DE60012776T2 - Verfahren zur entwässerung von schlamm - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern eines wasserhaltigen Materials, wie Schlamm, und Verfahren zur Verbesserung von Behandlungsmethoden, wie Kompostieren oder Verbrennen.
  • Schlamm ist ein heterogenes Gemisch mit einer relativ hohen Konzentration an festen Partikeln in einer Flüssigkeit. Es gibt viele Typen von Schlämmen; Abwasserschlamm oder Klärschlamm, biologischen Schlamm, Bohrschlamm, Schlamm bzw. Schlick auf dem Grund von Flüssen, etc. Einige Schlammtypen sind das Ergebnis natürlicher Prozesse, während andere Schlammtypen in industriellen Verfahren, wie z.B. beim Filtern von Flüssigkeiten, entstehen.
  • Ein konkretes Beispiel für letzteren Typ ist die Filtration des Prozeßwassers bei der Ölförderung. Bei diesem Reinigungsverfahren tritt auf einer Seite reines Prozeßwasser (das Filtrat) und auf der anderen Seite Schlamm, der Verunreinigungen enthält, aus. Dieser Schlamm enthält neben anderen Bestandteilen kleine mineralische Partikel, totes organisches Material, einige Kohlenwasserstoffe (Ölmaterialien) und 50–90 % Wasser.
  • Die meisten Schlammtypen enthalten viel Wasser und weisen einen mehr oder weniger fauligen Geruch auf. Viele dieser Schlammtypen werden auch als Sonderabfall eingestuft – d.h. als Abfall, der hinsichtlich der Einsammlung und Beseitigung besonderen behördlichen Einschränkungen unterliegt. Der Grund dafür, dass eine Anzahl von Schlammtypen als Sonderabfall beseitigt werden muß, besteht darin, dass ihr Inhalt vollständig oder teilweise aus Bestandteilen zusammengesetzt ist, die für die Umwelt und/oder die Gesundheit schädlich sind. Bei diesen Bestandteilen kann es sich um Kohlenwasserstoffe handeln, wie in "Bioschlamm", oder Bakterien und die Eier von Parasiten, wie in einem Klärschlamm.
  • Kompostieren und Verbrennen stellen zwei übliche Verfahren dar, die für die Aufbereitung oder Beseitigung von Schlamm verwendet werden. Sie werden gegen eine Gebühr an offiziell dafür genehmigten Stellen durchgeführt. Die Gebühren für die Beseitigung sind auf das Gewicht, den Heizwert und den Schadstoffgehalt bezogen.
  • Für die Kompostierung ist es üblich, ein Strukturmaterial beizumischen, wie z.B. getrocknete Rinde oder Holzspäne. Das Strukturmaterial stabilisiert das Material in gewissem Umfang und erzeugt eine bessere Umgebung für den Abbau von Organismen, wie Bakterien.
  • Für die Verbrennung wird ebenfalls ein Pflanzenmaterial (wie Holzspäne, Rinde) beigemischt, damit dem Schlamm während der Verbrennung weniger Energie zugeführt werden muß.
  • Wegen des hohen Wassergehalts ist es immer noch selten, dass beispielsweise durch das Beimischen von Holzspänen positive Heizwerte erzielt werden. Dies hat zur Folge, dass die Verbrennung sowohl teuer wird als auch einen hohen Energiebedarf hat. Das einzige Ziel, das mit dem Beimischen von Rinde verfolgt wird, besteht darin, den Heizwert zu erhöhen. Das Beimischen eines Strukturmaterials verursacht auch eine Zunahme des Gesamtgewichts.
