DE2423744A1

DE2423744A1 - Verfahren zum kompostieren von klaerschlamm unter zusatz von kohlenstofftraegern

Info

Publication number: DE2423744A1
Application number: DE2423744A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ing Grad Heiden
Original assignee: DILGER ING BUERO
Current assignee: DILGER ING BUERO
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1974-05-16
Publication date: 1975-11-20
Also published as: DE2423744B2

Description

"Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm, der aus den Abwasser-Reinigungs-Anlagen als Rückstand verbleibt. Je nach den bei der Reinigung von Abwässern zur Anwendung kommenden Verfahren fällt an Schlamm entweder sogenannter Frischschlamm, Faulschlamm in stabilisierter oder nicht stabilisierter Form an, der als noch faulfähiger Belebt-Schlamm bezeichnet wird.
Die in Abwasserreinigungsanlagen anfallenden Schlamm-Mengen betragen, bei einer Reduzierung des Wassergehaltes auf etwa 55 %, in a) Absetzanlagen mit Faulraum und Regenwasserklärbecken etwa 0, 16 1/E x d, b) Tropfkörpeér-Anlagen mit Faulraum und Regenwasserklärbecken etwa 0, 20 1/E x d, c) Belebungsanlagen mit Regenwasserklärbecken etwa 0, 28 1/E x d.
Ist der jeweiligen Abwasser-Reinigungs -Anlage kein Regenwasserklärbecken eingegliedert, so vermindert sich der Schlammanfall bei a) auf etwa 0, 13 1/E x d, bei b) auf etwa 0, 17 1/E x d und bei c) auf etwa 0, 23 1/E x d, jeweils bei einer Entwässerung auf einen Wassergehalt von 55 %.
Dieser verhältnismäßig hohe Schlammanfall kann nicht ausschließlich zusammen mit kompostierbarem Müll verarbeitet werden. Außerdem ist bei der Standortwahl der Kompostierwerke für Müll der Transportweg des Mülls entscheidend urfd kann meistens mit der Standortwahl der Kläranlage nicht in Übereinstimmung gebracht werden.
Aus diesem Grunde wird die Verrottung des Klärschlammes unter Zusatz eines Kohlenstoffträgers immer zwingender, da eine schadlose Beseitigung des anfallenden Klärschlammes aus hygienischen Gründen nicht möglich ist. Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Kompostierung den wirtschaftlichsten und bisher besten Weg darstellt, um den Klärschlamm wieder in den biologischen Kreislauf der Wiederverwertung zurückzuführen.
In diesem Zusammenhang ist bislang lediglich von F. Kneer ein Verfahren zur Aufbereitung von Klärschlamm vorgeschlagen worden, das jedoch nur eine Hygienisierung anstrebt, nicht aber eine echte Verrottung im Sinne bakteriologischer Reaktionen erbringt.
Dem gegenüber geht im vorliegenden Fall die Absicht des Erfinders dahin, eine totale Verrottung mit anschließender Hygienisierung und nachfolgender Nachreife zu erreichen, um auf diesem Wege das anfallende Endprodukt landwirtschaftlich voll nutzbar machen. zu können.
Bei diesbezüglich durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, daß unter bestimmten Voraussetzungen, was z.B. die Zuführung der Luft, den optimalen Feuchtigkeitsgehalt und die zu wählenden Temperaturen sowie eine regelmäßige Durchmischung anlangt, die Lösung der gestellten Aufgabe gewährleistet ist.
Um diesen Erfolg sicherzustellen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern vorgeschlagen, bei welchem der Klärschlamm zusammen mit den in vorbestimmten Anteilen zugesetzten Kohlenstoffträgern in einem Vorrotte-Silo gemischt und vorbelüftet wird, wobei die Masse in einer längeren Verweilzeit, vornehmlich von ca. 24 Stunden im Vorrotte-Silo verbleibt. Zweckmäßig ist es dabei, daß das Rottegut mit Hilfe von Druckluft in den oberen Silotrichter gefördert und in diesem kontinuierlich zwischen 12 und 24 Stunden über Belüftungsrippen mit Hilfe von auf 26° C vorgewärmter Luft belüftet wird.
Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, die auf 31° C vorgewärmte Luft mit Hilfe von Belüftungsrippen einzuführen und durch entsprechend ausgebildete Steuervorrichtungen konstant zu halten, um sicherzustellen, daß im Silotrichter eine mesophile Verrottungsphase abläuft.
