DE4417012A1 - Verfahren zum Aufbereiten von Klärschlamm und Verwendung des Endprodukts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Klärschlamm durch Mineralisierung und Hygienisierung zur Erzeugung eines bindigen erdstoffähnlichen Produkts und Verwendung des Endprodukts.

Es war bereits bekannt, Flugasche, insbesondere aus Braunkohlekraftwerken, durch Mischen mit Wasser und Einbringen von Energie durch Schütteln oder Rütteln steinhart und wasserundurchlässig zu machen. Auf diese Weise gelang es, Asche schadlos, d. h. gegen unerwünschtes Herauslösen schädlicher Substanzen, wie Sulfate, durch Regenwasser gesichert zu deponieren (DE 29 25 882). Dabei wurde auch schon daran gedacht, Abfallstoffe, wie Klärschlamm, in die erhärtende Asche einzubinden, damit auch der Schlamm wie die Asche schadlos deponiert werden konnte (DE 30 44 436).

Der nach diesem bekannten Verfahren mit Kalk stabilisierte Klärschlamm wird vorwiegend auf Deponien direkt abgelagert. Die mechanische Scherfestigkeit der abgelagerten Schlämme ist gering und nimmt außerdem mit fortschreitender Dauer der Deponierung kontinuierlich ab. Unter ungünstigen Voraussetzungen kann ein völliger Festigkeitsverlust eintreten.

Bekannt und angewandt wird auch das Verfahren zur Stabilisierung von Klärschlamm (DIN 4045). Durch Zugabe von Kalk oder anderen mineralischen Bestandteilen wird eine weitgehende Verringerung von geruchsbildenden Inhaltsstoffen, die Reduzierung organischer Schlammbestandteile sowie die Erhöhung der Flügelscherfestigkeit angestrebt.

Diese Verfahren finden insbesondere Anwendung, wenn der Klärschlamm deponiert werden soll. Der große Nachteil dieser Verfahren besteht in der Aufrechterhaltung der biologischen Aktivität. Dadurch tritt eine Veränderung der Stoffparameter ein und die abgelagerten Klärschlämme verlieren ihre Festigkeit. Die undrainierte Scherfestigkeit im Deponiekörper sinkt ("Nürnberger Deponieseminar", 1993).

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, aus Braunkohlenfilteraschen, Zuschlagstoffen und entwässertem Klärschlamm einen Baustoff zu erzeugen, der nutzbringend eingesetzt werden kann.

Es wurde gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe durch intensive Durchmischung von hochaktiven Flugaschen und entwässertem Klärschlamm lösen läßt. Das Mischprodukt wird durch ein sehr hohes Wasserspeichervermögen charakterisiert. Die Wassersättigung wird bei w < 140% erreicht. Eine Austrocknung bis auf Wassergehalte unter 47% führt zu keinen Schrumpfungen oder durchgehenden Rissen. In einer eingebauten, abgetrockneten Abdeckung des Mischproduktes können ca. 500 l/m³ gespeichert werden. Die Durchsickerung läßt sich dadurch auf niedrigste Werte einstellen.

Das Mischprodukt liegt nach dem Mischprozeß als schüttfähiges, krümeliges Material vor. Bei entsprechendem Wassergehalt wird eine gute Verdichtungsfähigkeit erreicht. Es läßt sich eine undrainierte Scherfestigkeit von über 140 kN/m², ein Verformungsmodul größer 35 MN/m², ein Winkel der inneren Reibung von 32 und eine Kohäsion von 60 kN/m² erreichen. Das verdichtete Material zeigt elastisches Verhalten. Die bodenmechanischen Kennwerte sind vom Einbauwassergehalt, Verdichtungsverfahren und der Zusammensetzung der Mischung abhängig. Sie können an die geforderten Bedingungen angepaßt werden.

Eine intensive Durchmischung, insbesondere im Wirbelbett, des entwässerten Klärschlamms (Trockensubstanzgehalt zwischen 20 und 35%) mit einem sehr hohen Anteil (größer 60% bezogen auf die Trockensubstanz des Gemisches) hochaktiver Braunkohlenverbrennungsflugaschen, z. B. Braunkohle aus dem mitteldeutschen Raum, westelbisch, führt zu einer Eigenschaft des Mischproduktes, die sich grundsätzlich von den bisher bekannten Mischprodukten unterscheidet.

