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Dokumentenidentifikation DE3725988C2 16.11.1995
Titel Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen
Anmelder IAA Ingenieurgesellschaft für Abfall und Abwasser mbH & Co KG, 32689 Kalletal, DE
Erfinder Rhodovi, Hans-Georg, 4902 Bad Salzuflen, DE
DE-Anmeldedatum 05.08.1987
DE-Aktenzeichen 3725988
Offenlegungstag 16.02.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.1995
IPC-Hauptklasse C02F 11/02
IPC-Nebenklasse C02F 11/16   C02F 11/14   C05F 7/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen, unter Versetzen der teilentwässerten Rohschlämme mit einer oder mehreren Substanz(en).

Bei der Reinigung von Abwässern aus industriellen Kläranlagen und aus kommunalen Kläranlagen, die die Abwässer aus privaten Haushalten aufarbeiten, fallen in steigenden Mengen unterschiedlich zusammengesetzte Klärschlämme an. Deren Beseitigung, die bisher zum überwiegenden Anteil durch Ablagerung auf Deponien erfolgte, bereitet zunehmend Probleme. Diese liegen darin, daß nicht nur die Klärschlamm-Mengen steigen und Grenzen der Deponie-Kapazitäten erkennen lassen, sondern daß auch in den Klärschlämmen enthaltene schädliche Bestandteile immer häufiger eine Sonderbehandlung erforderlich machen.

Zur Beseitigung üblicher, keine schädlichen Inhaltsstoffe enthaltender Klärschlämme wurde in der letzten Zeit eine Vielzahl von Vorschlägen gemacht, die zu einem großen Anteil darauf hinauslaufen, die Klärschlämme nicht durch Verbringen auf Deponien zu beseitigen, sondern vielmehr einer Verwertung zuzuführen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn restliche Anteile verwertbarer Abfallstoffe im Schlamm ein Recycling in den natürlichen Kreislauf ermöglichen.

Bei der sogenannten "Verrottung" oder "Humifizierung" bauen aerobe Mikroorganismen feste organische Substanzen allmählich biologisch ab und wandeln diese in Humus um. Voraussetzung für eine unter aeroben Bedingungen ablaufende Rotte sind die Einstellung eines für den mikrobiellen Abbau erforderlichen Wassergehaltes des Schlamms, eine ausreichende Belüftung, d. h. Sauerstoffversorgung, der Rotte sowie die Voreinstellung eines für die Wirkung der aeroben Mikroorganismen geeigneten C/N-Verhältnisses, das üblicherweise im Bereich von 15 bis 30 : 1 liegt.

In E. Spohn, "Nutzbarmachung von Klärschlamm"; in: "Forum Städtehygiene" 30, 208 (1979) wird über ein Verfahren berichtet, in dem in sogenannten "Rottemieten" Klärschlamm kompostiert wird. Als C-Quelle wird dem Klärschlamm vor der Kompostierung Sägemehl, gemahlene Baumrinde oder dergleichen zugesetzt. Derartige Zusätze werden auch deswegen als vorteilhaft angesehen, weil sie den relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt der Klärschlämme selbst nach der Entwässerung verringern und als Trockenzusatz dazu beitragen, eine optimale Rottefeuchtigkeit einzustellen. Nachteile der in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren sind darin zu sehen, daß Sägemehl oder gemahlene Baumrinde als Trockenzusätze nicht überall preiswert zur Verfügung gestellt werden können und außerdem zwar gute Kohlenstoffträger sind, aber viel zu feinteilig sind, um einen für einen aeroben Verrottungsvorgang ausreichenden Sauerstoffzutritt zu gestatten. Diese unter dem Begriff "Makroporenraum" zu fassende Eigenschaft des Rottematerials ist jedoch essentiell. Folglich sind die beschriebenen Mieteverfahren sehr arbeits- und lohnintensiv, da nur durch sehr häufiges Umsetzen der Mieten, also ein Umwenden des Materials unter Durchmischung und Schaffung neuer "Makroporenräume", eine ausreichende Sauerstoffversorgung und damit ein aerober Humifizier-Ablauf gewährleistet werden kann.

