DE2800915B1

DE2800915B1 - Verfahren zum Aufbereiten und Pasteurisieren von Klaerschlamm unter Beifuegen von CaO

Info

Publication number: DE2800915B1
Application number: DE2800915A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Debbeler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-01-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-09-21
Also published as: FR2414024B1; FR2414024A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten und Pasteurisieren von Klärschlamm unter Beifügen von CaO.

Abwässer, insbesondere kommunale Abwässer, aber auch landwirtschaftliche Abwässer, wie Gülle aus der Viehhaltung, fallen in immer größeren Mengen an. Ihre Beseitigung wirft stetig anwachsende Probleme auf. Während man früher die Beseitigung der Abwässer auf sogenannten Rieselfeldern praktisch sich selbst überlassen hat, sind derartige Verfahren heute bei den anfallenden größeren Mengen der Abwässer, auch wegen der Umweltbelastung, kaum noch durchführbar.

Man ist deshalb dazu übergegangen, die Abwässer in Kläranlagen so weit aufzubereiten, daß ein schadstofffreies Wasser mit sehr wenig Trockensubstanz an die Umwelt zurückgegeben werden kann, welches somit nicht zu neuen Belastungen des ausgewogenen biologischen Gleichgewichts führen kann.

Die aus dem Abwasser entfernten Schad- und Feststoffe fallen jedoch gleichfalls in großen Mengen als Primärschlamm (nicht ausgefault), Sekundärschlamm (ausgefault) bzw. als Mischung aus Primärschlamm und Sekundärschlamm an. Die Beseitigung dieser Klärschlämme wirft große Probleme auf.

Nach einem bekannten Verfahren wird der Klärschlamm in Faultürme gegeben, in denen unter optimalen Bedingungen ein biologischer Abbau erreicht werden kann. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zum Beschleunigen des biologischen Abbaus zwecks Vermeidung großer Faulturmkapazitäten Wärmeenergie zugeführt werden muß und daß für die Errichtung der Anlagen hohe Investitionskosten anfallen.

Klärschlamm, insbesondere von Großgemeinden, muß deshalb auf andere Weise beseitigt werden. Neben der Verbrennung des Klärschlamms in Verbrennungsanlagen, die mit Investitionskosten von etwa 15 Millionen Mark verbunden sind und daneben hohe laufende Unterhaltungskosten erfordern, kennt man die Einlagerung in Gruben außerhalb dicht besiedelter Gebiete. Ähnlich wie bei Mülldeponien, wird dabei der Klärschlamm mehrere Jahre bis zu seiner Zersetzung in den ausgehobenen Gruben gelagert. Ein derartiges Verfahen ist äußerst umweltbelastend, weil der Klärschlamm unter anderem mit einer Anhäufung von Bakterien, wie Salmonellen und Kolibakterien, durchsetzt ist.

Nach einem anderen Verfahren wird der aus den Faultürmen oder aus Nacheindickern anfallende Klärschlamm einer Weiterverarbeitung unterworfen. Diese sieht einen Entzug eines gewissen Wasseranteils unter Zugabe von Flockungsmitteln vor, wobei Zentrifugen und/oder Siebbandpressen und/oder Kammerfilterpressen und/oder andere Filtervorrichtungen eingesetzt werden. Dadurch wird der Anteil von Trockensubstanz von ca. 3 auf 18—35% angehoben. Trockensubstanzanteile von etwa 18% erreicht man bei Dekantern und Anteile bis etwa 35% werden bei optimalen Verhältnissen des zu verarbeitenden Klärschlamms in Siebbandpressen erzielt. Diese Anteile von Trockensubstanz reichen jedoch nicht für eine Ablagerung auf allgemeinen Mülldeponien aus. Für die Einlagerung von eingedickten Klärschlamm müssen demzufolge eigene Deponien angelegt werden, die zusätzliche Kosten erfordern.

Teilweise wird der aus den Faultürmen oder Nacheindickern anfallende Klärschlamm in Pasteurisierungsanlagen desinfiziert. Dies geschieht durch Erhitzen. Hier besteht der Nachteil, daß für den Erhitzungsvorgang große Energiemengen benötigt werden. Daneben sind für dieses Verfahren aufwendige Technologien und Vorrichtungen notwendig, die einen erheblichen Kostenaufwand darstellen. Dabei verbleibt der Nachteil, daß die Entkeimung nicht lange vorhalt, weil der sich abkühlende Schlamm sofort wieder einen vorzüglichen Nährboden für Bakterien, Pilze usw.

darstellt, die in der Luft und im Boden immer vorhanden sind und die dann eine Neubesiedlung des Klärschlamms erfolgt

Die Vernichtung von Krankheitskeimen in dem Klärschlamm schließt andere die Umwelt belastende Faktoren nicht aus. So hat sich als schwerwiegende Umweltbelastung eine Übersäuerung des Bodens gezeigt, wenn übergroße Mengen Klärschlamm auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgebracht wird. Außerdem kommt es dabei zu einer starken Geruchsbelästigung. Der pH-Wert des Bodens sinkt ab und der Boden versauert, so daß man bei diesen Flächen nicht mehr von landwirtschaftlicher Nutzfläche sprechen kann.

