringt und letztere Zugabe wegen nachteiliger Eigenschaften des resultierenden Komposts nicht mehr zulässig ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Klärschlamm dadurch beschleunigt einzudicken, daß man ihm zunächst Strohgranulat und dann ein Flockungsmittel wie beispielsweise Polymere zusettf und den Schlamm anschließend durch Wasserentzug eindickt. Hierdurch läßt sich in relativ kurzer Zeit ein dicker, preßkuchenartiger Schlamm mit relativ hohem Prozentsatz an Trockensubstanz gewinnen, der beispielsweise verbrannt werden kann, wodurch man .zwar eine billige Entsorgung erzielt, aber nicht einen zusätzlichen Nutzeffekt oder gar eine Ressourcenscho- nung durch Recycling der im Klärschlamm in hohem Maße enthaltenen gut pflanzenverwertbaren Stickstoffverbindungen und Mineralien.

Demgegenüber soll durch die Erfindung der Klärschlamm in einer Weise weiterverarbeitet werden, die einen zusätzlichen ökologisch vorteilhaften Nutzen ergibt. Dies wird, ausgehend von Klärschlamm, dessen Zusammensetzung für eine landwirtschaftliche Verwertung zugelassen ist, und von einem Verfahren der eingangs genannten Art, dadurch erreicht, daß man den eingedickten Klärschlamm zur Erzeugung von Humuserde kompostiert. Während nämlich die Ausbringung des gewöhnlichen Klärschlamms, wie dargelegt, zu einer Belastung des Bodens mit relativ hohem Anteil an eluierbaren Stickstoffverbindungen und damit zu einer

Belastung des Wasserhaushaltes führt, bewirkt die verfahrensgemäße Kompostierung des Klärschlamms, dem man Strohgranulat oder ähnliche zerkleinerte pflandiche Substanzen zugesetzt hat, einen stark reduzierten Anteil an eluierbaren Stickstoffverbindungen, die in der Regel unter 5 % liegen.

Die Erfindung besteht also aus der Kombination des Zusetzens von Pflanzenmehl wie insbesondere Strohmehl, vorzugsweise in Granulatform als Feingranulat oder

Kompaktmehl, mit der Kompostierung, wobei sich als überraschendes Resultat die vielseitig verwendete Humuserde ergibt. Die entsprechende Verarbeitung größerer Mengen von Klärschlamm, wie er etwa in größeren Städten anfällt, führt zu einer Gewinnung von viel Humuserde, was z. B. bei Städten mit karstigem oder aridem Umland gute Chancen für eine Kultivierung schafft.

Vorzugsweise besteht das Kompaktmehl aus Strohsubstanz, die durch Mahlen von Stroh, Komprimieren des Strohmehls zu Briketts und erneutem Grobvermahlen dieser Briketts gebildet sind. Eine entsprechende Substanz und das Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus der EP 0 605 358 A1 bekannt. Das so erhaltene

Kompaktmehl kann vor der Entwässerung in den Dünnschlamm eingemischt werden, während reines, unbearbeitetes Strohmehl hierzu aus Gründen der schwierigen Benetzung weniger geeignet ist. Die Kompaktmehlpartikel lösen sich dann im Dünnschlamm durch Verrühren auf und liegen schließlich als Aufschwem- mung des ursprünglichen Strohmehls vor. Bei dieser Verfahrensdurchführung wird so der Wasseranteil des Klärschlamms quasi als Emuigator für eine homogene Vermischung der Trockensubstanzanteile aus dem Klärschlamm und dem zugesetzten Strohfeingranulat genutzt. Auch die Trockensubstan usfällung aus dem Klärschlamm wird mit diesem Verfahren verbessert.

In der anschließenden Kompostierung zeichnet sich die so zustandegekommene Mischung durch erhebliche Verbesserung der Aktivitäten bei einer bakteriellen Umsetzung aus. Der beim reinen Klärschlamm gegebene Eiweißüberschuß wird durch die im Strohmehl enthaltenen hohen Kohlenhydratanteile ergänzt und bietet für die bakterielle Bearbeitung in der aeroben Umsetzungsphase eine vollwertige

Ernährungsbasis. Als Folge dieser nutritiven Ausgewogenheit wird der Rottevorgang optimiert und ist bereits nach wenigen Wochen abgeschlossen. Der Vorgang kann durch Zusatz von Sauerstoff, nämlich durch Einblasen von Luft noch beschleunigt werden. Ein produWbezogenes Verfahren ist gerade für die Klärschlammumsetzung besonders wichtig, weil dieses Medium zu anaeroben Umsetzungen mit erheblicher Freisetzung geruchsintensiver Stoffe neigt.

