DE3913883A1 - Duengemittelpellets und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Weiterverwendung oder Beseitigung von Gülle oder Klärschlamm stellt in den Industrie- und Agrarländern ein seit Jahren an Schärfe zunehmendes Problem dar, da bei der heute weitgehend üblichen Massentierhaltung unverarbeit­ bar große Mengen an Gülle anfallen und die Weiterver­ wendung von Klärschlamm in der Landwirtschaft zunehmend wegen der Belastung mit Schwermetallen auf Bedenken stößt. Klärschlamm wird daher in zunehmenden Mengen auf Deponien gelagert, da die Akzeptanz in der Landwirtschaft rückläufig ist. Dies bedeutet einen beträchtlichen Flächen­ bedarf für Deponien, während andererseits der Klärschlamm an und für sich viele Pflanzennährstoffe enthält, die bei der Lagerung in Deponien dem natürlichen Kreislauf verloren­ gehen. Noch schwerere Probleme stellen sich zur Zeit bei der Gülleverwertung, die bei Großbetrieben in riesigen Mengen anfällt und daher häufig nicht mehr verarbeitet werden kann. Gerade bei der Lagerung oder Deponierung von Gülle ist aber auch mit einer beträchtlichen Belastung des um­ gebenden Bodens und Grundwassers zu rechnen, so daß schon mehrfach versucht worden ist, Gülle bzw. Klärschlamm in fester Form zu überführen, um Transport und Anwendbarkeit zu erleichtern. Viele der bisher bekannten Vorschläge sind technisch sehr aufwendig oder wirtschaftlich zu teuer und werden daher in der Landwirtschaft nur bedingt akzeptiert, da deren Kostenbelastung bereits so schon sehr hoch ist.

Es besteht daher immer noch ein Bedürfnis nach Verfahren zur Herstellung von Düngemittelpallets auf Gülle- oder Klärschlammbasis, die technisch einfach durchzuführen und kostengünstig sind und die die durch Gülle oder Klärschlamm hervorgerufenen Umweltprobleme deutlich verringern.

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Pelletisierung von Gülle und/oder Klärschlamm vorgeschlagen, daß dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß die Gülle bzw. der Klärschlamm mit trockenen Zuschlagstoffen bestimmter Zusammensetzung im Verhältnis von etwa 40 Vol.-% Zuschlagstoffe und 60 Vol.-% Gülle oder Klärschlamm gleichmäßig vermischt, daß diese Mischung dann durch eine Matrizenpresse mit konischen sich verjüngenden Öffnungen zu Pellets verpreßt wird und diese Pellets einer UV-Bestrahlung unterzogen werden.

Erfindungsgemäß wird nur kommunaler Klärschlamm verarbeitet, dessen Gehalt an Schwermetallen den Grenzwerten entsprechend der Klärschlamm-Aufbringungsverordnung entspricht. Der Klär­ schlamm enthält je nach Herkunft etwa zwischen 15 bis 30 Gewichtsprozent Trockensubstanz und wird vor der Verarbei­ tung auf enthaltene Schadstoffe geprüft. Vorzugsweise sollten die in der Klärschlamm-Verordnung geforderten Parameter ergänzt werden durch Prüfungen für Beryllium und Vanadium. Die verwendete Gülle schließt sämtliche Formen wäßriger Verdauungsrückstände aus der Tierhaltung ein.

Gülle oder Klärschlamm werden aus einem Silo oder ähnlichen Zwischenlagerungsbehälter im aufgerührtem Zustand über eine Saug- bzw. Dickstoffpumpe direkt in ein Mischgerät eingebracht, bei dem es sich vorzugsweise um einen Doppelwellenmischer mit zusätzlich eingebauten Seitenflügeln handelt. Der Mischer sollte vorzugsweise mit steuerbaren Umdrehungszahlen und einem Durchlaufzähler für die eingetragene Menge Flüssigkeit aus­ gerüstet sein. Vor dem Befüllen mit der Flüssigkeit wird in dem Mischer ein gleichmäßig verteiltes Bett aus den Zu­ schlagstoffen eingebracht, das etwa eine Höhe von 5- 7 cm haben sollte. Gülle oder Klärschlamm werden über den Durchlaufzähler gemessen, der seinerseits Impulse für die Dosiereinrichtung für die trockenen Zuschlagstoffe gibt. Die Zuschlagstoffe werden in der Regel gemischt aus Staubsilos über Schneckenförderungseinrichtungen zu­ gegeben.

Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, daß hervorragende Ergebnisse bei der Pelletisierung erzielt werden, wenn als Zuschlagstoffe eine Mischung aus, bezogen auf Gewichtsprozent. etwa 20% Perlit, 30% TAV-Flugstaub, 2-4% Zement, gegebenen­ falls 5-6% weiterer Zusatzstoffe als spezielle Pflanzen­ nährstoffe und etwa 40-50% kalkhaltige Mineralien in Form von Naturkalk, Brandkalk oder Flugaschekalk verwendet wird. Das Verhältnis von Gülle/Klärschlamm zu Zuschlagstoffen be­ trägt, bezogen auf Volumenprozent, etwa 60 zu 40. Als Perlite bezeichnet man vulkanische Quarzporphyrgläser mit vielen kleinen Wassereinflüssen. Werden Perlite auf über 1200° er­ hitzt, so expandieren sie in Folge der Wasserverdampfung zu einem federleichten bimssteinähnlichem Gestein von etwa dem 20fachen Volumen der Ursprungsmasse. Calziumsalze, berechnet als CaO werden in diese Mischung zur Verbesserung des pH-Wertes auf den landwirtschaftlichen Flächen zugesetzt. Bei Flugstaub handelt es sich um Flugstaub aus Kohlekraftwerken mit TAV-Ver­ fahren, die in letzter Zeit wegen ihrer puzzolanischen Eigen­ schaft gern als technisches Bindemittel eingesetzt wird. Es hat sich aber herausgestellt, daß ein geringer Zusatz an Zement die Bindefähigkeit der Zuschlagstoffe noch weiter er­ höht. Falls gewünscht und falls bei dem erst später mit dem Düngemittelpellets zu bearbeitende Flächen ein solcher Bedarf besteht, können der Zusschlagstoffmischung noch weitere Zusätze beigefügt werden, wie beispielsweise Magnesium- und/oder Kaliumsalze in Größenordnungen von etwa 2-4%, berechnet als MgO bzw. K₂O. Falls erforderlich kann die Mischung auch 2% Phosphate enthalten und darüber hinaus, falls ein spezieller Bedarf besteht, auch geringe Mengen an minerali­ schen Spurenelementen.

Die im Mischer entstandene breiige Masse wird in an sich bekannter Weise dann einer Matrizenpresse zugeführt. Vor Eingabe des Materials in den Kollergang der Presse wird vor­ sorglich noch einmal der Feuchtigkeitsgehalt der Brei­ mischung geprüft und ggf. weitere Feuchtigkeit zugegeben. Die Matrizenpresse ist so ausgebildet, daß die Öffnungen sich konisch nach unten verjüngen, wodurch ein zusätzlicher Druck im Kollergang aufgebaut wird. Beim Preßvorgang ent­ steht eine beträchtliche Wärme, so daß auch die Innen­ temperatur der Pellet auf etwa 80-100°C ansteigt. Diese Temperatur wird auch im Innern aufgrund der Kompaktheit etwa ½ Stunde gehalten und bewirkt, daß fast ausnahmslos alle Keime wie Bakterien, Viren oder Pilze und auch Parasiten oder Parasiteneier abgetötet werden.

Noch im heißen Zustand werden die Pellets zusätzlich einer UV-Bestrahlung ausgesetzt, um eine nahezu vollständige Abtötung aller Keime und Parasiten zu erreichen. Nach der UV-Bestrahlung werden die Pellets auf dem zu einem Zwischen­ lager führenden Laufband vorzugsweise noch einmal mit einer kleineren Menge getrockneter Zuschlagstoffe bepudert, um verbliebene Restfeuchtigkeit aufzunehmen, die unter un­ günstigen Bedingungen ein Verkleben verursachen könnte.

Das Endprodukt ist ein festes Korn, das vorzugsweise einen Durchmesser von 2-8 mm bei einer Länge von etwa 1,5 mm auf­ weist und eine Anfangsfestigkeit von etwa 15 kg N/m² hat.