Die bisher bekannten Mietenverfahren ermöglichen es zudem nicht, die Temperatur des Rottevorgangs in einfacher Weise zu überwachen und zu beeinflussen. Dieser Nachteil ließ sich weitgehend dadurch beseitigen, daß mehr oder weniger aufwendige Verrottungsanlagen vorgeschlagen wurden, die nicht nur eine Steuerung des Sauerstoffzutritts ermöglichen und damit eine gute Durchlüftung der Rotte garantieren, sondern auch eine Steuerung des Wasserhaushaltes erlauben und damit verhindern, daß die zu feuchte Rotte zusammensinkt, nicht genügend durchlüftet wird und dadurch der aerobe Humifizierprozeß sukzessive in einen anaeroben Fäulnisprozeß übergeht, der durch die entsprechenden anaeroben Mikroorganismen gefördert und an einem üblen, weithin wahrnehmbaren Geruch der Rotte erkannt wird. Turmartige Biozellen-Reaktoren werden beispielsweise in H. Schwanhäuser, "Erfahrungen mit dem Schlammverrottungssystem Dambach-Schnorr in Rastatt"; in: "Müll und Abfall" 1 (1978), Seite 20, beschrieben. Einem entwässerten Frischschlamm mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 22 bis 25% werden gemahlene Holzabfälle (Baumrinde, Holzschliff) zugesetzt. Eine derartige Mischung (C/N-Verhältnis: ca. 25 : 1) wird in einem wechselseitig belüfteten, bis zu 10 Etagen aufweisenden Rotteturm biologisch abgebaut. In ähnlicher Weise beschreibt die DE-AS 27 21 349 ein Verfahren zur Kompostierung von Klärschlamm oder anderen organischen Abfallstoffen in einem aerob betriebenen kontinuierlichen Verfahren, bei dem der mikrobiologische Abbau in einem mit Hilfe einer Saugvorrichtung ausreichend belüfteten Belüftungsreaktor stattfindet. Der Klärschlamm wird vor Einfüllen in den Reaktor entwässert und in einer Mischanlage mit einem geeigneten Kohlenstoffträger, beispielsweise Sägemehl, gehäckseltem Stroh, Torf oder ähnlichem vermischt, wobei sich ein C/N-Verhältnis von ca. 30 : 1 einstellen soll. Wesentlicher Nachteil derartiger, in den genannten Druckschriften beschriebener Humifizierverfahren ist der hohe Aufwand, der für den Betrieb einer derartigen Anlage erbracht werden muß. Die entsprechenden Reaktoren sind aufgrund des komplizierten Reaktionsablaufes aufwendig gebaut, nur mit erhöhtem Steuerungsaufwand zu betreiben und passen sich aufgrund ihrer äußeren Ausmaße, insbesondere ihrer Höhe, nur selten harmonisch in das Landschaftsbild ein.

Ein Verfahren zur aeroben Verrottung von organischen Abfallstoffen in einem Verrottungsbunker, der aus mindestens zwei belüfteten und untereinander angeordneten Kammern besteht, in die das Verrottungsgut portionsweise eingeführt und innerhalb der einzelnen Kammern mit einer ausreichenden Menge Sauerstoff belüftet wird, wird zudem in der DE-PS 29 37 390 beschrieben. Als C-Quelle wird bei dem beschriebenen Verfahren sogenanntes "Kompoststrohgut" verwendet. Ein Verfahren zum Kompostieren kommunaler Klärschlämme unter ausschließlicher Verwendung von Altpapier als C-Träger wird in der DE-OS 30 15 246 beschrieben. Nachteile dieses Verfahrens sind darin zu sehen, daß die auf dem Altpapier vorhandene Druckerschwärze durch Flotation unter Zusatz geeigneter Hilfsstoffe vor der Humifizierung entfernt werden muß. Dies kann jedoch die Wirkungsweise der Mikroorganismen in der späteren Humifizierung beeinträchtigen.

