DE4436659C2

DE4436659C2 - Verfahren zur Erzeugung von Erde

Info

Publication number: DE4436659C2
Application number: DE4436659A
Authority: DE
Inventors: Georg Stefan Husz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2014-10-14
Also published as: DE4436659A1; AT401051B; CH687876A5; ATA214793A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehenden Masse, insbesondere aus Klärschlamm, wobei die Masse mit Hilfe einer Heißverrottung mikrobiologisch, biochemisch und physikochemisch zu Erde umgewandelt wird.

Bei der Behandlung und Umwandlung von Abfallstoffen, vor allem Klärschlamm, besteht das Problem, daß der aerobe Umwandlungsprozeß abbaubarer organischer Substanzen durch die Lebensprozesse von Mikroorganismen nur im Ergebnis bekannt ist. Bislang werden meist durch Mischen der Abfallstoffe Massen hergestellt, die zum Abbau bzw. zur Umwandlung der organischen Stoffe führt, wobei Energie frei wird. Die entstehende Wärme erhöht die Temperatur in der Masse und tötet dabei krankheitserregende Keime, Viren, Parasiten und Wurmeier ab. Ferner wird angenommen, daß die Temperaturschwankungen und die Entstehung antibiotisch wirkender organischer Zwischenstufen eine zusätzliche Hygienisierungswirkung ausüben. Nach Abklingen der Temperatur der Heißrotte wird das Endprodukt üblicherweise meist unspezifisch und ohne besondere Kenntnis seiner Zusammensetzung und Eigenschaften als Bodenverbesserungsmittel in der Landwirtschaft verwendet, weshalb der angestrebte Zweck derr Bodenverbesserung bloß teilweise, in extremen Fällen sogar eine Verschlechterung, z. B. wegen Überdosierung erreicht wird.

Derartige Verfahren zur Behandlung von Abfallstoffen, insbesondere Klärschlamm, sind z. B. aus der AT-PS 381 690, den DD-PS 132 858 und 156 475, den DE-OS 24 52 316, 33 12 145, 35 08 728, DE-PS 34 40 754 und 35 31 784, der US-PS 4 392 881 sowie den EP-OS 251 221, 302 179 und 409 367 bekannt.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Probleme sowie der mit bekannten Verfahren erhaltenen Zufallsprodukte und die Schaffung eines Verfahrens zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehender Masse, insbesondere aus Klärschlamm.

Das gesteckte Ziel wird mit einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß zur Bestimmung der Eigenschaften der zu erzeugenden Erde eine Anzahl physikalischer und/oder chemischer und/oder mechanischer und/oder mikrobiologischer Kenngrößen der Erde ausgewählt und diesen Kenngrößen jeweils ein vorbestimmter Sollwert der Erde zugeordnet wird, daß die Abfall- und die Zuschlagstoffe jeweils einzeln gemäß diesen Kenngrößen sowie gemäß Kenngrößen der Umwandlung analysiert und die Istwerte aller Kenngrößen festgestellt werden, daß hierauf die Abfall- und Zuschlagstoffe mengenmäßig derart zur Masse gemischt werden, daß der Istwert der jeweiligen Kenngröße der Masse zumindest angenähert gleich ihrem Sollwert ist, und daß danach die Masse gegebenenfalls unter Zufuhr von Sauerstoff heißverrottet wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Angleichung der Sollwerte an die Istwerte durch Verdünnen oder Verdicken der Masse durchgeführt werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Masse vor und gegebenenfalls während der Vererdung physikalisch und/oder chemisch und/oder mechanisch und/oder mikrobiologisch behandelt wird.

Ferner kann die Masse während der Heißverrottung auf einer Temperatur von etwa 50 bis 65°C gehalten werden.

Schließlich kann während der Heißverrottung die Temperatur der Sauerstoff-, Kohlendioxid-, Methan- und/oder Ammoniakgehalt überwacht und gegebenenfalls gesteuert werden.

Zur Herstellung von Erde mit vorbestimmten Eigenschaften ist zunächst zu definieren, was unter Erde zu verstehen ist. Im Rahmen der Erfindung wird Erde folgendermaßen definiert: Erde ist ein belebtes, organisch-mineralogisches Material bzw. polydisperses System, das sich in wesentlichen Merkmalen von natürlich entstandenen Böden nicht unterscheidet.