  • Ein weiteres Verfahren, das angewendet wird, um den Heizwert des Schlammes zu erhöhen, besteht darin, den Schlamm zu trocknen. Wegen der großen Gefahr, dass Flüssigkeit in den Untergrund sickert, ist es üblich, die Trocknung in speziell konstruierten Trocknungsvorrichtungen durchzuführen. Diese Vorrichtungen zum Trocknen von Schlamm arbeiten überwiegend nach dem gleichen Prinzip wie Trommeltrockner im Haushalt, sind aber viel größer als diese. Sie drehen sich, enthalten Heizelemente, die das Trocknen beschleunigen, und es strömt Luft durch die Vorrichtung. Die Heizelemente bestehen aus erhitzten Platten, die in der Trommel angeordnet sind und die in unmittelbaren Kontakt mit dem Schlamm kommen. Die Hitze stammt von einem Medium, wie Öl oder Dampf, das in den Heizplatten zirkuliert. In einigen Fällen wird ein Strukturmaterial zugegeben, wenn Schlamm in Trocknungsvorrichtungen getrocknet wird.
  • Bei allen oben angegebenen Verfahren zur Entsorgung von Schlamm treten störende faulige Gerüche auf. Der Geruch wird immer weniger wahrnehmbar, je trockener der Schlamm ist. Beim Trocknen in einer Trommel treten Probleme mit Schlammbe- Oberfläche der Heizplatten festkleben, wodurch deren Wirksamkeit gesenkt wird. Dies führt zu beträchtlichen Einschränkungen bei der Behandlung und Entsorgung vieler verschiedener Schlammtypen.
  • So müssen die durch die Zunahme des Gewichts verursachten höheren Kosten gegen die Einsparungen abgewogen werden, die aus dem erhöhten Heizwert resultieren.
  • Ein kritischer Faktor bei der Beseitigung von wasserhaltigen Materialien besteht darin, dass Wasser zu einer Senkung des Heizwertes und ebenso zu einer verringerten Kompostierbarkeit führt.
  • Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Senkung des Wassergehalts eines wasserhaltigen Materials nach Anspruch 1 anzugeben, durch das der Schlamm nach der Behandlung besser für die Kompostierung und/oder die Verbrennung geeignet ist.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein allgemeines Verfahren zum Entwässern verschiedener Typen von wasserhaltigen Materialien nach Anspruch 1 anzugeben, z.B. von industriellem Prozeßwasser, wie von Prozeßwasser aus der Papierindustrie und dem Maschinenbau oder der mechanischen Industrie, und von beliebigen Schlammtypen.
  • Da verschiedene Schlamm-Materialien oft faulig riechen, zielt die vorliegende Erfindung auch darauf ab, in einem frühen Schritt des Verfahrens für eine effektive Verringerung des Geruchs zu sorgen.
  • Es ist außerdem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den biologischen Abbau von Schlämmen beim Kompostieren zu verbessern.
  • Es sind verschiedene Arten von Vorrichtungen zum Trocknen von Schlamm-Materialien bekannt. Üblicherweise funktionieren diese Vorrichtungen, indem das wasser haltige Material mit Heizplatten in der Trocknungsvorrichtung in Kontakt gebracht wird. Es ist gezeigt worden, dass es ein großes Problem ist, wasserhaltige Materialien, die klebrigen Verbindungen enthalten, wie z.B. verschiedene Kohlenwasserstoffe, zu trocknen, weil diese auf den Heizplatten kleben und zu einer verringerten Heizwirkung führen und möglicherweise zu einem vollständigen Abbruch des Heizvorgangs führen. Es ist daher auch ein Ziel, ein Verfahren anzugeben, in dem herkömmliche Trocknungsvorrichtungen verwendet werden können, um wasserhaltige Materialien zu trocknen, die klebrige Verbindungen enthalten.
  • Die vorliegende Erfindung löst viele der Probleme, die derzeit mit der Behandlung bzw. Entsorgung von schlammartigen Materialien verbunden sind.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern eines wasserhaltigen Materials nach Anspruch 1.
  • Speziellere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 und in den unabhängigen Ansprüchen 7 bis 9 beschrieben.
  • Durch das Einmischen des Sphagnum-Pflanzenmaterials in die Schlammlösungen werden die Probleme, die früher mit der Schlammbehandlung verbunden waren, gelöst.
