DE2318978A1 - Compost prepn from sewage sludge - using reactor with controlled air inlet - Google Patents

Abstract

A thermally insulated aeration reactor is loaded continuously at the top with sludge mixed with an org. carbonaceous support such as peat, sawdust and straw as well as bentonite flour. Air is introduced by a blower and is enriched with oxygen from a recipient; the mixt. is blown through fine nozzles into the mass of matl., which is kept moist by a water-dripping system. The reactor is kept full, decomposed matl. being drawn off at the bottom to balance new matl. added at the top. Probes sample the air mixt. at a number of points and its oxygen or CO2 content is shown on a recorder. Temp. probes likewise record the temp. at different levels in the reactor. These readings jointly serve to control the decompsn. process through adjustments to the air inlet. The bentonite is added at the rate of 7.5-12.5 kg/m3 of sludge; it exchanges its calcium ions for the unwanted sodium and heavy metal ions. Its silicon cpds. also form insoluble complexes during the decompsn. process; these act as soil improvers.

Description

Translated fromGerman

Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm durch einen über die Luftzufuhrsteuerbaren Rotteprozeß (Zusatz zu Patent ........ (Patentanmeldg. P 22 53 009.2))Das Hauptpatent ........ (Patentanmeldung P 22 53 009.2) betrifft ein Verfahrenzum Kompostieren von Klärschlamm durch einen über die Luftzufuhr steuerbaren Rotteprozeß,bei dem Klärschlamm mit einem organischen Kohlenstoffträger vermischt und in einenBelüftungsreaktor eingeführt wird, und bei dem der für den Rotteprozeß erforderlicheLuftsauerstoff, dem reiner Sauerstoff zudosiert wird, von der Sohle des Belüftungsreaktorsher in diesen ebenfalls kontinuierlich im Gegenstromverfahren derarteingeführt wird, daß im Belüftungsreaktor unterschiedliche Temperatur- und O2-Zonenentstehen, von denen die Zone höchster Temperatur sich im oberen Drittel und dieZone niedrigster Temperatur sich äm Auslaß und die Zone höchsten Sauerstoffgehaltessich an der Sohle und die Zone niedrigsten Sauerstoffgehaltes sich in der oberstenSchicht des Belüftungsreaktors befindet.Method of composting sewage sludge by an air supplycontrollable rotting process (addendum to patent ........ (patent application P 22 53 009.2))The main patent ........ (patent application P 22 53 009.2) relates to a processfor composting sewage sludge through a rotting process that can be controlled via the air supply,in the sewage sludge mixed with an organic carbon carrier and in aAeration reactor is introduced, and in which the necessary for the rotting processAtmospheric oxygen, to which pure oxygen is added, from the bottom of the aeration reactorforth in these also continuouslyin the countercurrent process like thatis introduced that different temperature and O2 zones in the aeration reactorarise, of which the zone of highest temperature is in the upper third and theThe zone of lowest temperature is at the outlet and the zone of highest oxygen contenton the sole and the zone with the lowest oxygen content in the uppermostLayer of the ventilation reactor is located.

In Klärschlamm sind jedoch Na-Ionen und Schwermetall-Ionen stark vertreten,die auf diese Weise über den Kompost dem biologischen Kreislauf wieder zugeführtwerden, wo sie in pflanzlichen und tierischen Organismen akkumulieren.In sewage sludge, however, Na ions and heavy metal ions are strongly represented,which in this way are fed back into the biological cycle via the compostwhere they accumulate in plant and animal organisms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatentdahingehend zu verbessern, daß der den Belüftungsreaktor verlassende Kompost kleinereMengen an Schwermetall-Ionen sowie weniger Natriumanteile als bisher enthält.The invention is based on the object of the method according to the main patentto the effect that the compost leaving the aeration reactor is smallerContains quantities of heavy metal ions and less sodium than before.