Im Rahmen der Erfindung sind als Abfallstoffe anorganische Stoffe, wie Sande, Lehme, Tone, Zeolithe oder Abfälle aus Schotterwerken, sowohl silikatischen als auch karbonatischen Ursprungs, Bauschutt, Abfälle aus Entstaubungsanlagen, Industrierückstände, wie Gips, Kalk, Asche, Filterkuchen, Schlämme, sowie organische oder organische Stoffe enthaltende Materialien vorgesehen, wie Abfälle und Naturprodukte, beispielsweise Stroh, Ernterückstände, Gras- und Strauchschnitt, Rinde, Sägespäne, Holzhäcksel, Stallmist, Gülle, Papierabfälle, Klärschlämme oder organische Industrieschlämme.

Die Erfindung bietet weiterhin die Möglichkeit, auch Problemstoffe, wie kontaminierten Bauaushub, Fluß- und Seesedimente oder imprägniertes Altbauholz zu verwerten.

Als Zuschlagstoffe kommen unter anderem Nährstoffkombinationen für Mikroorganismen und Pflanzen, Aschen, Kalke, Naturgips, Kieserit, Apatit, Kalifeldspat und Dolomit in Frage.

Zur Bestimmung der Eigenschaften der Ausgangsstoffe und der zu erzielenden Erde werden zumindest einige der folgenden Kenngrößen ausgewählt:

Bindigkeitszahl nach Arany (A)
elektrische Leitfähigkeit
Kalkgehalt
Wassergehalt
p_H-Wert in wäßriger Suspension
p_H-Wert in 6,5 n KaCl-Lösung
Basensättigung (B)
effektive Austauschkapazität (C)
Kationen-Austauschkapazität (C)
Ca-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
Mg-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
K-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
Na-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
NH₄-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
H⁺-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität (austauschbarer H⁺-Anteil (B)
Al₃-Anteil an der Kationen-Austauschkapazität
Anteil potentieller Säure an der potentiellen Kationen-Austauschkapazität (D)
abbaubare organische Substanzen
Gesamt-Kohlenstoff
Gesamt-Stickstoff
Organischer Stickstoff
mineralischer Stickstoff
wasserlöslicher Stickstoff
C/N-Verhältnis
Humusqualität (E)
biologische Aktivität (E)
rel. H₂O-Kapazität
H₂O-Speicherkapazität
Glühverlust
Verdichtungsgefahr
(A) Ballenegger/Gleris, Talaj-És Trágyavizsgálati Módszerek, Mezógazdasági Kiadó, Kap. 1, 4125., Budapest, 1962
(B) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 11. Aufl., S. 80, 81, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984
(C) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 11. Aufl., S. 80-101, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1984
(D) Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 12. Aufl., S. 113, 118, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart, 1989
(E) Schlichting/Blume, Bodenkundliches Praktikum, S. 126, 127, Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin, 1966

Außerdem werden noch Verfahrens-Kenngrößen des Umwandlungsprozesses ausgewählt, wie Temperatur, Wassergehalt, Gaszusammensetzung (Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Methan, Schwefelwasserstoff, Wachstum und Absterben der Mikroorganismen.

Allen diesen Kenngrößen wird jeweils ein Sollwert zugeordnet, der durch Analyse natürlicher Erde ermittelt worden ist. In der Folge bietet die Erfindung den bedeutsamen Vorteil, daß für verschiedene Landschaftsgebiete, in denen es bekanntlich Erden mit unterschiedlichen Eigenschaften gibt, gezielt Erde hergestellt werden können, deren Eigenschaften praktisch dieselben sind wie die dieser natürlichen Erden.

Sodann werden die verschiedenen Abfallstoffe, die in der Praxis in verschiedenen Gemischen vorhanden sind, gemäß diesen Kenngrößen analysiert und bei dieser Analyse die Istwerte ermittelt. Desgleichen werden die verschiedenen Zuschlagstoffe gemäß diesen Kenngrößen analysiert und deren Istwerte festgestellt.

Anhand der vorgegebenen Soll- und der ermittelten Istwerte werden nun die Abfall- und Zuschlagstoffe mengenmäßig derart zu einer Masse gemischt, daß die Istwerte der jeweiligen Kenngrößen zumindest annähernd den Sollwerten entsprechen bzw. daß die Differenzen zwischen den jeweiligen Soll- und Istwerten auf ein Minimum, im Idealfall auf Null verringert sind.

Die Ermittlung bzw. Berechnung der Ist- und Sollwerte, deren Differenzen und Minimierung erfolgt zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Computerprogrammes.