  • Ohne an eine spezielle Theorie gebunden zu sein, geht unser Verständnis dahin, dass die Struktur des Pflanzenmaterials dazu führt, dass die Flüssigkeit in dem Schlamm von der Pflanze aufgenommen oder absorbiert wird, wodurch das Schlamm-Material in eine festere Form übergeführt wird, was die weitere Behandlung des Materials deutlich vereinfacht. Sphagnum-Pflanzen haben eine höhere Affinität für Öl als für Wasser, und einige Sphagnum-Pflanzen nehmen daher zunächst Öl auf, während andere Pflanzen Wasser aufnehmen.
  • Die brauchbaren Pflanzen umfassen in diesem Fall alle Arten aus der Familie der Sphagnaceae und der Gattung Sphagnum, die im folgenden als Sphagnum-Pflanzen bezeichnet werden. In der Umgangssprache hat die Pflanze verschiedene Namen, Torfmoos, Sumpfmoos, Moormoos.
  • Sphagnum-Pflanzen bilden dichte kontinuierliche Polster auf Marschen (Torfmoorern), und sie bilden eine Unterklasse in der Klasse der Moose. Die Klasse besteht aus der einzigen Familie der Sphagnaceae und der einzigen Gattung Sphagnum. In der Klasse der Sphagnummoose gibt es in Norwegen 40 Arten bei einer Gesamtzahl von etwa 300 Arten auf der ganzen Welt. Alle Arten weisen eine große Ähnlichkeit auf, und sie sind so verschieden von anderen Moosarten, dass man die Gattung unmittelbar auf den ersten Blick erkennen kann.
  • Moos ist in den gemäßigten Breiten weit verbreitet und stellt in Sümpfen und in Marschen in Skandinavien, Kanada und den nördlichsten Gebieten Rußlands einen üblichen Anblick dar. Die Torfmoose unterscheiden sich von anderen Moosarten durch ihre charakteristische Struktur und ihr einzigartiges System der Nährstoffaufnahme. Das Verständnis der Struktur und Wachstumsmuster von Moos ist wesentlich, um erklären zu können, wie diese Pflanzen so eine überraschende Wirkung im Hinblick auf die Entwässerung und Entsorgung von Schlamm-Materialien haben.
  • Da die Pflanzen keine Wurzeln haben, müssen sie Wasser und essentielle Mineralien durch Poren in den Blattoberflächen und in spezielle Speicherzellen, sogenannte Hyalinzellen, aufnehmen. Wasser dringt leicht durch die Poren ein und wird in den Hyalinzellen gespeichert, die Wassermengen aufsaugen und zurückhalten können, die maximal dem 20fachen des Trockengewichts der Pflanze entsprechen können. Wenn das Moos Wasser durch Verdampfung verliert, verfestigen Verdickungsfasern die Speicherzellen, so dass sie nicht in sich zusammenfallen. Dadurch werden die Speicherzellen mit Luft gefüllt.
  • Die meisten Sphagnum-Arten haben pro Jahr ein Längenwachstum von etwa 1 bis 5 cm. In einem typischen norwegischen Moor oder Sumpf sind nur die obersten 5 bis 10 cm der Triebe grün und führen die Photosynthese durch, während die unteren Teile abgestorben sind und nach und nach in Torf umgewandelt werden.
  • Eine ausführlichere Erklärung der verschiedenen Schichten, die in solchen Mooren gebildet werden, kann in dem US-Patent 5,635,029 gefunden werden. Eine weitere Verwendung von Sphagnum-Pflanzen ist aus WO-A-9738805 bekannt.
  • Das Kriterium für das Pflanzenmaterial, dass es den gewünschten Effekt zeigt, besteht jedoch darin, dass es getrocknet wird, bevor es dem Schlamm beigemischt wird. Der Hauptgrund hierfür besteht darin, dass aus den Hyalinzellen das Wasser entfernt werden muß, damit es Platz für den Schlamm gibt, d.h. der Schlamm verdrängt die Luft in den trockenen Hyalinzellen. Versuche habe auch gezeigt, dass die Bevorzugung der Absorption von hydrophoben Verbindungen gegenüber hydrophilen Verbindungen verstärkt wird, wenn die Pflanzen trocken sind.
