DE3226798C2

DE3226798C2 - Verfahren zum Beseitigen und Verwerten von Abfallstoffen

Info

Publication number: DE3226798C2
Application number: DE19823226798
Authority: DE
Inventors: Willibald Juergens; Heinrich Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-17
Filing date: 1982-07-17
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2002-07-18
Also published as: DE3226798A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beseitigen und Verwerten von Abfallstoffen, wie Müll, Klärschlamm, landwirtschaftliche Abfälle und dergleichen, bei dem trockene Abfallstoffe von anorganischen Anteilen befreit, zerkleinert, mit Branntkalkzusatz hygenisiert, zu Brikett gepreßt und zur Energieumsetzung verbrannt werden.

Die Beseitigung von Abfallstoffen bereitet gegenwärtig viele Probleme. Für diesen Umstand ist einmal der zunehmende Anfall dieser Stoffe maßgebend und zum anderen die gegenwärtige Art der Beseitigung. Bisher war es üblich Abfallstoffe, insbesondere Müll, auf Deponien zu sammeln und abzulagern, aber vereinzelt wird der Müll auch in Müllverbrennungsanlagen verbrannt und zur Energieerzeugung benutzt oder in biologischen Verfahren zu Kunstdünger verarbeitet. Beide Verfahren sind aber umstritten.

Während die bisherigen Verfahren zur Müllbeseitigung zwar umstritten aber grundsätzlich möglich sind, bereitet das Beseitigen von Klärschlamm erheblich größere Probleme. Es ist zwar bekannt Klärschlamm im Meer zu verklappen oder als landwirtschaftliches Düngemittel zu benutzen; aber beide Methoden werden aufgrund neuester Forschungsergebnisse heftig angegriffen, und zwar weil die im Klärschlamm enthaltenen Schadstoffe in die Nahrungskette eindringen und so gesundheitliche Einflüsse für die betroffenen Menschen zur Folge haben können.

Wie aus der DE 30 10 269 A1 hervorgeht, ist es zur Beseitigung von Abfallstoffen wie Müll und Klärschlamm bekannt, diese Stoffe mit Kohle unter Zusatz von Kalk zur pH-Wert-Verschiebung zu vermischen und unter hohem Preßdruck und erhöhter Temperatur mindestens 30 Minuten zu halten. Ein aus reinen Abfallstoffen herstellbarer Brennstoff ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Weiterhin ist es aus der DE 27 26 832 A1 bekannt aus trockenem und zerkleinertem sowie von Schwerteilen und biologisch abbaubaren Anteilen befreitem Müll Fasermaterial herzustellen, das sich zur Produktion weiterverwendbarer Preßlinge eignet. Das Beseitigen von Müll und Klärschlamm ist daraus aber nicht bekannt.

Ferner ist es aus der DE 24 56 225 A1 bekannt künstlich härtbare Massen aus Abwasserschlamm, Kalk und Flugasche oder Erde herzustellen; aber eine Beseitigung von Müll und Klärschlamm ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Bekannt ist es weiterhin, und zwar aus "Aufbereitungstechnik" 5/75, Seite 231-236 Abgasreinigungsvorrichtungen in Abfallverbrennungsanlagen einzusetzen. Mit Abgasreinigungsvorrichtung allein ist aber eine sinnvolle Abfallbeseitigung nicht möglich.

