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Klärschlamm fällt üblicherweise an bei der Abwasserreinigung als Flüssigschlamm oder nach mechanischer Entwässerung als ein feuchter Feststoff. Die mechanische Entwässerung erfolgt dabei beispielsweise durch Filterpressen, Zentrifugen, Siebbandpressen oder Schneckenpressen, nachdem dem Flüssigschlamm Flockungsmittel, z. B. organische polymere Verbindungen zugegeben wurden.
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Ein besonderes Problem sind die schlechten Lager- und Transporteigenschaften von Klärschlamm. Aufgrund der hohen Feuchte und teilweise thixotropem Verhalten bilden sich häufig Anbackungen.
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In
WO 2005 095 291 wird ein Prozess beschrieben, in dem zunächst eine Klärschlamm-Suspension mit Hilfe eines Flockungsmittels in Form eines organischen Polymermaterials eingedickt und anschließend in die eingedickte Suspension ein zweites Flockungsmittel auf Basis eines organischen Polymermaterials gegeben wird und wobei schließlich ein mechanischer Entwässerungsprozess folgt.
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Nach der mechanischen Entwässerung steigt der Trockenstoffgehalt auf etwa 15 bis 40%. Für eine wirtschaftlich sinnvolle Verwertung, beispielsweise als Brennstoff, sind jedoch erheblich höhere Trockenstoffgehalte erforderlich. Diese höheren Trockenstoffgehalte können erreicht werden durch Trocknung. Neben konventionellen Trocknungsverfahren wurde auch eine Trocknung mittels solarer Energie vorgeschlagen. Nachteilig bei den Trocknungsverfahren ist entweder der Energiebedarf oder der Flächen- und der Zeitbedarf. Im Fall der solaren Trocknung kommt noch die Anhängigkeit von der Sonneneinstrahlung hinzu.
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In
EP 2 228 347 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwässern von mechanisch entwässertem Klärschlamm beschrieben. Der Klärschlamm wird mittels einer sich in einem geschlossenen Gehäuse befindenden Förderschnecke entlang der Längsachse der Förderschnecke in einer Förderrichtung gefördert, wobei zum weiteren Entwässern des Klärschlamms Luft im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung in das geschlossene Gehäuse eingeblasen wird und der Klärschlamm mit der Luft beaufschlagt wird. Dies hat einen hohen apparativen Aufwand sowie Energiekosten zur Folge.
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Nachteile beim Stand der Technik:
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- – Mechanische Entwässerung führt zu Trockenstoffgehalten von typischerweise nur 15 bis 25 Gew.-%, mit aufwändigen Hochdruck-Filterpressen maximal 40 bis 50 Gew.-%.
- – Schlämme sind nicht einfach zu handhaben, insbesondere nachteilig ist die Neigung zu Anbackungen bei Lagerung und Transport
- – Thermische Trocknungsverfahren sind aufwändig und teuer und benötigen entsprechendes Equipment
- – Trocknung mit Luft benötigt aufwändige Vorrichtungen, um eine große Kontaktoberfläche bereitzustellen; dazu eine große Verweilzeit
- – Solare Trocknungsverfahren benötigen große Fläche, solare Einstrahlung und große Verweilzeit und häufig mechanische Vorrichtungen, um den Kontakt mit der Gasatmosphäre zu verbessern
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Aufgabe war es ein Verfahren bereit zu stellen, welches es erlaubt, die Lager- und/oder Transporteigenschaften von Klärschlamm zu verbessern sowie den Klärschlamm vorzugsweise auf eine besonders einfache und energiesparende Weise ganz oder teilweise zu trocknen.
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Weiterhin war es Aufgabe, Granulate aus Klärschlamm bereitzustellen, welche gute Lager- und Transporteigenschaften aufweisen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm, wobei der Klärschlamm zuerst mechanisch entwässert wird und anschließend 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 2 Gew.-%, eines Superabsorbers oder Hydrogels zugemischt wird, so dass dabei Granulate erhalten werden, die eine Feuchte von 40 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 85 Gew.-%, aufweisen und einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 20 mm, bevorzugt 0,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 5 mm, aufweisen.