  • Das Pflanzenmaterial, das im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Sumpf oder einer Marsch geerntet wird, der/die vorzugsweise große Mengen an Sphagnum-Pflanzen enthält. Außerdem wird nur die oberste Schicht des Moores abgeerntet, d.h. der Teil, der lebendes Pflanzenmaterial enthält, und der Teil der nur teilweise abgebaute Pflanzen enthält. Wie weit sich dieser Bereich nach unten in den Sumpf erstreckt, hängt unter anderem von der geographischen Lage des Sumpfes ab. In Norwegen wird typischerweise eine Schicht von etwa 10 bis 15 cm geerntet.
  • Es muß daher hervorgehoben werden, dass sich dieses Material sehr deutlich von Torf unterscheidet. Tort kann aus dem gleichen Sumpf gesammelt werden, aber hier wird das Material viel weiter unten in dem Sumpf gesammelt, z.B. bis in eine Tiefe von 10 m.
  • Es muß ebenfalls erwähnt werden, dass die Rohstoffquelle erneuerbar ist, wenn die oberste Schicht abgeerntet wurde, und neue lebende Pflanzen wachsen schnell wieder nach.
  • Um eine genügend gute schlammabsorbierende Wirkung zu erzielen, ist es sinnvoll, die Pflanzen teilweise zu trocknen. Auf diese Weise wird das Wasser aus den Hya linzellen entfernt, so dass sie dafür vorbereitet sind, "neue" Verbindungen aufzunehmen oder zu absorbieren.
  • Diese Trocknungsbehandlung kann einfach durchgeführt werden, indem die Pflanzen auf einer großen Fläche ausgebreitet werden, z.B. in einem Lagerhaus, und an der Luft bei Umgebungstemperatur getrocknet werden. Nach dieser Trocknungsbehandlung haben die Pflanzen ein sehr geringes spezifisches Gewicht, und dies ist besonders vorteilhaft, weil die Kosten für die Entsorgung des Materials oft auf das Gewicht bezogen sind.
  • Wenn das Pflanzenmaterial zu einer Schlammlösung gegeben wird und in die Schlammlösung eingemischt wird (z.B. durch Rühren), nehmen die Pflanzenzellen schnell Flüssigkeiten auf. Das Ergebnis ist ein torfartiges Material, d.h. ein Material mit einer viel festeren Konsistenz. Hierdurch wird die nachfolgende Behandlung vereinfacht.
  • Sobald das Pflanzenmaterial in das Schlamm-Material eingemischt worden ist, nimmt die Freisetzung fauliger Gerüche ab. Daher kann das Material ganz problemlos gelagert werden, z.B. im Freien, ohne dass faulige Gerüche in die Umgebung abgegeben werden. Der Mechanismus, der zu dieser Abnahme der Gerüche führt, ist nicht ausreichend untersucht worden, aber es ist bekannt, dass die Pflanzen Protonen mit der Umgebung austauschen und dadurch den pH-Wert der Umgebung senken. Dies kann einen Beitrag zu einem allgemeinen antibakteriellen Effekt liefern, so dass die Erzeugung faulig riechender Gase verringert wird. Außerdem wird angenommen, dass dies der Grund dafür ist, dass der trockene Schlamm, der Sphagnum-Pflanzen enthält, sich nicht überhitzt oder entzündet, was bei der Verwendung anderer Strukturmaterialien, wie von Rinde oder Holzspänen, ein großes Problem darstellt.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Schlamm, der das Pflanzenmaterial enthält, das Wasser in dem Schlamm immobilisiert, wodurch vermieden wird, dass das Wasser in den Untergrund sickert. Das Material kann daher in herkömmlichen Lagerhallen gelagert werden.
  • Außerdem versehen die Pflanzen das gemischte Material (Sphagnum-Pflanzen und Schlamm) mit einer Struktur, die die Verdampfung von Wasser verbessert, so dass das Pflanzenmaterial bei der Entwässerung oder Dehydratisierung des Schlammes in sehr effizienter Weise hilft. Durch das Verteilen des Materials auf einer Fläche (z.B. dem Boden eines Lagerhauses) und Trocknenlassen des Materials bei Umgebungstemperatur ist es möglich, bis zu 83 % des Wassers (berechnet aus der Gewichtsabnahme) während einer Lagerungszeit von 12 Wochen zu entfernen.