Die solcherart erhaltene Masse wird auf Mieten oder in Trommeln heißverrottet, wodurch die Masse unter Beteiligung der Mikroorganismen und Sauerstoffzufuhr umgewandelt wird. Alternativ können die Mieten mit einem geruchsbindenden Material abgedeckt werden, um sie geruchsfrei zu halten und gegen Niederschläge zu schützen. Dabei werden andauernd die Kenngrößen der Umwandlung kontrolliert und gegebenenfalls gesteuert. Insbesondere ist die Einhaltung der Rottetemperatur von Bedeutung, die 50 bis 65°C betragen soll. Weiterhin werden zweckmäßigerweise Belüftung, Feuchtigkeit und Nährstoffzufuhr kontrolliert und gesteuert. Das Abdeckmaterial sollte mindestens 10 cm dick und gleichmäßig verteilt sein. Zu seiner vollen Wirksamkeit darf es nicht austrocknen. Die in der Miete auftretende warme, kohlendioxid- und wasserdampfreiche Luft kühlt sich im Abdeckmaterial ab, wodurch das Wasser teilweise kondensiert, so daß eine Selbstbefeuchtungswirkung erzielt wird. Außerdem wird die Ausgasung von Ammoniak und stark riechenden alkalischen Gasen verhindert.

Im Endabschnitt der biologischen Stabilisierung des Rottematerials gehen die mikrobiologischen, exothermen Reaktionen erheblich zurück. Das bedeutet, daß die Temperatur höchstens etwa 40°C beträgt und die Kohlendioxiderzeugung unterhalb bestimmter Grenzen bleibt. Nun können der Masse weitere Zuschlagstoffe zur Förderung der Bodenorganismen und der Optimierung der Kombination der Istwerte der Kenngrößen zugeschlagen und eingemischt werden. Mit oder ohne Zusatz von Bodenorganismen setzt der Vererdungsvorgang ein, wobei die Masse je nach Rottezustand Vererdungsgrad entsprechend ihrem Verwendungszweck aufgeschüttet oder flach ausgebreitet und bepflanzt wird. Die Hohlraumverteilung in der Masse sollte derart sein, daß ein Gesamtporenvolumen von mindestens 60% eingehalten wird und von diesem Gesamtvolumen 15 bis 20% gasgefüllt sind, wobei das restliche Volumen wassergefüllt sein kann. Bei einer solchen Verteilung der festen, flüssigen und gasförmigen Phasen ist ein Wasseraustritt nicht möglich, wenn die wassergefüllten Hohlräume einen mittleren Kapillardurchmesser von höchstens etwa 0,5 mm aufweisen. Zugleich wird durch die gasgefüllten Hohlräume ein Gasaustausch mit der Atmosphäre ermöglicht.

Versuche haben ergeben, daß nach etwa ein bis sechs Monaten die Masse in ein Endprodukt umgewandelt worden ist, das als Erde mit den anfänglich vorbestimmten Eigenschaften anzusehen ist.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Erde vorbestimmter Eigenschaften aus einer aus Abfallstoffen und Zuschlagstoffen bestehenden Masse, insbesondere aus Klärschlamm, wobei die Masse mit Hilfe einer Heißverrottung mikrobiologisch, biochemisch und physikochemisch zu Erde umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Eigenschaften der zu erzeugenden Erde eine Anzahl physikalischer und/oder chemischer und/oder mechanischer und/oder mikrobiologischer Kenngrößen der Erde ausgewählt und diesen Kenngrößen jeweils ein vorbestimmter Sollwert der Erde zugeordnet wird, daß die Abfall- und die Zuschlagstoffe jeweils einzeln gemäß diesen Kenngrößen sowie gemäß Kenngrößen der Umwandlung analysiert und die Istwerte aller Kenngrößen festgestellt werden, daß hierauf die Abfall- und Zuschlagstoffe mengenmäßig derart zur Masse gemischt werden, daß der Istwert der jeweiligen Kenngröße der Masse zumindest agenähert gleich ihrem Sollwert ist und daß danach die Masse gegebenenfalls unter Zufuhr von Sauerstoff heißverrottet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichung der Sollwerte an die Istwerte durch Verdünnen oder Verdicken der Masse durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse vor und gegebenenfalls während der Vererdung physikalisch und/oder chemisch und/oder mechanisch und/oder mikrobiologisch behandelt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Heißverrottung die Temperatur, der Sauerstoff-, Kohlendioxid-, Methan- und/oder Ammoniakgehalt überwacht und gegebenenfalls gesteuert werden.