Gegenstand der Erfindung sind weiterhin besondere konstruktive Maßnahmen, die den hier aufgezeigten besonderen Verfahrensablauf mit nicht nur realisierbaren, sondern auch wirtschaftlich vertretbaren Mitteln sicherstellen. Dabei wurde darauf geachtet, durch eine weitgehende Verwendung von gleichen Bau- und Konstruktionsteilen, die zum größten Teil auch handelsüblich sind und keiner Sonderausfertigung bedürfen, der Lösung der gestellten Aufgabe gerecht zu werden.
Schließlich läßt die Erfindung nicht unbeachtet, das sowieso notwendige Medium Luft auch für die Betätigung der meehanischen Funktionsteile einzusetzen. Des weiteren wird angestrebt, auch das bei der Entwässerung anfallende Schlammwasser einer nutzbaren Verwendung zuzuführen, um bei einer sonst üblichen Rückführung in die Abwasser-Reinigungs -Anlagen diese zu entlasten.
Mit dieser Konzeption ist es darüber hinaus möglich, die Abwasser-Reinigungs -Anlage für einen größeren Anschlußwert bei gleicher Raumgröße der Baukörper auszulegen.
Die Zugabe eines Kohlenstoffträgers zum Klärschlamm für eine erfolgreiche Verrottung ist schon länger bekannt und wird durch die reichen Kohlenstoffträgeranteile im Müll auch schon länger praktiziert. Da jedoch Müll eine größere Korngröße nach der maschinellen Zerkleinerung der Müllmengen besitzt, waren die gängigen und bekannten Verfahren, auch bei der Zugabe von Klärschlamm, immer zu einem befriedigenden Ergebnis der Konpostierung gelangt.
Die wesentlichen Schwierigkeiten bei der Verrottung von Klärschlamm unter Beifügung eines Kohlenstoffträgers wie Torf, Sägemehl, Papier, Braunkohle, Stroh, Ruß etc. traten durch die hohen Anteile an Feinstkor.n und das daraus resultierende höhere spezifische Gewicht auf. Außerdem ist durch die Kornfeinheit des Klärschlammes und die geringe Korngröße der Kohlenstoffträger die Ausbildung von Kapillarwegen sehr gering.
Diese Erkenntnis führte dazu, die Füllhöhe äußerst gering zu halten und die Belüftung durch Belüftungsrippen mit beidseitigen, seitlichen Luftaustritt anzuordnen, damit eine breitflächige Belüftung von hoher Intensität möglich ist. Hinzu kommt noch, daß die Bodenflächen schräg gewählt werden müssen, damit durch den abgelenkten Luft -strom, der sich unmittelbar nach dem Austritt aus den Belüftungsöffnungen nach oben richtet, eine Sauerstoffkontaktierung des gesamten Rottegutes möglich ist.
Mit dieser Konstruktionsgrundlage wird gleichzeitig erreicht, daß die Entleerung durch die geneigten Rutschflächen im Verhältnis 1, 4: 1 ohne Schwierigkeit durchgeführt werden kann. Der in der Gegenrichtung geneigte trichterförmige Absenkboden macht die leichte Entleerung noch wirksamer und trägt außerdem dazu bei, daß das abrutschende Rottegut durch das Übereinande rfallen ausreichend gut vermischt und die Rottegutanteile, die einer intensiven Sauerstoffversorgung und der gleichmäßigen Befeuchtung nicht genug aus -gesetzt waren, in eine andere, günstigere Lage gebracht werden.
Durch die Wahl der Silotrichter hat sich bei den Versuchen herausgestellt, daß der über dem Rottegut entstandene Luftraum ein Wärmepolster bildet und gleichzeitig, durch die getrennte Ableitung der Abluft aus jeder Silokammer, eine bessere und gezieltere Steuerung des Luftstromes und die angepaßte Durchlüftung des Rottegutes garantiert werden kann. Außerdem kann auf diese Weise auch für jeden Silotrichter getrennt, der optimale Wassergehalt von 55 .% durch die Zugabe von Faul- oder Frischwasser eingehalten werden.
In den beigefügten Zeichnungen sind Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht die Gesamt-Anlage, Fig. 2 zeigt im Aufriß das Zusammenwirken von zwei Silos, Fig. 3 ist ein Grundriß der Gesamt-Anlage, die Fig. 4 - 9 geben Längsschnitte durch verschiedene Ausbildungen von Rotte-Silos wieder.