Schließlich ist es aus der Zeitschrift Der Landkreis Nr. 8-9/77, Seiten 353-356 bekannt, Abfallstoffe wie Müll, Klärschlamm, landwirtschaftliche Abfälle durch Befreiung von anorganischen Anteilen aufzubereiten und das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas zu reinigen. Außerdem kann die bei der Verbrennung entstehende Wärmeenergie zu Heizzwecken, insbesondere als Fernwärme benutzt werden. Eine umweltfreundliche Beseitigung von Abfallstoffen ist damit aber noch nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde Abfallstoffe, wie Müll, Klärschlamm, landwirtschaftliche Abfälle und dergleichen in einem gemeinsamen Verwertungsprozeß umweltfreundlich zu beseitigen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch das nachfolgende Verfahren gelöst:

1. die von anorganischen Anteilen befreiten trockenen Abfallstoffe werden bis zur Fasergröße zerkleinert,
2. feuchte Abfallstoffe, wie Klärschlamm, werden vorentwässert,
3. die aufbereiteten trockenen und feuchten Abfallstoffe werden mit einem Branntkalkanteil von 3 bis 5% des Abfallgemisches angereichert und einem Intensivmischer zugeführt,
4. die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase werden in an sich bekannter Weise gereinigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil nicht nur Müll auf sinnvolle Art zu beseitigen, sondern auch feuch te Abfallstoffe wie Klärschlamm. Außerdem stehen durch diese Art der Abfallbeseitigung die vorhandenen Müllde ponien länger zur Verfügung, weil lediglich Abfallasche, und zwar in erheblich geringerem Prozentsatz, anfällt, die darüber hinaus auch noch im Straßenbau Verwendung fin den kann. Zwar ist es wie eingangs erwähnt bereits be kannt, Müll zu verbrennen, aber bei einer derartigen Ver brennung lassen sich feuchte Abfallstoffe nicht mitver brennen. Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der sinnvollen Beseitigung und Verwertung feuch ter Abfallstoffe, deren bisherige Beseitigung aufgrund neuester Erkenntnisse als nachteilig angesehen werden.

Das Herstellen der Briketts durch kontinuierliches Pressen hat den Vorteil, daß die verfaserten und mit feuchten An teilen gemischten Abfallstoffe durch den zugesetzten Brannt kalk abbinden. Der Branntkalk sorgt damit für die physika lische Stabilität und gleichzeitig für die Hygienisierung der geformten Briketts. Außerdem bindet der Branntkalk bei der Verbrennung dieser Briketts die in den Rauchgasen gegebenenfalls auftretenden Schadstoffe.

Die bei der erfindungsgemäßen Beseitigung der Abfallstoffe durch Verbrennung erzeugbare Energie kann auf vielfältige Weisen benutzt werden, wobei sich die Einspeisung der an fallenden Wärmeenergie in ein Fernwärmenetz besonders aus zeichnet. Es ergibt sich dabei die Möglichkeit Müll zu ei ner Kläranlage anzufahren und dort auf die erfindungsgemäße Art mit dem Klärschlamm zu verarbeiten. Die dabei anfal lende Wärme kann dann von dort einem Fernwärmenetz zuge führt werden. Außerdem kann das bei der Verbrennung durch die Rauchgaswäsche anfallende Kondensat dort aufbereitet werden, weil Kläranlagen in aller Regel mit den dafür not wendigen Einrichtungen versehen sind.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und Vor richtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Block schaltbildes,

Fig. 2 das Prinzip einer Brikettierpresse und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Mehrfachdüse.

Wie das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt, besteht das er findungsgemäße Verfahren aus einigen Verfahrensschritten. Trockene Abfallstoffe wie z. B. Müll werden bei 10 zur Ver fügung gestellt und in vier Stufen einer Zerkleinerungsan lage 11 verarbeitet. Die erste Stufe der Zerkleinerungsan lage 11 besteht dabei aus einem Shredder (Zerkleinerer) 12, dem ein Förderband 13 mit magnetischer Eisenabscheidung 14 folgt. Danach folgen zwei weitere als zweite und dritte Stufe im Zerkleinerungsfortgang eingesetzte Shredder 15, 16, denen eine Vibrationsrinne 17 mit Windsichtung zur Abschei dung anorganischer Abfälle 18 (Glas, Steine, Metalle) nach geordnet ist. Die Vibrationsrinne 17 ist dabei wie bekannt in der Lage, die anorganischen Abfälle aufgrund der unter schiedlichen spezifischen Gewichte von den organischen Ab fällen weitgehend abzuscheiden. Von der Vibrationsrinne 17 gelangen die trockenen und bereits in drei Shreddern 12,15, 16 zerkleinerten Abfälle zu einem vierten Zerkleinerer 19, der eine Feinzerkleinerung bis zur Fasergröße vornimmt. An schließend werden die in Fasergröße vorliegenden Abfall stoffe zu einem Silo 20 zur Speicherung transportiert.

