-
Verfahren zur Hergtellung eines Düngemittels Es ist bereits bekannt,
aus dem Klärschlamm städtischer Abwässer ein organisches Düngemittel dadurch herzustellen,
daß man dem noch flüssigen, jedoch im wesentlichen bereits ausgegorenen Schlamm
einen großen überschuß an trockenem Torfmull beimengt. Der Torf wird hierbei gleichzeitig
durch den zugesetzten alkalisch reagierenden Schlamm entsäuert. Zur Herstellung
eines säurefreien Düngemittels ist es jedoch in der Regel erforderlich, der aus
etwa 2o bis 24 Gewichtsteilen lufttrockenen Moostorfes und etwa 75 bis 8o Gewichtsteilen
Klärschlamm mit 85 bis 921f, Wassergehalt bestehenden Mischung einige Prozent kohlensauren
Kalk zuzusetzen.
-
Es ist auch nicht mehr neu, Rohphosphate mit den an kolloidaler Kieselsäure
sehr reichen anorganischen Kolloidstoffen des Schlicks oder Faulschlamms im Verhältnis
von z : z oder :2:1 zu vermischen, wobei die Rohphosphate durch biologische Faktoren
löslich gemacht werden sollen.
-
Endlich ist es auch bereits bekannt, Rohphosphate, d. h. Tricalciumphosphat
enthaltende Mineralphosphate, oder organische Phosphate (z. B. Knochen) durch freie
Humussäuren aufzuschließen, wobei den Rohphosphaten Kalk entzogen wird, so daß leichter
lösliche und somit von den Pflanzen besser verwertbare Phosphate gebildet werden.
Dieser Vorgang kann sich sowohl in einem humussauren Boden vollziehen, er kann aber
auch durch Mischung von humussauren Stoffen. wie Torf oder Braunkohle, außerhalb
des Kulturbodens herbeigeführt werden. Das so gewonnene Düngemittel genügt jedoch
nicht den Anforderungen, die man an ein phosphathaltiges Düngemittel stellen muß.
So werden in diesem bekannten Verfahren die freien Humussäuren zum Teil mit Alkali
neutralisiert und erst mit den verbleibenden Humussäuren die Rohphosphate aufgeschlossen.
Die Menge der aufgeschlossenen Phosphate hängt also von der Menge der verbleibenden
freien Humussäuren ab, @d. h. sie ist begrenzt. So kommt es, daß zwar die Rohphosphate
weitgehend aufgeschlossen werden, aber der absolute Gehalt daran nur niedrig ist.
-
Man hat auch schon zur Herstellung von stickstoffhaltigen Düngemitteln
eine fermnentierbare,
kohlenstoffhaltige Substanz und eine unlösliche
oder schwer lösliche hydrolysierbare Stickstoffverbindung, namentlich Kalkstickstoff,
zusammengebracht und diese Materialien in Berührung im angefeuchteten Zustande unter
aeroben Bedingungen gehalten, um eine freie Entwicklung der Ammoniak assimilierenden
Organismen in der kohlenstoffhaltigen Substanz zu gestatten, bis neue unlösliche
Verbindungen von organisch gebundenem Stickstoff der vorgenannten Art durch die
Einwirkung der Organismen in der fermentierten Masse in wesentlicher Menge sich
gebildet haben. Das kohlenstoffhaltige Material kann aus Getreidestroh, Maisstengeln,
Reisabfällen, abgestorbenen Blättern, Farnkraut, Bagasse und Zuckerrohrabfällen
oder anderen Substanzen bestehen, die eine angemessene GesamtmengeKohlenhydrat,
wie Pentosane, enthalten, und dabei keine zu hohen Mengen von Lignocellulose. Die
fermentierende Masse darf hierbei nicht zu sauer werden, da sonst die Fermentierung
unterbrochen wird. Um eine zu starke Vermehrung 'des Säuregehaltes der Masse zu
verhindern, kann man Calciumcarbonat oder auch ein nicht lösliches Phosphat, wie
beispielsweise gemahlenes Mineralphosphat, zusetzen. Falls die zum Fermentieren
erforderlichen aeroben Mikroorganismen nicht in dem kohlenstoffhaltigen Material
schon vorhanden sind, muß die Masse z. B. durch Zusatz eines Extraktes eines fertigen
Düngemittels geimpft werden. .lan erhält so ein Düngemittel mit einem erheblichen
Gehalt an unlöslichen Verbindungen von organisch gebundenem Stickstoff mit gegebenenfalls
geringen Mengen löslicher Phosphate.