Die Druckschrift "Pfirter et al.; Kompostieren; Verlag Gen. Migros; 1982" offenbart die Möglichkeit, Klärschlämme zu kompostieren, wobei hingewiesen wird auf die Tatsache, daß Klärschlamm eine schlechte Strukturstabilität und ein für eine unter natürlichen Bedingungen ablaufende Rotte schlechtes C/N-Verhältnis hat. Als nachteilig wird außerdem angegeben, daß Klärschlämme oft unerwünschte Inhaltsstoffe in die Kompostierung ein schleppen und wegen der hohen Nässe immer vorbehandelt werden müssen. Konkrete Angaben, wie Klärschlämme in Gegenwart von Stroh kompostiert werden müssen, insbesondere wie sich ohne häufiges Umsetzen von Mieten ein zu verwertbarem Humus führendes Rotteverfahren ohne Absonderung unerwünschter Gerüche der anaeroben Verrottung und ohne Abscheidung übelriechender Sickerwässer ohne aufwendige Anlagen durchführen läßt, sind der Druckschrift nicht zu entnehmen.

Die Druckschrift "W. Lausterer; Versuche zum aeroben Abbau von Abwasserschlamm im Gemisch mit Stroh auf Mieten; Diplomarbeit; Universität Stuttgart; 1978" beschreibt Versuche zum aeroben Abbau von Abwasserschlamm im Gemisch mit Stroh in Mieten, bei denen Stroh in lockerer Schüttung auf einer ebenen Freifläche ausgebreitet wird, der Rohschlamm aufgebracht wird, die Komponenten mittels bekannter Umsetzgeräte vermischt werden und das Gemisch bis hin zur Kompostierung des Materials gerottet wird. Die Druckschrift beschreibt jedoch, daß das Verfahren aufgrund zahlreicher Probleme nicht zum gewünschten Humus führt. Probleme ergaben sich - bei Verrottung im technischen Maßstab - beispielsweise bei der Vermischung der Rohstoffe, die nicht zu einer ausschließlich aeroben Verrottung führte; durch eine Verwendung nicht ausreichend entwässerter Schlämme; durch das Auftreten größerer Mengen Sickerwässer, die zur Bereitstellung einer flüssigkeitsdichten Wanne als Auffang zwang; und durch das Auftreten unangenehmer Gerüche infolge anaerober Verrottung. Zudem erwies sich der erhaltene Kompost beim Kresse-Wachstumstest durchweg als schlechter als herkömmlicher Vergleichskompost. Ersichtlich wurden also die im Zusammenhang mit der technischen Humifizierung von Klärschlamm mit Stroh auftretenden, oben bereits im Zusammenhang mit älterem Stand der Technik beschriebenen Probleme nicht gelöst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen zur Verfügung zu stellen, das die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Insbesondere sollte eine aerobe Humifizierung von Klärschlämmen nach Beifügung geeigneter organischer Zuschlagsstoffe durchgeführt werden, die ohne aufwendige Reaktoren bzw. Verrottungstürme auskommt und trotzdem eine ausreichende Belüftung der Rotte während des Verrottungsvorgangs ermöglicht, die erforderlichen Nährstoffe für den mikrobiellen Abbau zur Verfügung stellt und die Einstellung eines Wassergehaltes erlaubt, der den aeroben Abbau der Klärschlämme bis zur vollständigen Bildung von Humus garantiert.

Es wurde nun gefunden, daß Klärschlämme nach Versetzen mit geeigneten organischen Substanzen auf ein C/N-Verhältnis im Bereich von 15 bis 30 : 1 eingestellt werden können und daraus durch selbständige Verrottung ein als Gartenerde oder Landschaftserde geeigneter Humus entsteht, wenn man die als Zuschläge verwendeten organischen Substanzen in bestimmter Weise vorbereitet und mit teilentwässerten Rohschlämmen vermischt. Für ein derartiges Verfahren sind aufwendige Rottetürme oder Bioreaktoren nicht erforderlich.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen unter Versetzen der teilentwässerten Rohschlämme mit einer oder mehreren organischen Substanz(en), das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Stroh in lockerer Schüttung auf einer ebenen Freifläche ausbreitet, den auf einen Feststoffgehalt von mindestens 25 Gew.-% eingestellten Rohschlamm, dessen Schwermetallgehalt unter den gesetzlichen Höchstwerten liegt, in einer solchen Menge darauf aufbringt, daß das Mischungsverhältnis organische Substanz(en): teilentwässerter Rohschlamm im Bereich 0,1 bis 0,5 m³ : 1 m³ liegt, danach unmittelbar alle Komponenten miteinander mittels an sich bekannter Umsetzgeräte vermischt und das so entstandene Gemisch auf einer Freifläche mit einer Größe von 4 m² pro m³ Klärschlamm der selbständigen aeroben Verrottung bis zur Humifizierung des Materials überläßt.