Der auf etwa 65 % Wassergehalt entwässerte Klärschlamm wird über ein in Fig 1 dargestelltes Förderband in den Vorrotte-Silo gefördert. Gleichzeitig erfolgt die Zubringung von vorbestimmten Volumenanteilen eines Kohlenstoffträgers über das Förderband (Fig. 1 - b) in das Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c).
Im Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c) werden die eingebrachten Volumenanteile von Klärschlamm und Kohlenstoffträger ca. 1 Stunde lang gemischt. Das Mischen erfolgt durch einen umlaufenden Mischarm, an dem drei Rührstäbe angebracht sind. Die Umlaufgeschwindigkeit des Rührwerkes (Fig. 1 und Fig. 2 -d) beträgt etwa 2 m/Minute. Nach einer Stunde wird die Rippenbelüftung im Siloboden zugeschaltet, die dann über 24 Stunden als Intervallbelüftung das Rottegut mit Sauerstoff kontaktiert.
Während dieser Zeit läuft das Rührwerk (Fig. 1 und Fig. 2 -d) kontinuierlich weiter. Aus dem Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c) wird das Vorrottegut nach ca. 24 Stunden durch das Öffnen des trichterförmigen Senkbodens (Fig. 2 - e) in die Druckluftfördereinrichtung (Fig. 2 - f) gege ben.
Da das Fassungsvermögen der Vorrotte-Silos um ein Vielfaches größer ist als der Aufnahmetrichter der Druckluftfördereinrichtung (Fig. 2 - f), muß dieser Vorgang einige Male wiederholt werden.
Über die Druckluft-Förderleitung (Fig. 2 - g) wird das Vorrottegut in das Rotte-Trichtersilo (Fig. 4 - 1) gegeben. Die Einspeisung erfolgt von oben. Nach der Füllung dieser Trichtersilos (Fig. 4 - 1> wird die Belüftung mit einer Vorwärmung bis auf 260 C zugeschaltet. Die Belüftung erfolgt ebenfalls über Belüftungsrippen wie beim Vorrotte-Silo.
Nach einer Rottezeit von ca. 24 Stunden wird das Silo durch das Öffnen des trichterförmigen Senkbodens entleert und das Rottegut rutscht, unter gleichzeitigem Mischen des übereinanderfallenden Rottegutes, in das nächstfolgende Trichtersilo (Fig. 5 - 2) ab. In diesem Trichter erfolgt ebenfalls die Belüftung des Rottegutes über die Belüftungsrippen mit einer Vorwärmetemperatur der Luft bis auf 26° C.
Durch die Messung der Abluft nach dem noch vorhandenen Sauerstoffgehalt wird die Einblasmenge der Luft und die Luftgeschwindigkeit reguliert. Gleichzeitig wird der Wassergehalt laufend überwacht.
und durch die Zugabe von Faul- oder Frischwasser auf etwa 55 % konstant gehalten.
In diesem Silotrichter (Fig. 5 - 2) wird die mesophile Phase der Verrottung mit einer mittleren Temperatur des Rottegutes von 300 C eingeleitet.
Wenn das Rottegut aus dem Trichtersilo in das nächstfolgende Silo abgerutscht ist, wird der trichterförmige Senkbod en wieder geschlossen und das Vorroftegut nach dem Verfahrensteil 1 bis 7 wieder durchgeführt.
Das Rottegut aus dem Trichtersilo (Fig. 6 - 2) wird nach ca.
24 Stunden in das Trichtersilo (Fig. 6 - 3) abgegeben. Danach wird der trichterförmige Senkboden wieder geschlossen und das Rottegut aus dem Trichtersilo (Fig. 6 - 2) eingebracht.
In dem Trichtersilo (Fig. 6 - 3) wird die Belüftung bis auf eine Vorwärmung von 31° C angehoben, damit die gewünschte mesophile Phase mit einer Temperatur von rd. 37° C thermisch gestützt wird.
Die vorgewärmte Luft wird über einen Thermostatregler auf 380 C reguliert, damit die gewünschte Temperatur des Rottegutes mit ca. 380 C erhalten bleibt. Außerdem wird der Feuchtigkeitsgehalt von ca. 55 % konstant gehalten.
Aus dem Trichtersilo (Fig. 7 - 3) wird das Rottegut nach Ablauf von ca. 24 Stunden in den darunterliegenden Trichtersilo (Fig. 7 - 4) geleitet. Hier wird die gewünschte thermophile Phase erreicht. Durch die erneute Durchmischung beim Abrutschen des Rottegutes tritt im Silotrichter (Fig 7 - 4j eine Temperaturerhöhung ein, die durch die hier eingeleitete, bis auf 37 C vorgewärmte Luft gestützt und auf eine Temperatur von U gehalten wird. Die thermische Steuerung erfolgt wie beim Silotrichter (Fig. 7 - 3). Eine Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalten und dessen Regulierung auf 55 o bleibt erhalten.