Bei dem Verpressen der erfindungsgemäß eingesetzten Mischungen bilden sich aufgrund der Temperaturentwicklung gasförmige Verbindungen, insbesondere Ammoniak und Amine. Um jeden Eintrag dieser Gase in die Umwelt zu vermeiden, werden die Gase durch eine Entlüfteranlage entfernt und in einen Wasserfilter eingeleitet. Das so behandelte Wasser kann entweder der Gülle oder dem Klärschlamm zur weiteren Ver­ arbeitung wieder zugesetzt werden, oder man kann die stick­ stoffhaltigen basischen Gase in verdünnte Schwefelsäure- oder Phosphorsäurelösungen einleiten, um die entsprechenden Dünge­ salze zu gewinnen.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, das Verfahren so durchzu­ führen, daß sich alle benötigten Geräte in einem Reaktions­ raum unterbringen lassen und dieser Reaktionsraum fahrbar gemacht wird. Saugpumpe, Doppelwellenmischer, Matrizenpresse und UV-Bestrahlungsanlage können mit den benötigten Förder­ bändern beispielsweise auf einem Tieflader mit einem Zulade­ gewicht von ca. 25 t montiert und eingehaust werden. Unter­ suchungen haben ergeben, daß mit einer solchen fahrbaren Anlage etwa 15 m³/Std. Gülle oder Klärschlamm verarbeitet werden können, wobei je nach Zumischungsverhältnis der Zu­ schlagstoffe etwa 20 m³/Std. Pellets resultieren. Die mobile Bauweise der Anlage hat den großen Vorzug, daß die land­ wirtschaftlichen Betriebe nicht gezwungen sind, die Gülle zur Verarbeitung zu transportieren, sondern daß die Ver­ arbeitungsanlage sozusagen zum Betrieb kommen kann; dadurch erfolgt eine beträchtliche Kosteneinsparung und eine wesent­ liche Entlastung von sonst anfallenden Umweltproblemen.

Die erfindungsgemäß hergestellten pelletisierten Dünge­ mittel weisen nicht nur einen reduzierten langfristig ver­ fügbaren Stickstoffgehalt aus der Gülle bzw. dem Klärschlamm auf, sondern können auch nach Wunsch bzw. Bedarf für einzelne landwirtschaftliche Flächen in der Zusammensetzung der übrigen Nährstoffe variiert werden. Gülle bzw. Klärschlamm werden so für längere Zeit lagerfähig und gleichzeitig transportfähig. Die Pellets zeigen eine gleichmäßige Kornverteilung und sind daher mit den heute vorhandenen Maschinen der land­ wirtschaftlichen Betriebe gut streufähig, und zwar auch auf feuchten Böden, da das leichte Gewicht eine Auf­ bringung auch mit leichten Streumischern möglich macht. Gedüngt kann mit den Pellets auch noch bei vorgeschrittenem Wachstumsstadium der Pflanzen werden, da nicht wie im Falle von flüssiger Gülle oder Klärschlammwasser Verätzungen oder Verbrennungen an den Pflanzen auftreten, sondern die Nähr­ stoffabgabe relativ langsam, aber gleichmäßig erfolgt. Außerdem hat sich herausgestellt, daß durch die Verfestigung und Erwärmung während des Verpressens und die durch die Zuschlagstoffe erfolgende Erhöhung des pH-Wertes die Eluierbarkeit von Schwermetallen aus den Klärschlamm stark reduziert wird, wodurch eine weitere Entlastung der Umwelt eintritt.

Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die so hergestellten Pellets durch den Aufbe­ reitungsprozeß zu einer wesentlich reduzierten Geruchsbe­ lästigung beim Aufbringen auf landwirtschaftliche Flächen führen, so daß eine Düngung auch in relativer Nähe von bebauten Gelände möglich ist.

Claims (8)

1. Düngemittelpellets auf Gülle- oder Klärschlammbasis, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Mischung von, bezogen auf Gewichtsprozent, etwa 20% Perlit, 2-4% Zement, 30% TAV Flugstaub und ggf. 5-6% weiteren Zusätzen sowie 40-53% kalkhaltigen Mineralien.

2. Düngemittelpellets nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa 2-4% MgO und/oder K₂O.

3. Düngemittelpellets nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa 2% Phosphat.

4. Düngemittelpellets nach Anspruch 1-3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Spurenelementen.

5. Verfahren zur Herstellung von Düngemittelpellets nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. Gülle bzw. Klärschlamm mit trockenen Zuschlagstoffen im Verhältnis von etwa 40% Vol. Zuschlagstoffe/60 Vol.-% Gülle oder Klärschlamm gleichmäßig vermischt und
• 2. diese Mischungen durch eine Matrizenpresse mit konisch sich verjüngenden Öffnungen zu Pellets verpreßt wird und
• 3. diese Pellets einer UV-Bestrahlung unterzogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets nach der UV-Bestrahlung mit geringen Mengen der Zuschlagstoffmischung bepudert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Verpressen entstehenden stickstoffhaltigen gasförmigen Verbindungen abgesaugt und ggf. nach Lösung in Wasser der zu verarbeitenden Gülle oder dem Klärschlamm erneut zugesetzt oder zu stickstoffhaltigen Sulfaten oder Phosphaten umgesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verfahrensschritte in einem fahrbaren Reaktions­ raum durchgeführt werden.