Die Besonderheiten bestehen im folgenden:

• 1. Die schnelle Reaktion mit den Braunkohlenflugaschen führt im Mischprodukt zu einer Hygienisierung des Klärschlamms.
• 2. Der sich einstellende hohe pH-Wert (< 11) führt zur biologischen Inertisierung. Über längere Zeiträume wurden kaum aerobe und anaerobe Prozesse beobachtet.
• 3. Im Mischprodukt bilden sich Ettringit, Gehlenit, Calcit und andere Alumosilikate und es entsteht eine Struktur, die eine gute Verdichtungsfähigkeit ermöglicht und günstige bodenmechanische Kennwerte sichert.
• 4. Die Mineralisierung im Mikrobereich führt zur Umbildung der organischen Schlämme, die anderenfalls nur in sehr großen Zeiträumen abläuft.

Das Mischprodukt ermöglicht auch den Aufbau von Abdeckungen mit sehr kleinem Durchlässigkeitsbeiwert. Der optimale Einbauwassergehalt sowie der lagenweise Auftrag mit anschließender Verdichtung durch eine Stampffußwalze führt zu k-Werten von 10^-8 bis 10^-10 m/s. Durch Zumischung von Gelbildnern (einige Prozent Gewichtsanteil) läßt sich stabil der von der TA Siedlungsabfall geforderte k-Wert für Oberflächensysteme von k < 5×10^-10 m/s erreichen.

Die organischen Bestandteile des Klärschlamms in dem Mischprodukt werden durch den stabilen hohen pH-Wert zwischen 11 bis 12 inertisiert. Biologische Umwandlungsprozesse konnten bisher nicht beobachtet werden.

Das Langzeitverhalten der Abdeckschicht bei Eintrag sauren Niederschlages wurde durch Aufnahme der Titrationskurve modelliert. Die Neutralisation einer 1 m Abdeckschicht erfordert große Zeiträume.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Mischproduktes erweist sich bei seiner Verwendung als Abdeckmaterial für Deponien und Altlasten. Dadurch werden die beiden Reststoffe Braunkohlenflugasche und Klärschlamm kostengünstig verwertet.

Claims (10)

1. Verfahren zur Mineralisierung und Hygienisierung von entwässertem Klärschlamm und Erzeugung eines bindigen, erdstoffähnlichen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Intensivmischer der entwässerte Klärschlamm zerteilt und mit hochaktiven Flugaschen gemischt und nach Auftrag auf die Altlast oder den Müllkörper verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von kalkreicher, basisch und hydraulisch aktiver Braunkohlenfilterasche aus dem mitteldeutschen Raum (westelbisch).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zugemischte Anteil von Braunkohlenfilterasche langzeitlich einen pH-Wert in dem Mischprodukt von größer 11 absichert und das Produkt biologisch inertisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Zwischenabdeckung aufgebrachte Material mit einer Stampffußwalze soweit verdichtet wird, daß die erforderliche undrainierte Scherfestigkeit und Kohäsion für die Zwischenabdeckung vorliegt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versickerungsrate der Niederschläge so weit reduziert wird, daß das eindringende Niederschlagswasser für die anaeroben Prozesse verbraucht wird und keine Sickerwasserneubildung auftritt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den hochaktiven Braunkohlenfilteraschen alumosilikatische, puzzolanische Filteraschen oder Schlacken zugemischt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Wasserdurchlässigkeit den verfestigten Gemischen Gelbildner zugegeben werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abdeckung durchdringende Niederschlagswasser leicht lösliche organische Substanzen austrägt, die zur Beschleunigung der anaeroben Umsetzprozesse in dem abgedeckten Müllkörper beitragen und die Altlast damit schneller in einen inerten Zustand übergeht

9. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung zur Begründung mit Flachwurzlern mit einigen cm Mutterboden abgedeckt wird oder spezielle Pflanzen direkt auf dem Mischprodukt ausgesät werden.

10. Verwendung eines nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellten erdstoffähnlichen Produktes als Material für die Zwischenabdeckung von Altlasten oder Müllkörpern.