Um die bei einer Rotte gewünschte Wärmeentwicklung und damit auch Hygienisie- rung des Rottematerials zu sichern wird eine Schichtungshöhe von wenigstens 1 m, vorzugsweise 2,50 m bei gleichzeitiger Durchlüftung bevorzugt.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Optimierung der Stoffwechselprozesse führt dazu, daß wasserlösliche Stickstoffverbindungen im Klärschlamm zu über 90 % gebunden werden. Das so erzeugte Produkt kann deshalb als Humus in vielfältiger Verwendung aufgebracht werden, ohne daß durch Auswaschungen von Stickstoffverbindungen eine Grundwasserbeiastung entsteht, wie sie bei den bislang üblichen landwirtschaftlichen Klärschlammverwertungen auftreten kann. Des weiteren verändern die Zusammensetzung und der Säuregrad der so hergestellten Humuserde die Löslichkeit von möglicherweise über den Klärschlamm in geringem Umfang eingebrachten Schwermetallen und reduzieren so deren Abgabe in den Boden.

Untersuchungen und Tests haben die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäß erhaltenen Humuserde erwiesen. So wurden beispielsweise im Rahmen eines als Großversuch angelegten Untersuchungsprogrammes drei Versuchsansätze getestet: - kommunaler Klärschlamm vermischt mit geschredderter Rinde (Ansatz 1), kommunaler Klärschlamm vermischt mit Stroh, welches wie in der gängigen landwirtschaftlichen Praxis üblich zerkleinert (gehäckselt) worden war (Ansatz

2), kommunaler Klärschlamm vermischt vor der Trocknung mit Strohfeingranulat (Kompaktmehl), d. h. behandelt gemäß dem hier beschriebenen Verfahren

(Ansatz 3). Bei der sich daran anschließenden Rottephase war bei Ansatz 1 ein schlechtes Rotteverhalten mit ausgeprägtem Fäulnisgeruch festzustellen. Ansatz 2 verrottete nur unvollständig und führte zu einer nassen Substanz mit ausgeprägten Feuchtenestern. Ansatz 3 verrottete ohne Geruchsbelästigung rasch mit Temperaturen von bis zu 60° C und ergab eine humusartige Substanz mit feiner gleichmäßiger

Struktur. (In anderen Versuchen wurden wesentlich höhere Temperaturen bis zu 80° C erreicht.)

Während der Erzeugung der erfindungsgemäß hergestellten Humuserde durch- geführte Nährstoffanalysen ergaben einen wasserlöslichen Stickstoff-Anteil von

72,8 mg/1 zu Beginn der Rotte. Nach Abschluß des Rottephase waren nur noch 3 mg/1 wasserlöslicher Stickstoff feststellbar. 96 % an wasserlöslichem und damit auswaschbarem Stickstoff waren durch die Kompostierung in eine nicht mehr auswaschbare Form übergeführt und vermutlich überwiegend in der Biomasse der Mikroorganismen gebunden worden.

Ein als normierter Wachstumsversuch durchgeführter Kressetest zeigte eine deutliche Steigerung des Grünschnitts, d. h. allgemeine Leistungssteigerung im Wachstumsbereich im Vergleich zu Torf. Verglichen mit düngeroptimiertem Hochmoortort ergab ein Gemisch aus je 50 % Humuserde und Torf einen um

18 % höheren Ertrag. Die alleinige Verwendung der Humuserde steigerte den Ertrag um 60 % und belegt so deutlich die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Humuserde auch als Torfersatz zur Schonung der bereits in starkem Maße zurückgegangenen natürlichen Torf-Biotope.

Weitere Vorteile, Maßnahmen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Durchführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die Figur zeigt schematisch den Ablauf der Vorgänge im Rahmen dieser Durchführungsform.

Es wird hier auf die EP 0 605 358 A1 Bezug genommen, deren Offenbarungs- gehait auch für die vorliegende Anmeldung in Anspruch genommen wird. Dem- nach wird zunächst Stroh 1 oder eine vergleichbare pflanzliche Substanz, vorzugsweise jedoch Getreidestroh, das bereits grob gehäckseit und erforderiichenfalls in gewissem Umfang getrocknet worden ist, so daß der Feuchtigkeitsgehalt .zweckmäßigerweise nicht über 14 % liegt, einer Mahlstation 2 zugeführt, in der die Strohsplitter zu Strohmehl vermählen werden. Die Vermahlung soll so fein sein, daß die Faserstruktur des Strohs weitgehend beseitigt ist und der wachsartige Überzug, den natürliche Strohbestandteile aufweisen und der das Eindringen von Wasser verzögert, nicht mehr stört. Als Mahlstation 2 kommt insbesondere eine Hammermühle in Frage. Das Mahlprodukt wird anschließend in einer Kompaktie- rungsstation 3 unter hohem Druck zu Strohmehlbriketts verdichtet, die beispielsweise zyiinderförmig mit einem Durchmesser von 8 bis 10 mm und einer Länge von etwa 20 mm sind. Der Kompaktierungsdruck ist so bemessen, daß Briketts entstehen, die auch beim Transport bei Erschütterungen usw. einigermaßen zerfallsfest sind. Diese Strohmehlbriketts haben eine relativ geringe und, je nach Kompaktierungsverfahren, glatte Oberfläche. Sie werden nun einer zweiten