Diese Aufgabe ist gemäß- der Erfindung dadurch geldst, daß dem Klärschlammals weiteres Zuschlagmittel Bentonitmehl zugefügt wird.According to the invention, this object is achieved in that the sewage sludgeBentonite flour is added as a further aggregate.

Vorzugsweise werden dem Klärschlamm pro m3 etwa 7,5 - 12,5 kg Bentonitmehlzugefügt.Preferably about 7.5 - 12.5 kg bentonite flour per m3 are added to the sewage sludgeadded.

Bentonit ist ein Tonmineral mit sehr starkem Quellungs- und Adsorptionsvermögen,dessen Hauptbestandteile das Mineral Montmorilonit bildet. Es hat die Eigenschaft,daß die in ihm gebundenen Ca-Ionen austauschbar sind gegen die im Klärschlamm starkvertretenen Na-Ionen oder Schwermetall-Ionen, die beispielsweise auch über das Streusalzin den Boden, in da-s Wasser und damit in den Roh abfall gelangen.Bentonite is a clay mineral with a very strong swelling and adsorption capacity,the main component of which is the mineral montmorilonite. It has the propertythat the Ca ions bound in it are strongly exchangeable for those in sewage sludgerepresented Na ions or heavy metal ions, which for example also over the road saltget into the ground, into the water and thus into the raw waste.

Darüber hinaus enthält Bentonit Silizium-Verbindungen; diese bildenz.B. mit dem Natrium aus dem in den 'Kl'är': ) gelangten schlammStreusalzKomplexe, so daß diese in der Rotte wasseIEhöslich werden. Ähnliches gilt auch fürdie Schwermetall-Ioden. Die Beimischung von Bentonitmehl zum Klärschlamm vor demDurchlaufen des Belüftungsreaktors zeigt also überaus positive Wirkung bei der Kompostierung,so daß der durch den Rotteprozeß gewonnene Kompost im gewünschten Umfange frei vonNatrium- und Schwermetall-Ionen ist. Ein solcher Kompost enthält aufgrund der Ton-Humus-Komplexeneben den Hauptnährstoffen und Mikro-Nährstoffen auch eine Vielzahl von organischenVerbindungen und Mikroorganismen und hilft also mit, das biologische Gleichgewichtdes mit dem Kompost versorgten Bodens wieder herzustellen. Die Ton-Humus-Komplexespeichern darüber hinaus die-unentbehrliche Feuchtigkeit infolge der innerkristallinenQuellfähigkeit der Montmorilonit-Kristalle und verleihen dem so versorgten Bodendie vorteilhafte Krümelstruktur.In addition, bentonite contains silicon compounds; these forme.g. with the sodium from the sludge that got into the 'Kl'är':)Road saltComplexes so that they become water-soluble in the rot. The same applies tothe heavy metal iodine. The admixture of bentonite flour to the sewage sludge beforePassing through the aeration reactor shows an extremely positive effect on composting,so that the compost obtained by the rotting process is free of to the desired extentIs sodium and heavy metal ions. Such a compost contains, due to the clay-humus complexesin addition to the main nutrients and micro-nutrients, there are also a large number of organic onesCompounds and microorganisms and thus helps with the biological balanceto restore the soil supplied with the compost. The clay-humus complexesThey also store the indispensable moisture due to the inner crystallineThe ability of the montmorilonite crystals to swell and give the soil thus suppliedthe advantageous crumb structure.