Es ist auch schon ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem der in Klärbecken abgelagerte Schlamm entweder durch natürliches Gefälle oder durch Schlammpumpen entnommen wird und mit Ätzkalk — auf 100 Teile halbflüssigen Klärschlamm ca. 6 Teile gebrannter Kalk — vermengt wird. Dabei wird der Klärschlamm anschließend mit Hilfe von Filterpressen vom größten Teil des Wassers befreit. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Kalkzugabe zum halbflüssigen Schlamm erfolgt, wodurch so große Kalkmengen erforderlich sind, daß eine Wirtschaftlichkeit nicht gegeben ist. Außerdem dürften keine Filterpressen bekannt sein, welche Mischungen mit einem so hohen Kalkanteil verarbeiten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm zu finden, durch welches unter Erschließung neuer Verwendungszwecke eine kostengünstige umweltfreundliche Beseitigung des Klärschlamms ermöglicht wird.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch

gelöst worden, daß man dem Klärschlamm im Verhältnis seiner Trockensubstanz CaO zugibt, wobei man bei Prozentgehalten unter 10 ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis einhält, welches dem Prozentsatz der Trockensubstanz im Klärschlamm entspricht, und bei 5 Prozentverhältnissen über 10 ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis 1:11 bis 1 :25 einhält, den erhaltenen Brei im Freien ausreagieren läßt und durch Umsetzen unter nochmaligem Erwärmen der Masse ein krümeliges als Düngemittel leicht verwendbares Produkt erhält.

Mit diesem Verfahren kann bei der Beseitigung von Klärschlamm auf den Einsatz von Verbrennungsanlagen, Zentrifugen und Pasteurisierungsanlagen verzichtet werden. Dabei ergibt die Erfindung den besonderen Vorteil, daß die Zugabe von CaO zum eingedickten Klärschlamm extrem niedrig gehalten wird, wodurch, wie wissenschaftliche Untersuchungen ergeben haben, eine bei der Verarbeitung von CaO und Klärschlamm bisher nicht bekannte Wirtschaftlichkeit erzielt wird.

Es wurde erkannt, daß bei einem Trockensubstanzgehalt (TS) im Klärschlamm von unter'10%, wie er etwa bei Verwendung von Filtersäcken anfällt, ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis einzuhalten ist, welches dem Prozentsatz der Trockensubstanz im Klärschlamm entspricht. Beträgt zum Beispiel der Trockensubstanzanteil im Klärschlamm 9%, so ist ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis von 1 :9 zu wählen.

Bei im Klärschlamm vorhandenen Trockensubstanzanteilen von über 10% ist demgegenüber ein Kalk-Trokkensubstanzverhältnis von 1:11 bis 1 :25 einzuhalten. Die Wahl des Mischungsverhältnisses im Bereich von 1:11 bis 1 :25 ist von verschiedenen Erfordernissen abhängig. Zunächst sind die lokalen Gegebenheiten der einzelnen Klärwerke, insbesondere deren Lagerplatzkapazität, zu berücksichtigen. Bei extremeren Mischungsverhältnissen kann die Reaktionszeit verkürzt werden und somit das Kalk-Schlamm-Gemisch schneller abtransportiert werden. Weiterhin sind die Anforderungen der Landwirtschaft an die Düngerqualität des Endproduktes von Einfluß. Wenn z. B. ein Schlamm von 18% TS mit 8% Kalk (1 :12,5) gemischt wird, ist das Endprodukt sehr viel schneller trocken, stabilisiert, pasteurisiert und lagerfähig, als bei einer Beimischung von 4% CaO (1 :25). Zwecks Erzielung einer optimalen Düngequalität ist ein Kalk-Schlamm-Gemisch anzustreben, bei dem der CaO-Gehalt möglichst niedrig liegt. Dies findet seine Begründung darin, daß CaO und Ammoniumstickstoff schwer mischbar sind; denn mit einer größeren Menge Kalk vermischt, wird der Schlamm in seinem Stickstoffgehalt zu sehr reduziert.

Die nachstehend abgebildete Kurve stellt die Mischungsverhältnisse zwischen CaO (1 bis 20%) und Klärschlamm (mit Trockensubstanzverhältnissen zwischen 5 und 35%) dar.

CaO 20

45 12,5 .