  • Wenn die Wassermenge gesenkt wird, steigt der Heizwert. Außerdem tragen die Struktur und das geringe spezifische Gewicht des Pflanzenmaterials positiv zu einem erhöhten Heizwert bei. Dieser Effekt kann daher auf diese Weise bei einer beliebigen Entwässerung eines wasserhaltigen Materials verwendet werden, und die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die Behandlung verschiedener Arten von Schlamm beschränkt.
  • Die Pflanze ist außerdem ein strukturverstärkendes Material, das den mikrobiellen Abbau beim Kompostieren beschleunigt und das einen nährstoffreichen Schlamm in eine wertvolle Erde umwandelt.
  • Ein Problem beim herkömmlichen "Trocknen" von Schlamm besteht darin, dass das Schlamm-Material auf der Oberfläche der Trocknungselemente klebt. Durch das Einmischen von Sphagnum-Pflanzen in das Schlamm-Material wird auch dies verhindert, da die klebrigen Materialien dann die Schlammstruktur umhüllen werden. Wir haben gezeigt, dass Spagnum-Pflanzen die heizenden Oberflächen in einem Trocknungsprozeß in herkömmlichen Trocknungsvorrichtungen tatsächlich "reinigen".
  • Wie bereits erwähnt ist das spezifische Gewicht dieses speziellen Pflanzenmaterials so gering, dass es nicht zu einer merklichen anfänglichen Erhöhung des Gewichts des Abfalls führt. Als Beispiel wird 1 Kubikmeter Pflanzenmaterial (33 kg) in eine Tonne Bioschlamm gemischt, der 88 % Wasser enthält. Als Ergebnis wird erhalten, dass der faulig riechende Schlamm schnell in eine feste, partikelförmige Masse mit unbedeutendem Geruch, aus der keine Flüssigkeit sickert, umgewandelt wird. In diesem Fall beträgt die Gewichtszunahme, die durch das Einbringen des Pflanzenmate rials verursacht wird, nur 3,3 %, und weil die Flüssigkeiten in das Pflanzenmaterial absorbiert werden, beträgt die Volumenzunahme nur 50 %. Beim Einmischen der Sphagnum-Pflanzen nimmt das Volumen anfänglich zu, nimmt aber nach und nach mit dem Verdampfen von Wasser ab, und am Ende ist die Zunahme des Volumens unbedeutend.
  • Es soll darauf hingewiesen werden, dass das Gewicht wesentlich stärker zunimmt, wenn Rinde als struktur- und heizwertverbesserndes Material verwendet wird, weil Rinde ein spezifisches Gewicht aufweist, das 7- bis 8mal größer ist als das spezifische Gewicht von Sphagnum-Pflanzen. Außerdem haben wir gezeigt, dass der Effekt deutlich geringer ausfällt, wenn die Sphagnum-Pflanzen zerkleinert werden. Dies unterstreicht die Tatsache, dass es die strukturgebende und absorbierende Wirkung des Mooses ist, die wichtig ist. Außerdem haben wir gezeigt, dass es der strukturgebende und absorbierende Effekt des Mooses ist, der wichtig ist.
  • All diese Vorteile bedeuten, dass das Pflanzenmaterial in einer frühen Stufe in den Schlamm eingemischt werden kann, weil es nicht zu einer deutlichen Gewichtszunahmeführt, und auf diese Weise kann man von allen weiter oben genannten Vorteilen profitieren, bevor der Schlamm weitergeleitet wird für seine Beseitigung. Außerdem führt die Umwandlung des Schlammes von einer flüssigen Form in eine feste Form zu niedrigeren Kosten für die Lagerung und den Transport.