Unter "Humifizierung" wird hier wie in der folgenden Beschreibung und in den Patentansprüchen nicht allein die aerob-mikrobielle Umwandlung des Klärschlamms unter Mineralisierung zum Nährhumus ("Kompost") verstanden, die an einer ersten Absenkung der im Zuge der mikrobiellen Umwandlung auf 60 bis 70°C erhöhten Temperatur erkannt werden kann. Vielmehr zählt im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Humifizierung auch die durch Pilze (Cellulose und Lignin aufschließende Boden- und/oder Strahlenpilze, Actinomyceten, auch Penicillium-Arten) bewirkte weitere Umwandlung unter Aufbau wertvoller Humusstoffe zum Dauerhumus. Die erste Phase der Humifizierung wird allgemein als "Erhitzungsphase" bezeichnet. Während dieser Phase erwärmt sich die Masse des zu einer Miete aufgeschichteten Rottegemisches infolge der intensiven Abbautätigkeit aerober, termophiler Mikroorganismen auf 60 bis 70°C. Diese Phase hält mehrere Tage an und wird durch die sogenannte "Pilzphase" abgelöst. Diese ist gekennzeichnet durch die relativ schnelle Entwicklung der Cellulose und Lignin aufschließenden und abbauenden Pilze, die mit ihren Mycelen das gesamte Rottematerial durchwuchern.

Als Klärschlämme kommen prinzipiell alle bei der Reinigung von industriellen und kommunalen Abwässern durch die unterschiedlichsten Verfahren erhaltenen Schlämme in Frage. Derartige Schlämme, beispielsweise Belebtschlämme aus den Kläranlagen, weisen eine sehr unterschiedliche Zusammensetzung auf, die im wesentlichen von den in die Kläranlagen eingespeisten Abwässern und den Abbaubedingungen abhängig ist. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zwar gewisse Mengen an Schadstoffen, insbesondere Schwermetallionen, in organischer Form im entstandenen Humus gebunden, so daß es nicht zwingend erforderlich ist, gänzlich Schwermetallionen-freie Klärschlämme als Ausgangsprodukte einzusetzen. Es ist jedoch erfindungsgemäß, in erster Linie solche Rohschlämme zu verwenden, deren Schwermetallgehalt unter den gesetzlichen Höchstwerten liegt, die im einzelnen festgelegt sind. Unter die gesetzlichen Bestimmungen fallen insbesondere solche Klärschlämme, die als solche auf landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Böden aufgebracht werden sollen. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß solche Klärschlämme, deren Gehalte an toxischem Schwermetall, insbesondere Cadmium, Blei und/oder Quecksilber, im Bereich nur weniger ppm oder darunter liegt.

Die Klärschlämme werden für das erfindungsgemäße Verfahren auf alle relevanten Nährstoffe und Wirkstoffe untersucht, wobei besonderer Wert auf die Schadstoffe gelegt wird, für die gesetzliche Höchstgrenzen festgelegt sind. Wo bereits gesetzlich vorgeschriebene Klärschlamm-Analysen vorliegen, werden diese insoweit ergänzt, als auch die Gehalte an verwertbaren Elementen analytisch festgestellt werden.

Die Klärschlämme aus kommunalen und Industrie-Kläranlagen weisen üblicherweise einen relativ hohen Stickstoffgehalt auf, der allein eine Humifizierung unter Mikrobeneinfluß nicht gestattet. Vielmehr ist - wie aus dem Stand der Technik bekannt - der Zusatz von Stroh und gegebenenfalls einem oder mehreren organischen Zuschlagstoffen erforderlich. Dadurch kann ein C/N-Verhältnis eingestellt werden, das günstigerweise im Bereich von 15 bis 30 : 1 liegt. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren spielt jedoch in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen das C/N-Verhältnis keine so ausschlaggebende Rolle. So ist es erfindungsgemäß möglich, das C/N-Verhältnis auch auf andere Werte einzustellen. Wird das C/N-Verhältnis auf einen Wert > 30 : 1 eingestellt, so verlangsamt sich lediglich der Humifizierungs-Prozeß. Wird das C/N-Verhältnis auf einen kleineren Wert als 15 : 1 eingestellt, so gehen geringe Mengen an wiederverwertbarem Stickstoff für die Humifizierung verloren. Einstellungen des Verhältnisses außerhalb des Bereiches 15 bis 30 : 1 sind jedoch problemlos möglich, beeinträchtigen die Wirkungsweise und damit den Erfolg des Verfahrens nicht und unterscheiden dieses damit von den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.