1 ·■

Nachdem das Kalk-Schlamm-Gemisch die Mischvorrichtung im noch breiigen Zustand verläßt, wird das Gemisch mittels eines Förderbandes aufgehäuft. Die beim Mischvorgang begonnene Reaktion zwischen dem CaO und dem Schlamm, bei welcher der ungelöschte Kalk von den Wasserbestandteilen des Klärschlamms ZO

30

TS

gelöscht wird, setzt sich während dieser Ablagerung fort und erreicht hier ihren Höhepunkt, wobei Temperaturen zwischen etwa 50— 120⁰C erreicht werden. Dabei zersetzt sich das Kalk-Schlamm-Gemisch unter Einwirkung von Luft, wobei ein pH-Wert bis zu 12 erreicht wird. Unter der Einwirkung der entstehenden Tempera-

türen und des sich bildenden pH-Wertes von bis zu 12 und die somit ätzende Wirkung kommt es dabei zu einer vollständigen Pasteurisierung des Gemisches, d.h., es werden alle im Klärschlamm enthaltenen Krankheitserreger abgetötet. Außerdem werden die enthaltenen lästigen, geruchsbildenden Stoffe, wie z. B. H2S und Eiweiße, zerstört. Die sich ausbildende Trockenmasse kann nachträglich nicht wieder in Gärung übergehen, so daß auch keine erneute Geruchsbildung auftritt. Ein weiterer Vorteil dieser Pasteurisierung liegt darin, daß gleichzeitig alle im Klärschlamm enthaltenen Pflanzensamen abgetötet werden. Dadurch wird gewährleistet, daß nach der Düngung der landwirtschaftlichen Kulturflächen keine Verunkrautung auftritt, wie es bei Aufbringen von unbehandeltem Klärschlamm der Fall ist.

Um einen hochwertigen Dünger zu erreichen, wird in einem letzten Verfahrensschritt das angehäufte Gemisch umgesetzt, d.h. an einen anderen Ort erneut aufgehäuft. Dabei wird dem Kalk-Schlamm-Gemisch erneut Luft zugeführt, wodurch ein vollständiges Ausreagieren des Kalkes ermöglicht wird. Es entstehen erneut Temperaturen bis zu etwa 50⁰C, was ein nochmaliges Verdunsten von Wasser hervorruft, womit schließlich ein krümeliges Endprodukt erreicht wird.

Die Dauer des vorbeschriebenen Ausreagierens beträgt bei mittleren Verhältnissen für die erste Aufhäufung des Kalk-Schlamm-Gemisches hinter der Mischvorrichtung 2 bis 3 Tage und nach dem Umsetzen des Kalk-Schlamm-Gemisches noch einmal 2 bis 3 Tage.

Es wird vorzugsweise ein ungelöschter, feingebrannter Kalk mit einem Gehalt von 90—95% CaO verwendet. Erkannt wurde aber auch, daß für die Landwirtschaft auch noch ein bis etwa 80%iger ungelöschter Branntkalk ausreicht, um dort anfallende Gülle aus der Tierhaltung zu stabilisieren und geruchlos zu machen. Im Gegensatz zu der Verarbeitung in Klärwerken kann hier der Frage der Pasteurisierung des anfallenden Gemisches weniger Bedeutung beigemessen werden.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung läßt sich die Düngerqualität bei einer Langzeitlagerung des Kalk-Schlamm-Gemisches von zwei bis vier Monaten noch weiter steigern. Durch das Zugeben von Kalk in die Trockenmasse und die Zufuhr von Luft entsteht in dem gelagerten Mischgut durch Ansiedlung von Mikroorganismen neues Leben, wodurch die Trockensubstanz des Mischgutes zersetzt wird.

Das erhaltene trockene, krümelige Endprodukt kann als Volldünger eingesetzt werden. Dabei erfolgt keine Versäuerung des Bodens, wie sie etwa bei Düngung mit Gülle beobachtet wird.

Die durch Auswahl optimaler Mischungsverhältnisse in Kombination mit bestimmten Verfahrensschritten gefundene Aufbereitung von Klärschlamm erschließt damit, neben der kostengünstigen und umweltfreundlichen Beseitigung des Klärschlamms, insbesondere aus kommunalen Abwässern, auch noch einen vorteilhaften Verwendungsbereich des Kalk-Schlamm-Gemisches als vollwertiges Düngemittel in der Landwirtschaft. Damit ist mit der Erfindung zugleich ein vorteilhaftes Recycling-Verfahren aufgezeigt worden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbereiten und Pasteurisieren von Klärschlamm unter Beifügen von CaO, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Klärschlamm im Verhältnis seiner Trockensubstanz CaO zugibt, wobei man bei Prozentgehalten unter 10 ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis einhält, welches dem Prozentsatz der Trockensubstanz im Klärschlamm entspricht und bei Prozentverhältnissen über 10 ein Kalk-Trockensubstanzverhältnis von 1 :11 bis 1 :25 einhält, den erhaltenen Brei im Freien ausreagieren läßt und durch Umsetzen unter nochmaligem Erwärmen der Masse ein krümeliges, als Düngemittel leicht verwendbares Produkt erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ca. 80 bis 95°/oiger ungelöschter Branntkalk verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das erhaltene Produkt zur Steigerung der Düngerqualität einer Langzeitlagerung von zwei bis vier Monaten unterzieht.