Nach Ablauf von weiteren 24 Stunden wird das Rottegut aus dem Silotrichter Fig. 8 - 43 in den Silotrichter (Fig. 8 - 5) zum Abrutschen gebracht. Dieser Silotrichter bleibt der Hygienisierung vorbehalten.
Das eingeleitete Rottegut hat durch die Selbsterwärmung der therm Opilen Bakterien und durch die Temperaturstützung, bis auf eine Lufttemperatur von 37° C, eine Temperatur von ca. 57° C erreicht.
Durch eine gesteuerte Zusatzerwärmung bis auf 70° bis 75 C wird die Hygienisierung des Rottegutes durchgeführt.
Wenn nach Ablauf von 24 Stunden dieses Rottegut (Fig. 9) abgelassen wird, ist dieses Material als Frischkompost zu bezeichnen und bedarf der Nachreife.
Über das Förderband (Fig. 1 und Fig. 2 - h) wird der Frischkompost in das Vorrotte-Silo (Fig. 1 und Fig. 2 - c) zurückgegeben.
Mit dem Druckluftförderer (Fig. 2 - f) wird ca. 80 % des Rottegutes in das Nachrotte-Silo gefördert. Dem Rottegut wird zur Nachrottung 25 kg Kalkstickstoff cbm Rottegut zugegeben.
Im Nachrotte-Silo wird über die Belüftungsrippen nicht erwärmte Frischluft eingeleitet, die das Rottegut soweit mit Sauerstoff versorgt, daß ein Abklingen der bakteriellen Aktivität möglich ist, um einen Abfall in den anaeroben Bereich zu vermeiden.
Nach einer Aufenthaltszeit von 8 - 10 Tagen ist das Rottegut soweit stabilisiert, daß ein Reifekompost über dem trichterförmigen Senkboden und den geschieberten Austragsöffnungen abgezogen werden kann.
Die Nachreife kann ebenfalls in sogenannten Belüftungscontainern erfolgen. Die Anordnung ist aus Fig. 3 zu ersehen.
Über das Förderband (Fig. 1 und Fig. 2 - h) wird der Frischkompost aus dem Trichtersilo (Fig. 9 - 5) in das Rührwerk zurückgegeben.
Nachdem ca. 80 % des Frischkompostes zusammen mit 25 kg Kalkstickstoff/cbm Rottegut in das Nachrotte-Silo gegeben wurde, wird den verbleibenden 20 % des Frischkompostes entwässerter Klärschlamm und eine vorbestimmte, jedoch etwas geringere Menge des Kohlenstoffträgers zugeführt und gemischt.
Die Belüftungs- und Mischdauer sowie die Umlaufgeschwindigkeit des Rührwerkes wird, wie schon an anderer Stelle dargelegt, beibehalten.
Der Verfahrensablauf kann je nach Schlammart und der damit verbundenen bakteriellen Aktivität, auf eine Aufenthaltsdauer von 12 Stunden je Silotrichter beschleunigt werden. Die Steuerung der vorgewärmten Luft und die laufende Befeuchtung zur Einhaltung eines konstanten Feacltigkeitsgehaltes von ca. 55 % wird ebenfalls beibehalten.
Nach der Entnahme des Frischkompostes aus dem Silotrichter (Fig. 9 - 5) und der Zuführung von 80 % des Rottegutes in das Nachrotte-Silo kann hier die Nachreife nicht wesentlich beschleunigt werden.
Die Nachreifezeit beträgt mindestens 8 Tage und wird etwas von der Temperatur der eingebrachten Frischluft beeinflußt.
Steht am Standort der Abwasserreinigungs- und Klärschlamm-Kompostierungsanlage genügend Gelände zur Verfügung, so kann die Nachrotte auch in Belüftungseontainern durchgeführt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern, dadurch gekennzeichnet, daß der Klärschlamm zusammen mit den in vorbestimmten Anteilen zugesetzten Kohlenstoffträgern in einem Vorrotte-Silo gemischt und vorbelüftet wird, wobei die Masse in einer längeren VerureilzeitJ vornehmlich von ca. 24 Stunden in Vorrotte-Silo verbleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rottegut mit Hilfe von Druckluft in den oberen Silotrichter gefördert und in diesem kontinuierlich zwischen 12 und 24 Stunden über Belüftungsrippen mit Hilfe von auf 260 C vorgewärmter Luft belüftet - wird.

