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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern eines
wasserhaltigen Materials, wie Schlamm, und Verfahren zur Verbesserung
von Behandlungsmethoden, wie Kompostieren oder Verbrennen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Für die Verbrennung
wird ebenfalls ein Pflanzenmaterial (wie Holzspäne, Rinde) beigemischt, damit
dem Schlamm während
der Verbrennung weniger Energie zugeführt werden muß.
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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.
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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.
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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.
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So
müssen
die durch die Zunahme des Gewichts verursachten höheren Kosten
gegen die Einsparungen abgewogen werden, die aus dem erhöhten Heizwert
resultieren.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist außerdem
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den biologischen Abbau
von Schlämmen
beim Kompostieren zu verbessern.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung löst
viele der Probleme, die derzeit mit der Behandlung bzw. Entsorgung
von schlammartigen Materialien verbunden sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern eines
wasserhaltigen Materials nach Anspruch 1.
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Speziellere
erfindungsgemäße Ausführungsformen
werden in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 6 und in den unabhängigen
Ansprüchen
7 bis 9 beschrieben.
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Durch
das Einmischen des Sphagnum-Pflanzenmaterials in die Schlammlösungen werden
die Probleme, die früher
mit der Schlammbehandlung verbunden waren, gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
muß ebenfalls
erwähnt
werden, dass die Rohstoffquelle erneuerbar ist, wenn die oberste Schicht
abgeerntet wurde, und neue lebende Pflanzen wachsen schnell wieder
nach.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Pflanze ist außerdem
ein strukturverstärkendes
Material, das den mikrobiellen Abbau beim Kompostieren beschleunigt
und das einen nährstoffreichen
Schlamm in eine wertvolle Erde umwandelt.
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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".
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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.
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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.
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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.
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Im
Folgenden werden einige durchgeführte Experimente
angegeben, in denen getrocknete Sphagnum-Pflanzen bei der Schlammbehandlung verwendet
werden:
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Beispiel 1
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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.
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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.
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Beispiel 2
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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.
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Beispiel 3
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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.
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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.
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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.
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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).
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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).
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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.
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Beispiel 4
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiel 5
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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.
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Ergebnis:
5,5 Tonnen trockener Schlamm, mit der Konsistenz von pulverförmigem Schießpulver,
4 % Wasser.
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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.
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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.
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Beispiel 6
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Ein
Atlas-Stord Rotadisc-Trockner TST-2-3 wurde (vollständig) mit
trocknem Sphagnum-Torf befüllt.
Anschließend
wurde Bioschlamm von Statoil-Mongstad zugegeben.
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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).
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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.