Durch die Versetzung des Klärschlammes herkömmlicher Struktur mitorganischen Kohlestoffträgern gelingt es, diesen zu belüften und durch Zugabe vonreinem Sauerstoff die verschiedenartig Sauerstoff benötigenden Bakterien günstigzu beeinflussen, so daß ein vollkommen aerober Rotteprozeß einsetzt, wobei durchdas zugefügte Bentonit der Anteil an Natrium-und Schwermetall-Ionen in großem Ausmaßeverringert wird.By moving the sewage sludge with a conventional structureorganic carbon carriers manage to ventilate them and by addingpure oxygen, the bacteria, which need various types of oxygen, are cheapto influence, so that a completely aerobic rotting process begins, whereby throughthe added bentonite the proportion of sodium and heavy metal ions to a large extentis decreased.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht, wie dieZeichnung mehr oder minder schematisch zeigt, aus einem wärmeisolierten Belüftungsreaktor1, der über eine Einbringvorrichtung 2 mit einem organischen Kohlenstoffträger,wie beispielsweise Torf, Sägemehl, Stroh oder Rückgut, sowie mit Bentonitmehl versetztemKlärschlamm kontinuierlich beschickt wird. Pro m3 Klärschlamm werden etwa 7,5 bis12,5 kg Bentonitmehl zugeführt und mit dem Klärschlamm vor dessen Einbringen inden- Reaktor vermischt. über eine Ausbringvorrichtung 3 an der Sohle des Belüftungsreaktorswirddas. verrottete Material ausgebracht und in an sich bekannterWeise weiter verarbeitet.There is a device for carrying out the method, such as theDrawing shows more or less schematically, from a thermally insulated ventilation reactor1, which via an introduction device 2 with an organic carbon carrier,such as peat, sawdust, straw or returned material, as well as mixed with bentonite flourSewage sludge is fed continuously. Per m3 of sewage sludge, about 7.5 to12.5 kg of bentonite flour are fed in and mixed with the sewage sludge before it is introduced intothe reactor mixed. via a discharge device 3 on the bottom of the aeration reactorwillthe. rotten material brought out and known in itselfWay further processed.

Das eingebrachte Materialhaufwerk durchwandert also in Richtung desPfeiles 4 den Belüftungsreaktor 1 und umfaßt aufgrund der Tätigkeit der Mikroorganismenverschiedene Temperatur- und 02-Gehalt-Zonen.The heap of material introduced migrates through in the direction of theArrow 4 the aeration reactor 1 and includes due to the activity of the microorganismsdifferent temperature and O2 content zones.

Über ein Gebläse 5 wird Luftsauerstoff angesaugt und mit reinem Sauerstoff,der beispielsweise einem Behälter 15 entnommen wird, angereichert. Der angereicherteLuftsauerstoff wird über ein feinblasiges Düsensystem 6 von unten her in Richtungder Pfeile 8 im Gegenstromverfahren durch den Belüftungsreaktor geblasen.Atmospheric oxygen is sucked in via a fan 5 and mixed with pure oxygen,which is taken from a container 15, for example, is enriched. The enrichedAtmospheric oxygen is fed through a fine-bubble nozzle system 6 from below in the directionthe arrows 8 blown in the countercurrent process through the aeration reactor.

Über eine Berieselungsanlage 1o. kann das Materialhaufwerk 3O im gewünschtenAusmaße befeuchtet werden.Via a sprinkler system 1o. can the pile of material 3O in the desiredExtensions to be moistened.

über Sonden 11,12 und 13 werden aus drei verschiedenen Zonen des vomBelüftungsreaktor umschlossenen Materialhaufwerks Luftgemischproben entnommen undderen °2- oder CO2-Gehalt mittels eines Schreibers 14 aufgezeichnet. Schließlichsind im Belüftungsreaktor Temperaturmeßsonden 15 bis 2O vorgesehen, deren Meßergebnisseebenfalls über einen Schreiber 21 aufgezeichnet werden. Diese Messungen dienen derÜberwachung des Rotteprozesses und der Steuerung der Luftzufuhr.Via probes 11, 12 and 13 are from three different zones of theAir mixture samples were taken and air mixture samples were taken from the aeration reactortheir ° 2 or CO2 content recorded by means of a recorder 14. In the endtemperature measuring probes 15 to 20 are provided in the ventilation reactor, their measurement resultscan also be recorded via a recorder 21. These measurements are used toMonitoring of the rotting process and control of the air supply.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird der strukturell verbesserteund mit Bentonitmehl versetzte Klärschlamm in den Belüftungsreaktor kontinuierlicheingebracht. Der Belüftungsreaktor ist während des Rotteprozesses immer total gefüllt.Unten, d.h. an der Sohle des Belüftungsreaktors wird soviel Material abgezogen,wie oben nachgefüllt worden ist; die Beschickung des Belüftungsreaktors erfolgtalso kontinuierlich von oben, die Entnahme des gerotteten Materials auf der Sohleädiquat der Zugabemenge.As can be seen from the foregoing, the structurally improved oneand sewage sludge mixed with bentonite flour in the aeration reactor continuouslybrought in. The aeration reactor is always completely filled during the rotting process.At the bottom, i.e. at the bottom of the aeration reactor, so much material is withdrawn,as has been refilled above; the aeration reactor is chargedso continuously from above, the removal of the rotted material on the soleädiquat the amount added.