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Die erhaltenen Granulate bilden ein nicht klebendes, transportfähiges, insbesondere pneumatisch förderbares und nicht zu Anbackungen neigendes Schüttgut. Die Morphologie und Partikelgröße der Granulate ist dabei abhängig von Art und Menge des Superabsorbers oder Hydrogels sowie Art und Intensität der Mischung bzw. des Mischaggregats. Auch die Zusammensetzung des Klärschlamms kann einen Einfluss haben. Bevorzugt wird durch geeignete Auswahl und Dosiermenge des Superabsorbers oder Hydrogels eine geeignete Granulatgröße eingestellt. Diese Zusammenhänge können für die jeweilige Klärschlammzusammensetzung und -qualität durch einfache routinemäßige Mischversuche ermittelt werden. Dabei gilt: Je höher die Dosiermenge, desto feinere Granulatpartikel werden erhalten.
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Als Mischaggregat können alle Mischer, Rührer, Kneter oder sonstige Vorrichtungen verwendet werden, welche eine hinreichend große Homogenität des Mischguts in vertretbarer Zeit ermöglichen. Vorteilhaft sind dabei Vorrichtungen mit schnelllaufenden Mischwerkzeugen. Aber auch Kneter sind grundsätzlich geeignet.
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Unter dem Begriff „Superabsorber” werden insbesondere solche Polymere zusammengefasst, die in der Lage sind, durch Quellung ein Mehrfaches ihres eigenen Gewichts an Wasser oder anderen Flüssigkeiten aufzunehmen und die absorbierte Flüssigkeitsmenge auch unter einem bestimmten Druck zurückzuhalten. Superabsorber können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Aus der
DE 20 2011 002 784 sind als Beispiele für natürliche Superabsorber Kartoffelstärke oder Polysaccharide allgemeiner Art bekannt.
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Superabsorber sind i. d. R. kleine, pulverförmige Teilchen mit Durchmessern vom Nanometerbereich bis hin zu mehreren hundert Mikrometern, können aber auch eine Größe im Millimeter-Bereich aufweisen.
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Im Allgemeinen werden synthetische Superabsorber hergestellt, indem teilneutralisierte Acrylsäuren in wässriger Lösung in Gegenwart von mehrfunktionellen Vernetzern durch radikalische Reaktion zu einem Gel polymerisiert werden, welches getrocknet, zermahlen und in die gewünschte Partikelgröße klassiert wird. Typische Verfahren offenbaren die
US 4286082 , die
DE 2706135 sowie die
US 4076663 .
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Ein weiteres Herstellverfahren für synthetische Superabsorber besteht in der inversen Suspensionspolymerisation und der Emulsionspolymerisation. Diese Verfahren sind beispielsweise der
US 4340706 , der
DE 3713601 sowie der
DE 2840010 beschrieben. Bei beiden Verfahren werden zusätzlich ein oder mehrere Vernetzer, die über mindestens zwei intramolekulare, ungesättigte ethylenische Doppelbindungen verfügen, mit zur Polymerisation zugegeben. Dadurch entstehen polymere Netzwerke, die die Anforderungen an die Superabsorber, nämlich wasserquellbar, aber nicht wasserlöslich zu sein, erfüllen.
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Eine zusätzliche Möglichkeit, die wasserbindenden Zusätze zu modifizieren besteht darin, bei der Polymerisation der Acrylatharze Co-Monomere einzusetzen. Dafür kommen als Co-Monomer im weitesten Sinne alle chemischen Verbindungen mit mindestens einer ethylenischen Doppelbindung in Frage. Mannigfaltige Beispiele für solche Monomere sind in der
DE 10130427 , der
DE 4020780 , der
DE 10161496 oder in der
DE 10 2005 021 221 aufgeführt.
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Auch sind Superabsorber bekannt, die bei der Umsetzung von natürlichen Verbindungen mit synthetischen Materialien oder Monomeren entstehen. Solche Produkte sind beispielsweise beschrieben in R. Dhodapkar, N. N. Rao, S. P. Pande, S. N. Kaul, Biosource Technology, 97 (2006) 887–885 und R. Dhodapkar, N. N. Rao, S. P. Pande, T. Nandy, S. Devotta, Reactive and Functional Polymers, 67 (2007) 540–548. Diese Superabsorber sind bei vergleichbaren Eigenschaften umweltfreundlicher als rein synthetische Produkte und i. d. R. besser biologisch abbaubar.
