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