-
Während es sich also bei diesen bekannten Verfahren um Düngemittel
mit einem verhältnismäßig niederen Phosphatgehalt handelt, ist Gegenstand der Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels, das einen solchen Gehalt an in
schwachen organischen Säuren löslichen Phosphaten enthält, daß es als phosphorsäurehaltiges
Handelsdüngemittel bzw. als phosphorsäurehaltiger Handelshumusdünger verwertbar
ist.
-
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung des Düngemittels
besteht darin, daß man Abfälle und Schlämme beliebiger Art, die reich an organischen
Stoffen sind, zweckmäßig unter Zusatz von Braunkohle, Torf, z. B. von im Moorgelände
gestochenem, lufttrockenem und zerkleinertem Torf, u.dgl. mit der entsprechenden
Menge von Rohphosphaten innig vermischt und das Gemisch einem Gärungsprozeß bei
Temperaturen von etwa 6o bis 7o° unterwirft.
-
Man hat zwar bei der Herstellung von Düngemitteln Abfälle, die reich
an organischen Stoffen sind, unter Zusatz von Torf mit entsprechenden Mengen Rohphosphat
innig vertnischt und die Masse einem Gärprozeß unterworfen, jedoch wird bei a11
diesen Verfahren, die sich auch in anderen Punkten von dem Verfahren gemäß der Erfindung
unterscheiden, bei Temperaturen gearbeitet, bei denen nicht ständig freie Humussäuren
gebildet werden, die unlösliche Phosphate in solche Verbindungen überführen, die
schon in schwachen organischen Säuren, z. B. in 2°/piger Citronensäure, löslich
sind. So -,werden bei einem Verfahren zur Herstellung eines veredelten Humusdüngers
aus Torf unter Zusatz von ölen, Knochen oder Rohphosphat mit Kalk diese Massen einer
Fermentation bei Temperaturen von 8o bis 85° unterworfen. Hierbei entsteht kein
Düngemittel mit einem hohen Gehalt an löslichen Phosphaten, da unter den angegebenen
Bedingungen kein Aufschluß der Phosphate erfolgen kann. In einem zweiten bekannten
Verfahren werden zwecks Herstellung einer Pflanzennahrung cellulosehaltige oder
humushaltige vegetabilische Massen, wie Torf, Sägemehl usw., mit cellulosezersetzenden
Bakterien versetzt und das Gemisch bei einer Temperatur von 27 sich selbst überlassen.
Hierbei bilden sich freie Humussäuren. Zu der so vorbereiteten Masse werden alsdann
basische Pflanzennährstoffe, die an sich unlöslich sind, u. a. auch gemahlene, calcinierte
Knochen oder Rohphosphate, gegeben, wodurch wasserlösliche, humussaure Salze entstehen
sollen. Der wasserlösliche Teil des so erhaltenen Stoffes, der also keine in schwachen
organischen Säuren lösliche Phosphate enthalten kann, soll als Pflanzennahrung verwendet
werden. Bei einem weiteren Verfahren werden Mineralien, wie Feldspat, Granit, Basalt,
Porphvr und andere Gesteinsarten, die düngende Bestandteile enthalten, also auch
Phosphate, einem Zersetzungsprozeß unterworfen, der die natürlichen Verwitterungsvorgänge
in der Natur nachahmen soll. Die fein zerkleinerten Mineralien werden mit organischen
Stoffen aller Art in Gegenwart von Luft und `'Wasser fermentiert. Durch eine besondere
Vorrichtung kann die erwünschte Zersetzungstemperatur von 3z° künstlich herbeigeführt
und aufrechterhalten werden, wobei eine höhere Temperatur durch Einleiten von Luft
absichtlich vermieden wird. Unter diesen Bedingungen entsteht im wesentlichen Kohlensäure,
die mit den Alkalien der Gesteine kohlensaures Alkali bildet. Endlich hat man zur
Überführung von wasserunlöslichen oder wenig löslichen Verbindungen in lösliche
Form alle möglichen anorganischen Verbindungen durch gemeinsame Fermentierung mit
organischen Stoffen unter Zusatz von Bakterien,
Pilzen oder Hefen
in Lösung gebracht. Dabei sollen die mineralischen Stoffe wasserlöslich werden,
so daß man z. B. bei Phosphaten die wässerige Lösung -der Phosphorsäure einfach
aus dem Fermentierungsgemisch herauswaschen kann. Abgesehen davon, daß hier keine
in organischen Säuren lösliche Phosphate gewonnen werden sollen, kann es sich, soweit
Phosphate in Betracht kommen, jedoch nur um die Bildung von Spuren an wasserlöslichen
Stoffen handeln.