  • Im Folgenden werden einige durchgeführte Experimente angegeben, in denen getrocknete Sphagnum-Pflanzen bei der Schlammbehandlung verwendet werden:
  • Beispiel 1
  • 400 Liter faulig riechender Bioschlamm (eingesammelt von Statoil Mongstad) (spezifisches Gewicht 1167 g/l), der 12 % Trockensubstanz, 2 bis 5 % Öl enthält, wobei der Rest aus Wasser besteht, werden zu 400 Liter getrockneten Sphagnum-Pflanzen gegeben. Nach einem einige Minuten dauernden Mischen mit einem Spaten verwandelt sich der Schlamm in ein torfartiges Material ohne einen unangenehmen Geruch. Es scheint, dass das Volumen des neuen Materials etwas zugenommen hat (um et wa 50 %), bezogen auf das ursprüngliche Volumen des Schlammes von 400 Litern. Das neue Material wird sofort gewogen, es hat ein spezifisches Gewicht von 750 Gramm pro Liter. Das Material liegt 12 Wochen im Freien unter einem Dach (Durchschnittstemperatur etwa 12 °C), und das Gemisch wird in Reihen (in der Form einer ausgedehnten Pyramide) mit einer Höhe von etwa 0,5 m angeordnet. Das Gemisch wird einmal pro Woche umgedreht. Nach 8 Wochen ist das spezifische Gewicht auf 217 Gramm pro Liter gesunken (dies sind 29 % von 750 g/l), und im selben Zeitraum ist das Volumen auf etwa 400 Liter gesunken. Wir gehen davon aus, dass das meiste Wasser während dieses Zeitraums verdunstet ist. Der Geruch ist fast vollständig verschwunden und hat sich außerdem geändert von einem abwasserähnlichen Geruch in einen Geruch, der an Mottenkugeln erinnert (Naphthalin). Es zeigt sich, dass nun die Gerüche der Kohlenwasserstoffe und des Torfs dominieren.
  • In einem entsprechenden Experiment wurde auch ein Mengenverhältnis (Volumen:Volumen) zwischen Schlamm und Sphagnum-Pflanzen von 1:2 getestet, aber die Vergrößerung des Mengenanteils der Pflanzen führte nicht zu einer verbesserten Wirkung. Es ist daher möglich, dass man die Menge an Pflanzenmaterial weiter senken kann und immer noch eine zufriedenstellende Wirkung erhält. Wir sind dabei, Versuche durchzuführen, um dies zu klären.
  • Beispiel 2
  • Ein homogenes und frisches Gemisch aus 10 Litern getrockneten Sphagnum-Pflanzen und 10 Litern Schlamm (gleicher Typ wie oben) wird in einen Betonmischer gegeben. Die Trommel dreht sich, und das Gemisch ist locker und luftig. Kein Schlamm klebt an der Trommel und dem Blattrührer, und keine "Bälle" werden erzeugt. Das Gemisch wird als optimal für das Trocknen in einer Trommel eingestuft, und das Sphagnum-Moos wird als ein ideales strukturgebendes Mittel für das Trocknen von Schlamm in Trocknungsvorrichtungen angesehen.
  • Beispiel 3
  • In einer Trocknungsvorrichtung wurde mit dem gleichen Volumen an Sphagnum-Pflanzen und Bioschlamm ein Trocknungstest durchgeführt. Der Schlamm hatte ein spezifisches Gewicht von 1167 Gramm/Liter. Zu einem Liter Schlamm wurden 33 Gramm (1 Liter) Sphagnum-Pflanzen gegeben. Der Schlamm enthält 140 Gramm Trockensubstanz, 23 bis 58 Gramm Öl und 969 bis 1004 Gramm Wasser.
  • 25 Liter eines feuchten Schlammgemischs, das Sphagnum-Pflanzen enthält, wurden in einem herkömmlichen Schlammtrockner (vom Typ Rotadisk-Trockner) bei einer durchschnittlichen Temperatur von 120 °C getrocknet. Die maximale Temperatur während des Trocknungsvorgangs betrug 225 °C. Das Trocknen zeigt, dass das Schlammgemisch gut für die Trocknung in einem Rotadisk-Trockner geeignet ist. Dies ist möglich, obwohl der Schlamm Ölverbindungen enthält, die üblicherweise zu beträchtlichen Problemen durch die Entstehung von Rückständen in Trocknungsvorrichtungen wie der vorliegenden Vorrichtung führen.