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Ferner ist bekannt, dass die im Sinne der vorliegenden Erfindung verwendbaren Superabsorber aus polymeren Kügelchen bestehen können, die von innen nach außen zunehmend vernetzt sind (
Ullmanns Ecyclopedia of Industrial Chemistry, 6th. Edition, Vol. 35 pp 73, 2003 und
DE 20 2005 020 566 ). Der Vorteil dieses Vernetzungsgradienten („Kern-Mantel-Struktur”) liegt darin, dass die erwähnten Kügelchen unter mechanischer Belastung (Druck) die Feuchtigkeit besser halten.
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Weiterhin sind Hybridmaterialien bestehend aus polymeren Superabsorbern in Kombination mit organischen und/oder anorganischen Hohlkugeln bekannt (
DE 10 2009 016 404 ). Der Vorteil der Kombination mit Hohlkugeln liegt darin, dass die Superabsorber-Hybridmaterialien die Feuchtigkeit schneller aufnehmen, als die polymeren Superabsorber allein, ohne dass die Kapazität der Wasseraufnahme wesentlich reduziert wird. Insofern stellen auch diese Hohlkugeln aufweisenden Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls einen Superabsorber oder ein Feuchtigkeit absorbierendes organisches polymeres Material dar.
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Es sind eine ganze Reihe weiterer superabsorbierender Stoffe bekannt, die ein Gemisch aus polymeren Superabsorbern und gemahlenen mineralischen Zusätzen ausbilden (
DE 20 2006 020 295 ,
DE 10 2005 021 221 ,
DE 10 2009 034 137 ,
DE 20 2007 016 362 ,
DE 20 2011 002 784 ,
DE 20 2011 003 679 ,
WO 2006/119828 ). Diese mineralischen Zusätze können entweder selber eine Wasser aufnehmende Wirkung haben (z. B. Bentonite) oder aber indirekt wirken, indem sie das Durchströmungsverhalten des Superabsorbers für Flüssigkeiten verbessern und so die Geschwindigkeit der Bindung der Feuchtigkeit günstig beeinflussen. Eine Kombination von absorbierenden Polymeren, mineralischen Zusätzen und Alginat aus Seealgen, vor allem Braunalgen, ist ebenfalls bekannt (
DE 29516675 ).
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In der Superabsorbertechnologie wird weiterhin unterschieden zwischen Superabsorbern und Hydrogelen. Während man unter Superabsorbern die nahezu trockenen, Wasser ziehenden Substanzen versteht, sind Hydrogele bereits ganz oder teilweise gequollene Superabsorber. So können Superabsorberteilchen Teilchen aus superabsorbierendem Polymer im trockenen Zustand, speziell Teilchen, die entweder überhaupt kein Wasser oder bis zu etwa 10 Gew.-% Wasser enthalten, sein wie dies die
DE 60 2004 002 202 offenbart ist. Die Begriffe Superabsorbergel, Superabsorberhydrogel beziehen sich dann auf ein superabsorbierendes Polymer mit einem Wassergehalt von mindestens etwa 10 Gew.-%, typischerweise auf Teilchen, die mindestens ihr Eigengewicht und typischerweise ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Wasser aufgenommen haben. Die Anwendung von bereits vorgequollenen Superabsorbergelen bzw. Hydrogelen oder Superabsorberhydrogelen, alles Bezeichnungen, die denselben Zustand beschreiben, kann deswegen vorteilhaft sein, weil Hydrogele, die noch nicht an Flüssigkeit gesättigt sind, in manchen Fällen weitere Flüssigkeit schneller aufnehmen. Die vorliegende Erfindung umfasst somit auch die Anwendung von Hydrogelen zur (Ver)Mischung mit Klärschlamm.
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- – „Free Swell Capacity” (FSC) ERT 440.2-02
- – Centrifuge Retention Capacity, (CRC) ERT 441.2-02
- – Absorption under Pressure, (AUP) ERT 442.2-02.