-
Nach dem Verfahren der Erfindung werden dagegen durch die Einwirkung
der vorhandenen freien Humussäuren die Rohphosphate aufgeschlossen und gleichzeitig
werden die freien Humussäuren neutralisiert. Durch die Tätigkeit der Gärungsorganismen
wird nun aber ständig neue freie Säure gebildet, die weitere Mengen von Rohphosphat
aufschließt: Durch Wahl des Verhältnisses zwischen Rohphosphat und den Abfällen
und Schlämmen, die bei der Gärung freie Säuren liefern, hat man es in der Hand,
Düngemittel mit einem erwünschten Gehalt an leicht löslichen Phosphaten herzustellen.
-
Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, bei dem der Aufschluß von
Rohphosphaten durch eine Art Kolloidwirkung, also durch einen physikalischen Vorgang
herbeigeführt werden soll, ist bei dem Verfahren der Erfindung die Anwesenheit organischer
Säuren bzw. solche Säuren bildender Stoffe, die einen chemischen, auch leicht feststellbaren
Aufschluß veranlassen, unbedingt notwendig.
-
Durch Versuche und Analysen der Verfahrenserzeugnisse konnte festgestellt
werden, daß bei längerer Dauer der Gärung die Löslichkeit der Phosphorsäure bis
auf 9o 01o ansteigt. Die Untersuchung einer Probe Rohphosphat ergab einen Gehalt
an löslichem P205 von 2801, bei einem Gesamtphosphorgehalt von 3201o. Die Analysen
von Proben nach dem Verfahren der Erfindung ergaben eine P:hosphorsäurelöslichkeit
von 78,504,
86,901o, 8r,801, und 84010. Da nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
durch fortschreitende Bildung neuer Humussäuren auch die Löslichkeit fortschreitet,
wird eine Löslichkeit von 9o01, sehr bald erreicht.
-
Der Zusatz von Torf usw.-ist zwar zweckmäßig, es genügt aber, wenn
die Abfälle und Schlämme bei der Gärung die zur Überführung der Rohphosphate in
die gewünschte Menge leicht löslicher Phosphate nötige Menge organischer Säuren
liefern.
-
Nach dem Verfahren der Erfindung gelingt es, Rohphosphate aller Art,
u. a. auch geringwertige eisenhaltige, z. B. deutsche Lahnphosphorite und geringwertige
Phosphorite aus dem Generalgouvernement, ohne Anwendung der sonst gebräuchlichen
anorganischen Säuren aufzuschließen. Da zur Gewinnung von Schwefelsäure Schwefelkiese
aus dem Ausland. eingeführt werden müssen und als Ausgangsstoffe in dem Verfahren
gemäß der Erfindung auch deutsche Phosphate und organische Stoffe, die im rohen
Zustand nicht als Düngemittel in Betracht kommen, verwendet werden können, wobei
letztere in wertvollen, neutralen Nährhumus übergeführt werden, ohne daß dabei die
Anwendung von Kalk erforderlich ist, bringt das Verfahren .der Erfindung erhebliche
wirtschaftliche Vorteile mit sich. Schließlich ist die Kombination eines Humusträgers
mit löslich werdender Phosphorsäure vom Standpunkt der Pflanzenernährung aus gesehen
sehr vorteilhaft. Ferner wird nach dem Verfahren der Erfindung auch eine nutzbringende
Verwertung zier schwer zu beseitigenden Abfallstoffe oder Klärschlämme unter Gewinnung
hochwertiger Humusdüngemittel erreicht.
-
Beispiel-: 75,o kg stichfester Klärschlamm aus Kläranlagen werden
mit i 50o kg zerkleinertem Torf und zooo kg Rohphosphat innig vermischt, nötigenfalls
durch geeignete Vorrichtungen besonders aufgelockert, in Haufen gesetzt und der
Gärung bei Temperaturen von 6o bis 70° überlassen, deren Dauer je nach der Jahreszeit
verschieden ist. Nach Abschluß der Gärung enthält das Gemisch 6'bis 701o lösliche
Phosphorsäure. Der Humusanteil des Klärschlamms beträgt durchschnittlich 3004; daneben
wurde ein Durchschnittsstickstoffgehalt von 1,501o und ein Kaligehalt von
0,504 festgestellt.