3. Verfahren zur stufenweise ablaufenden Verrottung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der mesophilen Verrottungsphase im Silotrichter (Fig. 5 - 2) auf etwa 26° C vorgewärmte Luft durch Belüftungsrippen eingeführt und durch eine geeignete Steuerungsvorrichtung konstant gehalten wird, wobei der Feuchtigkeitsgehalt konstant auf 55 % gehalten und der Weise eingeregelt wird, daß z. B. über eine an der Trichterunterkante des darüberliegenden Trichters angeordnete Ringleitung bei Bedarf in vorbestimmter Menge Schlamm oder Frischwasser zugegeben wird.

4. Verfahren zur stufenweise ablaufenden Verrottung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Silotrichter (Fig. 6 - 3) auf 31° C vorgewärmte Luft durch Belüftungsrippen eingeführt und mit Hilfe einer Steuerungsvorrichtung auf dieser Temperatur gehalten wird.

5. Verfahren zur stufenweise ablaufenden Verrottung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,' daß bis auf 370 C vorgewärmte Luft durch die Belüftungsrippen in den Silotrichter eingeleitet und mit Hilfe einer Steuereinrichtung konstant auf einer Rotteguttemperatur von ca. 550 C gehalten wird.

6. Verfahren zur stufenweise ablaufenden Verrottung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bis auf 57° C vorgewärmte Luft mit Hilfe von Steuerungseinrichtungen im Silotrichter (Fig. 8 - 5) auf einer Rottetemperatur zwischen 700 und 75 C gehalten wird, wobei in diesem Falle im Silotrichter eine Hygienisierung des Rottegutes durchgeführt wird.

7. Verfahren zur Nachverrottung des zu behandelnden Gutes nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 80 % des Rottegutes unter Zusatz von 25 kg Kalkstickstoff auf den cbm Rottegut über das Vorrottesilo in das Nachrottesilo oder die Belüftungscontainer pneumatisch gefördert und dort ca. 8 bis 10 Tage mit nicht vorgewärmter Frischluft nachbelüftet wird.