Erfindungsgemäß wird als organische Substanz vornehmlich Stroh verwendet.

Als organische Zuschlagstoffe können ein oder mehrere Komponenten, die zumindest teilweise aus der Gruppe Stroh, Holzabfälle, Altpapier und Müll stammen, verwendet werden. Einer oder mehreren der genannten Komponenten können auch andere organische Stoffe, die als Kohlenstoffquellen für humifizierende Mikroorganismen geeignet sind, zugesetzt werden. Einer, wenn nicht mehrere der genannten Zuschlagstoffe sind in den für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlichen Mengen überall verfügbar oder können zumindest preiswert verfügbar gemacht werden. Als bevorzugte organische Substanz hat sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren Stroh bewährt. Mit Vorteil werden als organische Substanz Strohmatten verwendet, wie sie in Rollenform bei den heute üblichen Mähdreschvorgängen anfallen. Das bevorzugt verwendete Strohmaterial kann jedoch auch in anderer Form in das Verfahren eingesetzt werden. Der Vorteil der beim Mähdresch-Vorgang anfallenden ausrollbaren Matten liegt darin, daß ihre Ausbreitung auf einer ebenen Freifläche problemlos und schnell möglich ist und daß derartige Matten genau eine solche lockere Schüttung aufweisen, wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren essentiell ist. Durch die Konsistenz (lockere Schüttung, große Oberfläche etc.) der organischen Substanz(en) soll bewirkt werden, daß durch jederzeit ein guter Luftzutritt möglich ist und die spätere Verrottung immer im aeroben Bereich verläuft. Die Mycelbildung der Lignin und Cellulose abbauenden Pilze wird durch einen bei lockerer Schüttung ebenfalls ausreichenden Makroporenraum besonders gefördert. Zudem trägt die lockere Strohschüttung dazu bei, daß die Rohschlämme kein überschüssiges Sickerwasser an den Boden abgeben, sondern dieses vom Stroh aufgesaugt und damit die Kontamination des Erdreichs mit unerwünschten Materialien verhindert wird. Ein weiterer Vorteil derartiger lockerer Strohschüttungen liegt darin, daß sie gegebenenfalls freigesetzte geruchsbildende Substanzen absorbieren und somit verhindern, daß diese in der Umgebung wahrgenommen werden können. Dies wird dadurch unterstützt, daß bei lockerer Schüttung ein sofortiger Sauerstoffzutritt möglich ist, der den aeroben Abbau des Schlamms einleitet und damit die Freisetzung der durch den anaeroben Abbau entstandenen Fäulnisgase beendet.

Als besonders bevorzugt aufgrund ihrer Zusammensetzung haben sich Strohmatten aus Weizenstroh und/oder Gerstenstroh erwiesen. Strohmatten dieser beiden Getreidearten weisen eine Zusammensetzung auf, die einen leichten mikrobiellen Abbau bei der aeroben Verrottung garantiert.

Es entspricht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, als organische Substanzen Mischungen aus Stroh und Holzabfällen, beispielsweise aus Weizenstroh und/oder Gerstenstroh, und Holzschliff und/oder Hobelspänen, oder Mischungen aus Stroh und Altpapierschnitzeln zu verwenden, also das im ersten Verfahrensschritt verwendete Stroh teilweise durch Holzschliff und/oder Hobelspäne und/oder Altpapierschnitzel zu ersetzen. Auch mit solchen Mischungen ist - im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung von Sägespänen oder Holzschliff allein - das Aufbringen einer lockeren Schüttung mit großem Makroporenraum möglich, die die gute Belüftung während des Verrottungsvorganges auch im Freien unter gegebenenfalls ungünstigen Wetterbedingungen (Regen) und damit den aeroben Verlauf der Rotte garantiert.