Während dieses kontinuierlichen Durchlauf-Prozesses wird der gesamtefür den Rotteprozeß erforderliche Luftsauerstoff, dem etwa 5 bis 20 X reiner Sauerstoffzudosiert wird, von der Sohle her in den Belüftungsreaktor im Gegenstromverfahrenebenfalls kontinuierlich eingeführt. Obwohl der strukturverbesserte Klärschlammden Belüftungsreaktor kontinuierlich durchläuft und im Gegenstromverfahren mit denmit reinem Sauerstoff angereicherten Luftsauerstoff ebenso kontinuierlich belüftetwird, werden in dem Belüftungsreaktor verschiedene durch die Sauerstoffzufuhr steuerbareTemperatur- und 02-Gehalt-Zonen erzielt, die von spezifischen Mikro-Organismen-Stämmenbesetzt werden. Hierdurch wird eine Trennung des mikrobiologischen Abbaus in verschiedeneSchichten erzielt, was zu einer Optimierung des Rotteprozesses führt. Es kann daherdie biologische Aktivität durch Messungen des 02 oder C02-Gehaltes und der Temperaturenin den verschiedenen Schichten des Materialhaufwerkes bestimmt werden, nach dersich wiederum die Höhe der Anreichung des Luftsauerstoffes mit Sauerstoff und dieBelüftung richtet. So entsteht beispielsweise indem oberen Drittel des Belüftungsreaktorseine sog.During this continuous process, the entireAtmospheric oxygen required for the rotting process, which is about 5 to 20% pure oxygenis metered in from the bottom into the aeration reactor in a countercurrent processalso introduced continuously. Although the structure-improved sewage sludgeruns continuously through the aeration reactor and in countercurrent with thealso continuously ventilated with pure oxygen enriched atmospheric oxygenvarious are controllable by the oxygen supply in the aeration reactorTemperature and O2 content zones achieved by specific micro-organism strainsto be occupied. This results in a separation of the microbiological degradation into differentLayers achieved, which leads to an optimization of the rotting process. It can thereforethe biological activity by measuring the O2 or C02 content and the temperaturescan be determined in the various layers of the heap of material, after whichin turn the level of enrichment of atmospheric oxygen with oxygen and theVentilation sets up. This is created, for example, in the upper third of the aeration reactora so-called