Mahlstation 4 zugeführt und dort granuliert. Die z . weite Mahlstation 4 kann ebenso wie die erste Mahlstation 2 eine Hammermühle sein, die aber im Vergleich zur ersten Mahlstation gröber eingestellt ist. Das von ihr abgegebene Strohgranulat ist grobkörnig und die einzelnen Granulatpartikel bestehen aus beispielsweise 10 bis 200 Strohmehlkörnern des Mahlergebnisses der ersten Mahlstation 2. Anstatt in der zweiten Mahlstation kann die Granuiierung auch in einer (nicht dargestellten) Quetschstation erfolgen.

Das Granulat 5 einerseits und Klärschlamm 6 andererseits, der noch nicht entwäs- sert worden ist, werden nun in einem Mischwerk 7 zusammengeführt und miteinander vermischt. Da der Klärschlamm 6 noch nicht entwässert ist, erfolgt ein gutes Benetzen und ein anschließender Zerfall des Granulats 5, mit dem Erfolg, daß das Strohmehl alsbald wieder in einer Körnung wie nach der ersten Mahlstation 2 im Klärschlamm als Aufschwemmung fein verteilt ist. Werden anstelle des Granulats 5 unmittelbar die unzerkleinerten Strohmehlbriketts, die in der Kompaktierungs- station 3 hergestellt werden, in den Klärschlamm eingebracht, so ergibt sich der gleiche Effekt etwas langsamer. Die Zerschlagung der Briketts dient also haupt- sächlich der Beschleunigung der Herstellung einer gleichmäßigen Aufschwemmung der Mahlpartikel. Der Klärschlamm wird nun weiterhin mit einem üblichen Flockungsmittel versetzt und entwässert, wie bei 8 angedeutet ist, und wird dann in einer Kompostierstation 9 zu einer Schichtungshöhe in der Größenordnung von 2,5 m angehäuft und dem Rotteprozeß unterworfen, dessen Ergebnis die angestrebte Humuserde 10 ist, die dann beispielsweise mit Hilfe eines Fahrzeugs 11 abtransportiert werden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich an sich sowohl Mehl als auch Briketts als auch Granulat. Unterschiede bestehen in der Geschwindigkeit des

Verteilens im Klärschlamm, in der Staubentwicklung bei der Handhabung und im Verhältnis des Volumens zum Gewicht, was insbesondere beim Transport von Bedeutung ist. Die beschriebene Verwendung des Granulats 5 wird für die meisten Anwendungen als der optimale Kompromiß angesehen.

Bezogen auf den Trockensubstanzgehalt des nicht entwässerten Schlamms sollte der Anteil an zugesetztem Strohmaterial mindestens 5 % betragen. Dieses entspräche beispielsweise bei einem Trockensubstanzgehalt im Schlamm von 3 % einer Untermischung von 1 ,5 kg pro m³ Schlamm. Höhere Untermischungeπ wirken sich bei Durchschnittsverhältnissen positiv auf die Kompostierung aus. Das technische Optimum liegt in Abhängigkeit von der Schlammzusammensetzung, insbesondere vom Verhältnis zwischen Kohlenstoff und Stickstoff im Schlamm, in der Größenordnung von beispielsweise 50 %, und das kaufmännische Optimum in Abhängigkeit von den Strohkosten und Humuserlösen in der Größenordnung von beispielsweise 20 %.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verarbeitung von Klärschlamm, dem man feinzerkleinerte pflanzliche Substanz und ein Flockungsmittel zusetzt und den man durch Wasserentzug eindickt, dadurch gekennzeichnet, daß man den eingedickten

Klärschlamm zur Erzeugung von Humuserde kompostiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als die feinzerkleinerte pflanzliche Substanz Strohgranulat zusetzt, das man durch Trocknen und Mahlen von Stroh und Kompaktieren des erhaltenen Strohmehls durch Pressung herstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die erhaltenen kompaktierten Partikel des Strohmehls nochmal grob zu Kompaktmehl mahlt und dem Schlamm das resultierende Kompaktmehl zusetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die pflanzliche Substanz vor dem Wasserentzug zusetzt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den eingedickten Schlamm in einer Schichtungshöhe von wenigstens 1 m, vorzugsweise 2,5 m kompostiert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den eingedickten Klärschlamm während des Kompostiervorgangs durchlüftet.