Erfindungsgemäß wird der Feststoffgehalt der aus den Kläranlagen entnommenen Rohschlämme auf einen Feststoffgehalt von mindestens 25 Gew.-% eingestellt. Dies kann in aus dem Stand der Technik bekannter Weise dadurch geschehen, daß man den Schlamm beispielsweise mit Hilfe von Zentrifugen, Siebbandpressen oder Kammerfilterpressen entwässert. Insbesondere bei der Verwendung von Kammerfilterpressen zur Entwässerung wird ein Feststoffgehalt der Rohschlämme erreicht, der im Bereich von 25 bis 35 Gew.-% liegt. Derartige Rohschlämme sind erfindungsgemäß deswegen bevorzugt, weil dabei die Schlämme in Form von krümeligen Brocken oder einer krümeligen Paste anfallen, die nur noch interzelluläres Wasser enthält und nicht in der Lage ist, größere Mengen von Schlämmwasser an die Umgebung abzugeben. Diese müßte dann von dem als organische Substanz verwendeten Material aufgesaugt werden. Natürlicherweise ist jedoch dessen Kapazität begrenzt, und Schlämme mit Feststoffgehalten im Bereich von 25 bis 35% setzen keine Wassermengen mehr frei, die als Sickerwasser in das Erdreich eindringen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man Rohschlämme, die vor der Entnahme aus der Kläranlage und vor der Entwässerung, d. h. vor der Einstellung des Feststoffgehaltes, mit solchen gegebenenfalls in Wasser gelösten Substanzen ausgeflockt bzw. behandelt wurden, die für den nachfolgenden Verrottungsprozeß vorteilhaft sein können. Solche Substanzen können beispielsweise Mineralsalze wie Eisensulfate und/oder Polyelektrolyte sein, die man auf diesem Wege den schlammhaltigen Abwässern zum Ausflocken der Rohschlämme zusetzt. Anschließend wird dann, nach Entnahme der Rohschlämme aus dem Klärbecken, der Feststoffgehalt auf einen Wert von mindestens 25%, bevorzugt auf einen Wert im Bereich von 25 bis 35 Gew.-%, dadurch eingestellt, daß man das Wasser auf einem der oben genannten, an sich bekannten Wege abzieht.

Die auf diesem Weg erhaltenen Schlammbrocken bzw. Schlammpasten bringt man anschließend auf das in lockerer Schüttung auf einer ebenen Freifläche ausgebreitete Stroh auf. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man die Schlammassen nach der Entwässerung in Containern oder auf Förderbändern auf die Freifläche transportiert, wo die Verrottung erfolgen soll. Unmittelbar nach dem Aufbringen werden Schlammaterial und Stroh sowie gegebenenfalls organische Zuschläge miteinander vermischt. Dies geschieht in vorteilhafter Weise dadurch, daß man für die Durchmischung an sich aus dem Stand der Technik bekannte Umsetzgeräte verwendet. Diese Geräte werden beispielsweise bei der Umsetzung von sonst für den Rottevorgang üblichen Rottemieten verwendet. Beispielsweise fräsen sie mit Hilfe einer Frästrommel eine dünne Schicht des Miete-Materials von der Miete ab und werfen dieses "über Kopf" durch an dem Umsetzgerät angebrachte Leitflächen ab und formen das vermischte Material danach zu einer neuen Miete. Die Schneckengänge in der Frästrommel sorgen dabei für eine intensive Durchmischung. Derartige Geräte mischen auch das gemäß dem vorliegenden Verfahren in Schichtform ausgebreitete Material und hinterlassen eine ca. 1 bis 4 m, bevorzugt 2,5 m breite und bis 2 m hohe, sich nach oben verjüngende Miete, in der Stroh und gegebenenfalls weitere Kohlenstoffträger und gegebenenfalls Zuschlagstoffe enthaltender Klärschlamm zu einem einheitlich durchmischten Material aufgeschichtet sind.