  • Keine Verschmutzung der Heizoberflächen oder ein Festkleben dieser Verbindungen wurde beobachtet. Die Materialien verklumpten nicht. Nach dem Trocknungsvorgang hatte das Material die Konsistenz eines feinen Pulvers, ähnlich einem pulverförmigen Schießpulver. Der Schlamm wurde dann bis zu einem Trocknungsgrad von 98 % getrocknet, und die Dichte des Materials betrug etwa 1000 kg/m3.
  • Die Gewichtsabnahme des Schlammgemischs betrug demnach 958–993 Gramm, wenn angenommen wird, dass nur Wasser verdampft ist. Dies entspricht einer Gewichtsabnahme von 80–83 %, bezogen auf das Schlammgemisch (1200 Gramm).
  • Die gesamte Gewichtsabnahme, bezogen auf das Anfangsgewicht des Bioschlamms, beträgt 925–960 Gramm, wenn das zugegebene Sphagnum-Pflanzenmaterial (33 Gramm) berücksichtigt wird. Dies ergibt eine Gewichtsabnahme von 79–82 %, bezogen auf das Anfangsgewicht (1167 Gramm).
  • Der Trocknungsvorgang zeigt, dass durch das Einmischen von Sphagnum-Pflanzen in den ölhaltigen Schlamm das Gewicht auf 1/5 des Anfangsgewichts gesenkt werden kann, und die Klebrigkeit des Schlammes auf den Heizflächen ist sehr stark verringert oder sogar vollständig beseitigt. Es ist früher ein Problem gewesen, dass sich Ölverbindungen in einem ölhaltigen Schlamm in die Heizflächen einbrennen. Dies wird vermieden, indem getrocknete Sphagnum-Pflanzen in den Schlamm eingemischt werden.
  • Beispiel 4
  • Ziel dieses Versuches ist es, zu zeigen, dass verschiedene Strukturmaterialien verschiedene Fähigkeiten haben, Schlamm zu verfestigen und das Austreten von Flüssigkeit in die Umgebung zu verhindern.
  • Eine Schlammprobe wurde verwendet, die vom Boden eines Weihers mit einem Schlickboden gesammelt wurde. Der Schlamm enthielt eine große Wassermenge und konnte als halbflüssiges halbfestes Material charakterisiert werden. Aus dem Schlamm traten Tropfen aus.
  • In drei Proben, die jeweils 160 Gramm wogen, wurden 3 verschiedene Strukturmaterialien eingemischt, nämlich Sphagnum-Pflanzen, Torf und Rinde. 20 Gramm dieser Materialien wurden eingemischt, so dass das Verhältnis zwischen dem Strukturmaterial und dem Schlamm, bezogen auf das Gewicht:Gewicht-Verhältnis, etwa betrug 1:8.
  • Die Proben wurden in getrennte Plastikbeutel gegeben. Die Flüssigkeitsmenge, die die verschiedenen Proben verdrängten, wurde in einem 1-Liter-Meßbehälter überprüft. Anfänglich machten das Wasser plus die Proben 1 Liter aus, und das zurückbleibende Wasser wurde gemessen, nachdem die Proben aus dem 1-Liter-Meßbehälter entfernt wurden.
  • Die Konsistenz der drei Proben war sehr verschieden. Die Probe, zu der Sphagnum-Pflanzen gegeben wurden, hatte eine Konsistenz, die mit teilweise getrocknetem Gras verglichen werden kann. Die Probe, zu der Tort gegeben wurde, ähnelte feuchtem Humusboden, und die Probe, zu der Rinde gegeben wurde, war wie ein glänzender feuchter Teig.
  • Die Probe mit Sphagnum-Pflanzen hatte ein Volumen von 0,444 l, während die Torfprobe und die Rindenprobe ein Volumen von 0,255 bzw. 0,196 l hatten.