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Alle vorstehend aufgeführten Materialen stellen einen Superabsorber im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere werden unter einem Superabsorber oder Hydrogel alle superabsorbierenden Zusammensetzungen verstanden, die Superabsorber oder Hydrogele enthalten, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie gemäß EDNA ERT 440.2-02 (bzw. ISO 17190-5:2001) eine Quellfähigkeit (FSC-Wert) von mindestens 4 g/g, bevorzugt 10 g/g und besonders bevorzugt mehr als 30 g/g aufweisen.
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Vorzugsweise enthalten die Superabsorber oder Hydrogele Polymerisate der Acrylsäure, bevorzugt ein Copolymer aus Natriumacrylat und Acrylamid, oder sind daraus aufgebaut. Die vorliegend angegebenen Superabsorber oder Hydrogele oder diese enthaltenden Stoffe oder Materialien sind somit Bestandteil des Erfindungsgegenstandes. Besonders vorteilhaft an den Superabsorbern oder Hydrogelen ist, dass aufgrund ihres großen Wasserbindungspotenzials nur eine geringe Dosiermenge benötigt wird. Auf diese Weise wird die Gesamtmasse des Klärschlamms nur unwesentlich erhöht und der Aufwand für das Mischen, Verpacken, Lagern und Transportieren hält sich in Grenzen.
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Es hat sich gezeigt, dass die Superabsorber nur einen kleinen Teil des vorhandenen Wassers absorbieren müssen, um eine erhebliche Veränderung der Konsistenz des Klärschlamms zu erreichen (Suspension, Schlamm, Filterkuchen oder Paste wird in Granulat umgewandelt). Aufgrund der geringen Zusatzmenge der Superabsorber ist die Restfeuchte der erhaltenen Granulate in der Regel nur wenig geringer als die Restfeuchte des Klärschlamms vor Zugabe der Superabsorber. Mit Hilfe der Superabsorber oder Hydrogele können deshalb stabile Granulate mit einem in der Regel sehr hohen Wassergehalt erhalten werden.
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Beispielsweise können Verwendung finden Luquasorb 1161 der Firma BASF oder Favor der Firma Ashland/Evonik. Bei gleicher Dosierung bzw. Verarbeitung werden mit Luquasorb 1161 etwas feinere Granulate erhalten.
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Im Gegensatz zu den als Superabsorber verwendeten organischen polymeren Materialien, welche in Wasser unlöslich sind, weisen die als Flockungshilfsmittel für Klärschlamm verwendeten organischen polymeren Materialien eine ähnliche chemische Grundstruktur, aber keine Vernetzung der Polymerketten auf und sind wasserlöslich.
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Der Zweck der Flockungshilfsmittel ist es, Feststoffpartikel oder Mikroflocken zu größeren Gebilden zu vereinigen, während es der Zweck der Superabsorber ist, Wasser zu binden bzw. zu absorbieren.
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Auch ist es möglich, dass zur Erhöhung der Stabilität der Granulate zusätzlich 0,1 bis 20 Massen-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Massen-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Massen-%, Materialien, welche Wasser oder Feuchtigkeit chemisch binden können, zugegeben werden, bevorzugt Zement, insbesondere Zement mit einer Abbindezeit von weniger als 1 Stunde, gebrannter Kalk, Flugasche, Anhydrid oder Salze, welche in der Lage sind in eine kristallwasserreichere Form überzugehen. Auf diese Weise werden die erhaltenen Granulate mechanisch stabilisiert sowie hinsichtlich ihrer Lager- und Transporteigenschaften verbessert und können auch im Baubereich verwendet werden.
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Vorzugsweise erfolgt die Zugabe der Materialien, welche Wasser oder Feuchtigkeit chemisch binden können, im Anschluss an die Zugabe des Superabsorbers oder Hydrogels und Ausbildung der Granulate, da auf diese Weise ein Abbinden und Aushärten der gesamten Masse beim Mischen vermieden wird.
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Weiterhin können neben dem Superabsorber oder dem Hydrogel zur Verringerung der Geruchsentwicklung, beispielsweise Eisensulfat, zugemischt werden.