Durch die Wahl des Materials und der Menge an organischen Zuschlagstoffen im Verhältnis zum darauf aufgebrachten teilentwässerten Rohschlamm kann der Verrottungsvorgang positiv beeinflußt und insbesondere eine ausreichende Durchlüftung durch Bildung eines guten Luftporenvolumens erreicht werden. In erfindungsgemäßer Weise stellt man dazu ein Mischungsverhältnis organische Substanzen : teilentwässerter Rohschlamm von 0,1 bis 0,5 m³ organische Substanz : 1 m³ Schlamm ein. Nach intensiver Durchmischung liegt ein Material vor, dessen Strukturierung eine selbständige aerobe Verrottung dadurch garantiert, daß in der gesamten Schicht des Gemischs durch ausreichende Makroporenräume ein permanenter Sauerstoffzutritt möglich ist und dadurch gewährleistet wird, daß die humifizierenden Mikroben immer im aeroben Milieu arbeiten.

Probleme in den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gab es immer wieder dadurch, daß zwar die Außenbereiche der Mieten oder Bioreaktoren ausreichend mit Luft versorgt wurden, jedoch immer die Gefahr bestand, daß die Innenräume der Mieten bzw. Reaktoren mangels Luftzutritt "umkippten", in Mieten also anaerob unter Bildung übelriechender Fäulnisgase abgebaut wurden. Dies wird erfindungsgemäße dadurch verhindert, daß man zur selbständigen Verrottung des Gemisches eine Freifläche von mindestens 4 m² pro m³ Klärschlamm zur Verfügung stellt und die Rotte so aufschichtet, daß sich die Mieten nach oben verjüngen. Dadurch werden die Gemischschichten nie so dick, daß anaerobe Bereiche entstehen können.

Erfindungsgemäß ist es - aufgrund der lockeren Struktur des Gemisches aus Klärschlamm und organischen Substanzen und einer guten Vermischung der Komponenten zu Beginn des Rotte-Vorgangs - nicht erforderlich, die einmal gebildete Schicht häufig umzusetzen und dadurch die Sauerstoffversorgung und Durchmischung weiter zu verbessern. Um den Verrottungsprozeß zu beschleunigen, kann es jedoch vorteilhaft sein, das Gemisch mit den oben beschriebenen Umsetzgeräten einmal oder auch mehrmals, üblicherweise maximal dreimal, umzusetzen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise das Gemisch noch besser homogenisiert und die Porenstruktur weiter verbessert und eine noch bessere, d. h. schnellere Humifizierung des Materials erreicht.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile auf:

Durch inniges Vermischen und lockeres Aufschütten von Klärschlamm mit Stroh und gegebenenfalls einer oder mehreren organischen Substanz(en), die überall preiswert verfügbar sind, wird das sonst nur deponierbare oder verbrennbare Abfallprodukt "Klärschlamm" einer aeroben Zersetzung zugeführt und zusammen mit den organischen Materialien wieder vollständig in den natürlichen Kreislauf eingeschleust. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt dabei ohne komplizierte Verrottungstürme oder Bioreaktoren aus, deren Erstellung nicht nur kostenintensiv ist, sondern auch das Landschaftsbild stört. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren garantierte selbständige aerobe Verrottung der Mischung erfolgt ohne Geruchsbelästigung und ohne die Gefahr eines "Umkippens" in die anaerobe Verfaulung. Die bei dem natürlichen Verrottungsprozeß entstehende Wärme (maximal 60 bis 80°C) tötet Ungeziefer und pathogene Erreger, insbesondere Wurmeier, Salmonellen, Colibakterien und Enterobacteriaceen im Klärschlamm ab und hygienisiert dadurch das Material so, daß das Produkt den gesetzlichen Vorschriften entspricht. Dazu tragen auch die während der "Pilzphase" als Stoffwechselprodukte der Pilze gebildeten Antibiotika bei. Schadstoffe, wie z. B. Schwermetallionen, werden biologisch durch organische Bindung in die Mikroben-Substanz im entstehenden Humus gebunden. Das entstehende Material fällt in krümelig-erdähnlicher Konsistenz an und kann als Humuserde für den Landschafts- und Gartenbau und als wertvoller Dünger in der Landwirtschaft verwendet und damit einer biologischen Verwertung zugeführt werden. Das Verfahren eignet sich dadurch besonders gut zur Praktizierung in der Landwirtschaft. Sowohl die als Rohprodukt eingesetzten Klärschlämme als auch die als Kohlenstoffquelle für die Mikroben verwendeten Organo- Komponenten werden in den natürlichen Kreislauf zurückgeführt und müssen nicht aufwendig entsorgt und deponiert werden.