  • Hieraus kann gefolgert werden, dass Sphagnum-Pflanzen den Schlamm deutlich besser trocknen, binden und verfestigen als Torf und Rinde. Die visuellen Beobachtungen werden durch die Volumenmessungen unterstützt. Wegen der deutlich niedrigeren Dichte der getrockneten Sphagnum-Pflanzen als der Dichte von Rinde und Torf erhält man spürbar mehr Strukturmaterial, weil es das Volumen ist, das den wesentlichen Faktor darstellt.
  • Beispiel 5
  • 27 Tonnen Bioschlamm von Statoil-Mongstad (Einzelheiten zu dem Schlamm werden in Beispiel 1 angegeben) wurden in einem Atlas-Stord Rotadisc-Trockner TST-2-3 getrocknet. Schlamm und Moos (0,5–1,5 Volumenprozent) wurden vor dem Trocken in der Vorrichtung vermischt.
  • Ergebnis: 5,5 Tonnen trockener Schlamm, mit der Konsistenz von pulverförmigem Schießpulver, 4 % Wasser.
  • Schlußfolgerung: Sphagnum-Pflanzen stellen ein ideales Strukturmaterial für das Trocknen von ölhaltigem Schlamm dar. Dieses Material reinigt außerdem die Heizflächen während der Durchführung des Verfahrens, indem es Flüssigkeiten wie Öl und Wasser absorbiert.
  • Dieser Schlamm wird als Problemschlamm betrachtet, und niemandem, weder norwegischen noch ausländischen Technikern, ist es bislang gelungen, Schlamm wie diesen Schlamm in Trocknungsvorrichtungen zu trocknen.
  • Beispiel 6
  • Ein Atlas-Stord Rotadisc-Trockner TST-2-3 wurde (vollständig) mit trocknem Sphagnum-Torf befüllt. Anschließend wurde Bioschlamm von Statoil-Mongstad zugegeben.
  • Ergebnis: Der Trockner war voller Klumpen, die nicht getrocknet werden konnten. Der Trocknungsprozeß wurde abgebrochen, und die Vorrichtung mußte von Hand geleert werden (Die großen Torfmengen absorbierten das Öl, so dass es nicht in die Heizflächen eingebrannt wurde).
  • Schlußfolgerung: Sphagnum-Torf kann (zumindest in einem gewissen Ausmaß) Öl absorbieren, gibt aber nicht genug Struktur für den Trocknungsprozeß. Sphagnum-Moos ist für Trocknungsprozesse wie diesen besser geeignet als Sphagnum-Torf.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Entwässern eines wasserhaltigen Materials, dadurch gekennzeichnet, dass dem wasserhaltigen Material ein Material hinzugefügt wird und untergemischt wird, das eine Menge an teilweise getrockneten Sphagnum-Pflanzen umfasst, die aus der obersten Schicht eines Sumpfes oder einer Marsch, d.h. dem Teil, der lebendes Pflanzenmaterial enthält, geerntet werden, und dass das gemischte Material danach einer Trocknungsbehandlung unterzogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsbehandlung aus dem Trocknen des gemischten Materials bei Umgebungstemperatur besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsprozeß in einer Trocknungsvorrichtung durchgeführt wird, zum Beispiel in einem konventionellen Typ eines Schlamm- oder Holzspäne-Trockners, in dem ein Heizmedium, wie Öl, Dampf, Wasser oder Elektrizität verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Material ein Schlamm-Material ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlamm-Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die Bioschlamm, Prozeßwasser, Abwasserschlamm, Flußschlamm und ölhaltigen Schlamm umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen wasserhaltigem Material und Pflanzenmaterial in der Größenordnung von 1:0,1 bis 0,1:1, vorzugsweise 1:1, bezogen auf das Volumen, oder in der Größenordnung von 100:1 bis 100:10, vorzugsweise 100:3, bezogen auf das Gewicht, liegt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material getrocknet wird, bis es eine feststoffähnliche Konsistenz erreicht hat.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner einen Schritt umfasst, in dem das Material einer herkömmlichen Kompostierungsbehandlung unterzogen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner eine Verbrennungsbehandlung umfasst.
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