Die Verarbeitung der verfaserten trockenen Abfallstoffe mit feuchten Abfallstoffen erfolgt in einem Intensivmischer 21, z. B. einem Trommelmischer. Dazu werden die bei 22 zur Verfügung gestellten feuchten Abfallstoffe, wie z. B. Klär schlamm, in einer Entwässerungsanlage 23 auf einen bestimm ten Prozentsatz vorentwässert, wobei der Prozentsatz der Vorentwässerung sich nach Menge und Feuchtigkeitsgrad der am Verarbeitungsstandort verfügbaren trockenen Abfallstoffe richtet und im statistischen Mittel etwa 50% bis 60% beträgt. Das Abfallgemisch wird anschließend im Intensiv mischer 21 mit einem angemessenen Prozentsatz den verfa serten Abfallstoffen zugemischt. Die Zumischung der vor entwässerten feuchten Abfallstoffe erfolgt dabei so, daß diese Stoffe komplett in das nachfolgend erzeugbare Bri kett Eingang finden. Gleichzeitig wird Branntkalk von ei nem Vorratsbehälter 24 dem Intensivmischer zugeführt, und zwar mit einem Prozentsatz von ca. 3% bis 5% des Abfall gemisches. Der Branntkalk dient zum einen der Hygienisie rung und zum anderen zum Abbinden der in einem nachfolgenden Preßvorgang zu erzeugenden Briketts. Eine weitere Auf gabe nimmt der Branntkalk bei der Verbrennung wahr, welche im weiteren Verlauf noch erläutert wird.

Nach hinreichender Vermischung der verfaserten und der feuchten Abfallstoffe mit dem Branntkalk wird das Abfall gemisch einer Brikettierpresse 25 zugeführt, deren Prin zip im Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 3 näher erläutert wird. In dieser Brikettierpresse 25 werden die gemischten Abfallstoffe in einem kontinuierlichen Preßvorgang zu Bri ketts geformt und mit nicht näher dargestellten Wechsel pritschen abtransportiert. Die so erzeugten ökologischen Briketts, kurz Ökobriketts, können unmittelbar verbrannt oder in einem Trocknungsvorgang 26 vorher auch getrocknet werden. Dieser Trocknungsvorgang läuft aber dann automa tisch ab, wenn die Briketts bis zur Verbrennung gelagert werden. In einem solchen Fall setzt zwangsläufig eine Luft trocknung ein. Bei dem kontinuierlichen Preßvorgang handelt es sich um einen Vorgang mit relativ langsamem Preßhub.

Die Verbrennung der erzeugten Ökobriketts kann durch Be schickung entsprechend ausgelegter Kesselanlagen 27 er folgen. Wie praktische Versuche es bestätigten, brennen die Ökobriketts wie Kohlebriketts, ohne besondere Proble me erkennen zu lassen. Die Verwertung 28 der dabei ent stehenden Wärmeenergie kann auf die verschiedensten Arten erfolgen, z. B. Heizung, Erzeugung elektrischer Energie usw., wobei die Speisung eines Fernwärmenetzes als besonders sinn voll gilt. Der bei der Verbrennung auftretende Ascheanfall 29 liegt bei etwa 25% des Brikettvolumens und bedeutet für die Deponien eine erheblich geringere Belastung. Außerdem läßt sich die Asche auch beim Straßenbau verwer ten, wodurch für die Deponien eine weitere Entlastung ein tritt. Vorhandene Deponien stehen daher wesentlich länger zur Verfügung.