Die Erfindung wird durch das nachfolgende Anwendungsbeispiel näher erläutert.

Anwendungsbeispiel

Als Rohschlamm wurde ein Klärschlamm aus der Kläranlage der Stadt Lemgo verwendet, der vor der Umwandlung die in der nachfolgenden Tabelle angegebene Zusammensetzung aufwies.

Der Klärschlamm wurde nach Entnahme aus der Kläranlage durch Behandlung in Zentrifugen (Dekantern) auf einen Feststoffgehalt von ca. 25 Gew.-% eingestellt.

Die nach Entwässerung pastenförmig-krümeligen Schlammbrocken wurden auf Gerstenstrohmatten in einem Mischungsverhältnis organische Substanzen : teilentwässerter Rohschlamm von 0,1 bis 0,5 m³ : 1 m³ aufgebracht und mit den beschriebenen Umsetzmaschinen intensiv vermischt.

Im Verlauf des Rottevorgangs stieg die Temperatur im Verlaufe von 4 Tagen durch die intensive Tätigkeit der aeroben, thermophilen, abbauenden Mikroorganismen auf einen Bereich von 60 bis 70°C an. Danach entwickelte sich die sogenannte Pilzphase, während der in kurzer Zeit das gesamte Material von Cellulose und Lignin abbauenden Pilzen vollständig durchwuchert wurde.

Nach Abklingen der erhöhten Temperaturen wurde mit Hilfe der oben beschriebenen Umsetzmaschinen das Material einmal umgesetzt, um für ausreichende Makroporenräume, d. h. eine ausreichende Sauerstoffversorgung, zu sorgen.

Nach 2,5 Monaten war die Umwandlung des Klärschlamms zu Humus beendet. Das humifizierte Material wies nach der Umwandlung die in der nachfolgenden Tabelle angegebene Zusammensetzung auf. Es konnte mit Erfolg als landwirtschaftlicher Dünger sowie als Erde für den Landschaftsbau verwendet werden. Tabelle Analysendaten des Klärschlamms vor und nach der Humifizierung




Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Humifizieren von Klärschlämmen unter Versetzen der teilentwässerten Rohschlämme mit einer oder mehreren organischen Substanz(en), dadurch gekennzeichnet, daß man
    1. (a) Stroh in lockerer Schüttung auf einer ebenen Freifläche ausbreitet;
    2. (b) den auf einen Feststoffgehalt von mindestens 25 Gew.- % eingestellten Rohschlamm, dessen Schwermetallgehalt unter den gesetzlichen Höchstwerten liegt, in einer solchen Menge darauf ausbringt, daß das Mischungsverhältnis organische Substanz(en) : teilentwässerter Rohschlamm im Bereich von 0,1 bis 0,5 m³ : 1 m³ liegt;
    3. (c) danach unmittelbar alle Komponenten miteinander mittels an sich bekannter Umsetzgeräte vermischt; und
    4. (d) das so entstandene Gemisch auf einer Freifläche mit einer Größe von 4 m² pro m³ Klärschlamm der selbständigen aeroben Verrottung bis zur Humifizierung des Materials überläßt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Stroh in Form ausrollbarer Matten, wie sie beim Mähdreschvorgang anfallen, verwendet.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in Schritt (a) Stroh teilweise durch Holzschliff und/oder Hobelspäne und/oder Altpapierschnitzel ersetzt.
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoffgehalt der Rohschlämme auf einen Wert im Bereich von 25 bis 35 Gew.- % einstellt.
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rohschlämmen vor der Entnahme aus dem Klärbecken und der Einstellung des Feststoffgehalts für die Verrottung vorteilhafte Mineralsalze und/oder Polyelektrolyte zusetzt.
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verrottung des Gemischs durch ein- oder mehrmaliges Umsetzen beschleunigt.






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