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Besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine energetische Verwertung des Klärschlamms ist es, wenn dem Klärschlamm neben dem Superabsorber oder dem Hydrogel weitere Materialien zugemischt werden, bevorzugt, brennbare Materialien, besonders bevorzugt feinteilige, brennbare Materialien. Beispielsweise kommen hierfür Kohle, Koks, Holzmehl, Mehl oder andere brennbare Stäube in Frage oder solche Stoffe, welche die genannten Materialien enthalten. Auf diese Weise ergeben sich günstige synergistische Eigenschaften: Die benötigte Menge an Superabsorber zur Ausbildung geeigneter Granulate ist dabei geringer, und das brennbare Material hat neben seiner die Granulatbildung fördernden Funktion zusätzlich den positiven Effekt eines Energieträgers bei einer nachfolgenden Verbrennung der Granulate.
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Ganz besonders vorteilhaft ist eine Kombination eines Superabsorbers und eines feinteiligen, brennbaren Materials als Additive für Klärschlamm, wenn das feinteilige, brennbare, Material in feuchtem Zustand vorliegt und für den beabsichtigten Verwendungszweck als Energieträger) einem Trocknungsschritt zu unterziehen ist, beispielsweise feuchte Kohle, besonders Braunkohle. In diesem Fall wird eine gemeinsame Verarbeitung und Trocknung ermöglicht, was erhebliche Kosteneinsparungen zur Folge hat.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist es aber auch möglich, dass außer einem Superabsorber oder Hydrogel dem Klärschlamm keine weiteren Zusätze zugegeben werden.
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Es ist auch möglich, als Superabsorber oder Hydrogel sogenannte „off-spec”-Ware zu verwenden, d. h. Materialien, die fehlerhaft hergestellt oder behandelt wurden. Aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen an Stoffe, die mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen können, kann es vorkommen, dass Superabsorber oder Hydrogele zwar für Hygieneanwendungen nicht (mehr) geeignet sind, z. B. wegen mikrobiologischer Verunreinigungen, für die Klärschlammbehandlung aber völlig problemlos verwendbar sind. Insofern kann das erfindungsgemäße Verfahren eine praktikable und wirtschaftlich attraktive Verwertungsmöglichkeit für derartige Fehlchargen darstellen. Auch ist es möglich, Superabsorber oder Hydrogele einzusetzen, welche bereits für eine andere Anwendung verwendet wurden, aber noch einen Teil ihrer Absorptionskapazität aufweisen.
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Vorzugsweise wird der Klärschlamm vor der Zugabe des Superabsorbers oder Hydrogels mechanisch entwässert, beispielsweise mittels einer Filterpresse oder einer Zentrifuge. Dabei kann vorzugsweise ein Trockenstoffgehalt von 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 35 Gew.-%, erreicht werden. Nach der mechanischen Entwässerung liegt der Klärschlamm bevorzugt in stückiger oder pastöser Form vor und wird dann mit dem des Superabsorber oder Hydrogel vermischt und in ein Granulat überführt. Die Vermischung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Eine kontinuierliche Vermischung kann anfängliche Anbackungen des Klärschlamms besser vermeiden.
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Die mechanische Entwässerung ist vorteilhaft, da auf diese Weise nur vergleichsweise geringe Mengen an Superabsorber oder Hydrogel erforderlich sind, um die erfindungsgemäßen Granulate auszubilden.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Granulate weisen gute Lager- und Transporteigenschaften auf und können als Schüttgut in Behälter gefüllt und aus diesen wieder entnommen werden. Insbesondere sind die Granulate dadurch gekennzeichnet, dass pneumatisch förderbar sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Feuchtegehalt der bei der Mischung erhaltenen Granulate durch Kontakt mit einem gasförmigen Medium verringert.
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Die Granulate können getrocknet werden, indem ein gasförmiges Medium, z. B. Luft, durch die Granulate oder an den Granulaten vorbei geleitet wird. Aufgrund der im Vergleich zum flüssigen, pastösen oder stückigen Ausgangsmaterial deutlich vergrößerten Oberfläche der Granulate erfolgt die Trocknung sehr rasch.