Da die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase auch Schadstoffe aus den Abfallstoffen enthalten können, ist vorgesehen die Rauchgase einer Rauchgaswäsche 30 zu unter ziehen. Das dabei anfallende Warmwasser läßt sich über Wärmetauscher 31 verwerten, z. B. zum Heizen, während das bei der Rauchgaswäsche 30 anfallende Kondensat 32 aufge fangen und aufbereitet werden muß. Wie bei praktischen Ver suchen festgestellt, bereitet dieses Kondensat keine Auf bereitungsprobleme. Der den Ökobriketts zugesetzte Brannt kalk bindet dabei die in den Rauchgasen gegebenenfalls auf tretenden Schadstoffe (Gifte) und ermöglicht so auch eine hinreichende Trennung und Ausscheidung dieser Stoffe im Kondensat.

Zur Herstellung der Ökobriketts ist wie bereits erwähnt eine Brikettierpresse 25 erforderlich, deren Prinzip Fig. 2 zeigt. Die Briketts werden in einer Düse 35 geformt, die als Mehrfachdüse ausgebildet ist und wie Fig. 3 zeigt sechs Formkanäle 36 aufweist. Der Eingang und der Ausgang der Düse 35 ist dabei verjüngend bzw. zunehmend ausgebil det, während das Mittelteil Formkanäle 36 konstanter Ab messungen aufweist. Außerdem sind die Rippen zur Bildung der Formkanäle 36 nur etwa bis zur Hälfte im verjüngten Eingang der Düse 35 vorgesehen, wodurch ein für alle Form kanäle 36 gemeinsamer Stempel 37 bis dahin in die Düse eindringen kann. Vor der Düse 35 ist ein Trichter 38 an geordnet, durch welchen das Abfallgemisch zum Brikettieren zugeführt wird. Der Stempel 37 nimmt im ausgefahrenen Zu stand eine Position hinter dem Trichter 38, wie darge stellt, ein und ist an dieser Stelle mit Hilfe eines Füh rungselementes 40 geführt. Dieser Stempel 37 ist an sei nem anderen Ende mit einer Kolbenstange 42 eines hydrau lischen Stellgliedes 41 verbunden, das mit Hilfe eines Steuerventils 43 wahlweise an den Hochdruck P oder an den Rücklauf R eines hydraulischen Versorgungssystems schalt bar ist. Der Stempel 37 wird daher kontinuierlich je nach Schaltstellung des Steuerventils 43 hin- oder her bewegt und preßt beim Vorwärtshub des Stempels 37 das Ab fallgemisch durch die Formkanäle 36, während beim Rück wärtshub Raum für das Nachrücken des Abfallgemisches ge schaffen wird. Die durch die Formkanäle 36 gepreßten Ab fallstränge können beim Verlassen der Düse 35 auch mit einem nicht näher dargestellten Trennmesser auf bestimmte voreinstellbare Längen zugeschnitten werden, aber es ist auch möglich die durchgepreßten Abfallstränge durch ihr jeweiliges Gewicht abbrechen zu lassen und die so erzeug ten Ökobriketts mit Wechselpritschen abzutransportieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens ermöglichen es auf sinnvolle Weise, Abfallstoffe zu beseitigen und zu verwerten. Be sonders für kommunale Entsorgungsvorhaben ist diese Erfin dung von Bedeutung, weil sich hierdurch erhebliche Ein sparungen bei beabsichtigten Investitionen erzielen las sen. Außerdem ist die erfindungsgemäße Beseitigungsart umweltfreundlich, weil sich damit-auch feuchte Abfall stoffe wie Klärschlamm oder landwirtschaftliche Abfälle, z. B. Abfälle von Hühnermast- und Schlachtfarmen, sinn voll beseitigen lassen. Überschlagsrechnungen haben dabei ergeben, daß der durch die Verbrennung der Ökobriketts erzielbare Energiegewinn im Vergleich zu der im Herstel lungsverfahren aufzuwendenden Energie beachtlich ist und daher Preisvorteile bringt.