Wärmestauzone mit etwa 70 bis 80° Celsius, Diese Temperaturzone kanndurch das kontinuierliche Gegenstrom-Belüftungsverfahren ziemlich exakt in einembestimmten oberen Bereich des Belüftungsreaktors gehalten werden. Hierbei ergibtsich, daß der in den Belüftungsreaktor oben aufgegebene Klärschlamm diese heißeSchicht zwangsläufig durchlaufen muß. Pathogene Keime im Klärschlamm werden dabeiabgetötet, so daß eine intensive Hygienisierung erfolgt. Das in den Belüftungsreaktoreingebrachte Material, das mit geeigneten Bakterien geimpft werden kann, muß nundiesen innerhalb von 14 bis 20 Tagen von oben nach unten langsam durchlaufen, esdurchwandert dabei verschiedene Temperaturzonen und damit auch Zonen mit verschiedenemO2-Gehalt. Die spezifischen Mikroorganismen häuten sich nun in den Zonen, in denensie ihre spezifischen Lebensbedingungen vorfinden und damit ihre optimale Tätigkeitentwickeln können. Trotz kontinuierlicher Arbeitsweise wird alsoeine völlige Verrottung und Hygienisierung des Klärschlammes sowie eine Verringerungdes Anteiles an Natrium- und Schwermetall-Ionen erreicht.Heat accumulation zone with about 70 to 80 ° Celsius, this temperature zone candue to the continuous countercurrent aeration process pretty exactly in onecertain upper area of the aeration reactor. This results inthat the sewage sludge fed into the aeration reactor above is called thisShift must necessarily go through. Pathogenic germs in the sewage sludge are therebykilled, so that intensive sanitation takes place. That in the aeration reactorintroduced material that can be inoculated with suitable bacteria must nowslowly go through it from top to bottom within 14 to 20 days, itwalks through different temperature zones and thus also zones with different thingsO2 content. The specific microorganisms now shed their skin in the zones in whichthey find their specific living conditions and thus their optimal activityto developcan. So, despite the continuous working methoda complete rotting and sanitization of the sewage sludge as well as a reductionthe proportion of sodium and heavy metal ions achieved.

Durch Steuerung der Luftzufuhr können die genannten-Zonen sowohl inbezug auf ihre Temperatur als auch auf ihre verschiedenen 02-Gehalte innerhalb desBelüftungsreaktors in gewissen Grenzen verschoben werden.By controlling the air supply, the named zones can be used both inwith regard to their temperature as well as their various O2 contents within theAeration reactor can be moved within certain limits.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims (2)

Translated fromGerman

Patentansprüche 1 Verfahren zum Kompostieren von Klärschlamm durcheinen über die Luftzufuhr steuerbaren Rotteprozeß, bei dem Klärschlamm mit einemorganischen Kohlenstoffträger vermischt und in einen Belüftungsreaktor eingeführtwird, und bei dem der für den Rotteprozeß erforderliche Luftsauerstoff, dem reinerSauerstoff zudosiert wird, von der Sohle des Belüftungsreaktors her in diesen ebenfallskontinuierlich im Gegenstromverfahren derart eingeführt wird, daß im Belüftungsreaktorunterschiedliche Temperatur- und O2-Zonen entstehen, von denen die Zone höchsterTemperatur sich im oberen Drittel und die Zone niedrigster Temperatur sich am Auslaßund die Zone höchsten Sauerstoffgehaltes sich an der Sohle und die Zone niedrigstenSauerstoffgehaltes sich in der obersten Schicht des Belüftungsreaktors befindet,nach Patent (Patentanmeldung P 22 53 009.2) dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß dem Klärschlamm als weiteres Zuschlagmittel Bentonitmehl zugefügt wird. Claims 1 method for composting sewage sludge bya rotting process that can be controlled via the air supply, in the sewage sludge with aorganic carbon carriers mixed and introduced into a venting reactorbecomes, and in which the atmospheric oxygen required for the rotting process, the purerOxygen is metered in, from the bottom of the aeration reactor into this as wellis introduced continuously in a countercurrent process in such a way that in the aeration reactordifferent temperature and O2 zones arise, of which the zone is the highestThe temperature is in the upper third and the zone of lowest temperature is at the outletand the zone of highest oxygen content is on the sole and the zone is lowestOxygen content is in the top layer of the aeration reactor,according to patent (patent application P 22 53 009.2) thereby g e k e n n -z e i c h n e tthat bentonite flour is added to the sewage sludge as a further aggregate.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß dem Klärschlamm pro m3 etwa 7,5 bis 12,5 kg Bentonitmehl zugefügt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e tthat about 7.5 to 12.5 kg of bentonite flour per m3 are added to the sewage sludge.L e e r s e i t eL e r s e i t e