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Gegenüber einem stückigen Material mit einem angenommenen durchschnittlichen Durchmesser von 20 cm (ein nicht untypischer Wert für Filterkuchen aus einer Filterpresse) wird die geometrische Oberfläche von Granulaten mit einem Durchmesser von 10 mm um den Faktor 20 größer, bei einem Durchmesser von 1 mm beträgt der Faktor der Oberflächenvergrößerung 200, bei einem Durchmesser von 0,1 mm beträgt der Faktor der Oberflächenvergrößerung 2000.
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Hinzu kommt, dass die Zeit, die das Wasser benötigt, um vom Innern eines Partikels an dessen Oberfläche zu gelangen, bei kleineren Partikeln erheblich geringer ist als bei großen. Bei einem guten Gasaustausch an der Oberfläche der Partikel kann dies der Geschwindigkeit bestimmende Schritt für die Trocknung sein.
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Als gasförmiges Medium kann Luft, bevorzugt erwärmte Luft mit einer Temperatur von weniger als 70°C, besonders bevorzugt mit einer Temperatur von 40 bis 60°C, verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, den Feuchtegehalt der bei der Mischung erhaltenen Granulate mit einem Gas zu trocknen, welches Abwärme enthält, die anderweitig nicht verwertbar ist. So kann die Abwärme eines industriellen Verbrennungsprozesses genutzt werden, welche sich nicht mehr zur Erzeugung von Elektrizität oder Dampf verwenden lässt. Beispielsweise kann die Abwärme bei der Verbrennung von Klärschlamm dazu genutzt werden, um angelieferten Klärschlamm vorzutrocknen.
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Aufgrund der großen geometrischen Oberfläche der Granulatpartikel kann aber auch mit Luft mit einer Temperatur von weniger als 50°C, bevorzugt von weniger als 40°C, besonders bevorzugt von weniger als 30°C, getrocknet werden. Dies hat den Vorteil, dass entweder nur geringe oder gar keine Energiekosten für die Trocknung erforderlich sind.
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Aufgrund der guten Lager- und Transportfähigkeit der Granulate, welche beim Mischen von Klärschlamm mit dem Superabsorber oder Hydrogek erhalten werden kann der Klärschlamm problemlos an einen Ort verbracht werden, an welchem derartige Abwärme anfällt.
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Auch wird eine Lagerung in Silos oder ein Transport in Silofahrzeugen ermöglicht wird, so dass Geruchsbelästigungen vermieden werden. Weiterhin ist es möglich, die Trocknung der Granulate im Silofahrzeug vorzunehmen, indem Luft durch das Silo geleitet wird.
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Ebenfalls möglich ist es zur Trocknung ein Gas zu verwenden, welches Staubpartikel enthält. Auf diese Weise wird neben dem Trocknungseffekt gleichzeitig eine Entstaubung des Gases ermöglicht.
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In einer Ausgestaltungsform der Erfindung liegen die erhaltenen Granulate in Form einer Schüttung in einem Schüttgutbehälter vor, bevorzugt einem Silo, welches mit einem Gas durchströmt wird, besonders bevorzugt von unten nach oben durchströmt wird. Die Gasgeschwindigkeit wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass die erhaltenen Granulate in Form eines Festbetts vorliegen und keine makroskopische Bewegung aufweisen.
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Alternativ können die erhaltenen Granulate in Form einer flach ausgebreiteten Schüttung vorliegen, wobei die Höhe der Schüttung kleiner als 0,5 m, bevorzugt kleiner als 0,3 m, besonders bevorzugt kleiner als 0,1 m, ist. Auf diese Weise wird aufgrund der großen geometrischen Oberfläche der Granulatpartikel eine wirksame Trocknung erreicht, ohne dass aufwändige mechanische Verfahren zum Wenden der Granulatschüttung erforderlich sind. Der Trocknungseffekt kann zusätzlich beschleunigt werden, indem die Granulate von einem Gasstrom überstrichen werden, welcher bevorzugt von Ventilatoren erzeugt wird.
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Vorzugsweise kann der Feuchtegehalt der bei der Mischung erhaltenen und durch Kontakt mit einem gasförmigen Medium getrockneten Granulate weniger als 30 Gew.-%, bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 7 Gew.-%, betragen.