10 Müllzugang
11 Zerkleinerungsanlage
12 1. Shredder
13 Förderband
14 magnetische Eisenabscheidung
15 2. Shredder
16 3. Shredder
17 Vibrationsrinne
18 Abscheidung anorganischer Abfälle
19 Zerkleinerer
20 Silo
21 Intensivmischer
22 Zugang feuchter Abfallstoffe
23 Entwässerungsanlage
24 Vorratsbehälter für Branntkalk
25 Brikettierpresse
26 Trocknungsvorgang
27 Kesselanlage (Verbrennung)
28 Verwertung der Wärmeenergie
29 Ascheanfall
30 Rauchgaswäsche
31 Wärmetauscher
32 Kondensat
35 Düse
36 Formkanal
37 Stempel
38 Trichter
40 Führungselement
41 hydraulisches Stellglied
42 Kolbenstange
43 Steuerventil

Claims

1. Verfahren zum Beseitigen und Verwerten von Abfallstoffen, wie Müll, Klärschlamm, landwirtschaftliche Abfälle, bei dem trockene Abfallstoffe von anorganischen Anteilen befreit, zerkleinert, mit Branntkalkzusatz hygenisiert, zu Brikett gepreßt und zur Energieumsetzung verbrannt werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung der trockenen Abfallstoffe (10) in meh reren Stufen bis zur Fasergröße erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die auf etwa 40% Wasseranteil vorentwässerten feuchten Abfallstoffe (22), z. B. Klärschlamm, mit einem Prozentsatz von ungefähr 10% dem zerkleinerten Abfall stoff (10) zugemischt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbrennung (27) erzeug bare Wärmeenergie zu Heizzwecken vorzugsweise zur Versor gung eines Fernwärmenetzes benutzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase einer Rauchgaswäsche (30) unterzogen werden, wobei das erwärmte Wasser über Wärmetauscher (31) verwer tet und das anfallende Kondensat (32) aufgefangen und aufbereitet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ange lieferte trockene Abfallstoffe (Müll 10) in einem ersten Shredder (12) zerkleinert und anschließend über ein För derband (13) mit magnetischer Eisenabscheidung (14) einem zweiten und dritten Shredder (15, 16) zugeleitet sind und vom letzteren über eine Vibrationsrinne (17) zur Trennung anorganischer Abfälle (18) zu einem Zerkleinerer (19) zur Feinzerkleinerung gelangen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zerkleinerer (19) bis zur Fasergröße zerkleinerten Abfallstoffe (10) einem Silo (20) zugeleitet sind.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Abfallstoffe (10) vom Silo (20) einem Inten sivischer (21) vorzugsweise einem Trommelmischer zuge führt sind, dem gleichzeitig eine entsprechende Menge vor entwässerter Klärschlamm und/oder andere vorentwässerte feuchte Abfallstoffe (22) sowie der entsprechend bemessene Branntkalk (24) zugesetzt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im Intensivmischer (21) aufbereitete Abfallgemisch einer Bri kettierpresse (25) zugeführt wird, in welcher ein von einem hydraulischen Stellglied (41) antreibbarer Stempel (37) das Abfallgemisch kontinuierlich durch eine Düse (35) drückt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (35) als eine mehrere Formkanäle (36) aufweisende Mehrfachdüse ausgebildet ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinter der Düse (35) angeordnetes Trennmesser die durch die Düse (35) gedrückten Abfallstränge auf bestimmte ein stellbare Längen abschneidet.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Brikettierpresse (25) anfallenden Briketts mit Wechselpritschen abtransportiert werden und vor Verbren nung (27) gegebenenfalls einem Trocknungsvorgang (26) unterzogen werden.