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Der Feuchtegehalt bzw. die Feuchte bzw. die Restfeuchte (alle diese Begriffe werden hier synonym verwendet) entspricht dem Gewichtsverlust, welcher bei 105°C im Trockenschrank bis zur Erreichung der Massenkonstanz eintritt. Massenkonstanz gilt als erreicht, wenn die Massenänderung zwischen 30-minütigen Wägeintervallen weniger als 0,1% absolut beträgt. Der Trockenstoffgehalt (oder Feststoffgehalt) in % entspricht 100% minus Restfeuchte (in %).
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Gegenstand der Erfindung sind außerdem Granulate, welche nach einem der beanspruchten Verfahren erhältlich sind.
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Vorzugsweise umfasst die Erfindung Granulate enthaltend Klärschlamm sowie 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 2 Gew.-%, eines Superabsorbers oder Hydrogels, wobei die Granulate eine Feuchte von 40 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 85 Gew.-%, aufweisen und einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 20 mm, bevorzugt 0,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 5 mm, aufweisen.
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Vorzugsweise beträgt der Volumenanteil der Hohlräume in der Granulatschüttung 2 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 20%.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die erfindungsgemäße Konditionierung des Klärschlamms eine Lagerung in Silos oder ein Transport in Silofahrzeugen ermöglicht wird, so dass Geruchsbelästigungen vermieden werden.
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Die erfindungsgemäße Behandlung von Klärschlamm kann für die mineralische Fraktion (Vorklärschlamm), die Belebtschlamm-Fraktion (auch biologische Fraktion) oder für beide gemeinsam erfolgen.
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Die optimale Granulatgröße ergibt sich aus den angestrebten Verwendungen.
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Wenn die erhaltenen Granulate getrocknet werden sollen, ist es vorteilhaft ein Granulat bereitzustellen, welches einerseits eine möglichst große geometrische Oberfläche aufweist, andererseits aber nicht durch den zur Trocknung verwendeten Gasstrom weggeblasen wird. Bevorzugt werden deshalb Granulate mit einem mittleren Durchmesser (Volumenmittelwert) von 0,1 bis 20 mm, bevorzugt 0,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 5 mm hergestellt. Die Bestimmung der Granulatgröße erfolgt durch (lichtmikroskopische) Auszählung unter Annahme einer konstanten Dichte und einer kugelförmigen Gestalt der einzelnen Partikel.
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Je höher die Dosiermenge des Superabsorbers oder Hydrogels gewählt wird, desto feiner werden üblicherweise die Granulatpartikel. Wenn ausreichend Zeit und Raum für die Trocknung verfügbar ist, können die Granulate auch einen durchschnittlichen Durchmesser von mehr als 5 mm aufweisen, wenn jedoch der Trocknungsprozess sehr effizient durchgeführt werden soll, sind kleinere Granulate anzustreben. Entsprechend sind die Kosten des Verfahrens bei feinen Granulaten aufgrund der Kosten der Additive höher.
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In jedem Fall ist es vorteilhaft eine Schüttung der Granulate anzustreben, welche ein möglichst großes Hohlraumvolumen und einen möglichst geringen Strömungswidersand für das zur Trocknung verwendete Gas aufweist. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, indem keine zu feinen Granulate und eine weitgehend einheitliche Granulatgröße verwendet werden.
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Bevorzugt ist die Schüttdichte des Klärschlamm-Granulats mindestens 10%, besonders bevorzugt mehr als 20% geringer als die Dichte des Klärschlamms vor der Zugabe der Additive.
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Zusammenfassend zeigt die Erfindung die Vorteile, dass Klärschlamm durch einfachen Zusatz eines Superabsorbers oder Hydrogels in ein Granulat und damit in eine gut handhabbare Form überführt werden kann, so dass eine Lagerung oder ein Transport als Schüttgut oder eine pneumatische Förderung wesentlich erleichtert wird. Außerdem ermöglicht die Granulatstruktur eine wesentlich erleichterte Verdunstung oder Verdampfung der Feuchtigkeit und damit eine effiziente Trocknung des Klärschlamms, welche nach dem Stand der Technik nur mittels aufwändiger mechanischer Unterstützung oder unter Zuhilfenahme von thermischer Energie möglich war.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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