DE19909328B4

DE19909328B4 - Abfallverwertungsverfahren

Info

Publication number: DE19909328B4
Application number: DE1999109328
Authority: DE
Inventors: Christian Widmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-03-04
Also published as: DE19909328A1

Abstract

Verfahren zur Verwertung von Abfall, wobei dieser einer Trennung unterzogen wird, bei der als Sekundärrohstoff verwendbare Bestandteile abgetrennt werden und eine verbleibende, einen vorbestimmten Partikeldurchmesser nicht überschreitende Fraktion (Feinkornfraktion) thermisch oder biologisch weiterbehandelt wird, gekennzeichnet durch die Schritte:
– Abtrennen von organischen Substanzen von der Fraktion mittels einer aeroben Hydrolyse wobei die Auswaschflüssigkeit und die Luft etwa im Gleichstrom im Reaktor (39) geführt sind und
– Kompaktieren der verbleibenden kohlenstoffreichen Fraktion zu einem Ersatzbrennstoff oder nichteluierbaren Körper.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Abfall gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen nach diesem Verfahren hergestellten Brennstoff.
Die Verwertung von Abfällen, wie beispielsweise Hausmüll, gewerblicher Müll, Biomüll etc. ist im Abfallgesetz vom Gesetzgeber vorgeschrieben und wenn immer möglich, einer Abfallentsorgung vorzuziehen. Das Abfallgesetz gilt prinzipiell für jeden Abfallbesitzer sowie für entsorgungspflichtige Körperschaften, wie beispielsweise Städte-Reinigungsbetriebe. Im Abfallgesetz und im Bundesimmissionsschutzgesetz ist geregelt, daß die Abfälle derart zu sammeln, transportieren, zwischenzulagern und zu behandeln sind, daß die Möglichkeiten der Abfallverwertung nicht behindert werden. Den Kommunen sind somit bei der Entsorgung von Siedlungsabfällen zur Verwertung rechtlich verpflichtet wenn immer dies wirtschaftlich zumutbar ist und die technische Möglichkeit besteht. Zur Erfüllung ihrer Verwertungspflicht stehen den Kommunen eine stoffliche oder eine energetische Verwertung zur Verfügung.
Unter stofflicher Verwertung versteht man auch die Aufbereitung des Abfalls zu einem sekundären Rohstoff, der dann energiewirtschaflich genutzt wird. D.h., man versteht unter der Herstellung des Ersatzbrennstoffes eine stoffliche Verwertung, die von der direkten Verbrennung des Abfalls zu unterscheiden ist.
Die derzeit am häufigsten angewandte Art der Abfallverwertung besteht darin, den Abfall direkt in thermischen Verbrennungsanlagen zu verbrennen. Die Verbrennung von Abfällen wird in der Regel als Umweltschutzmaßnahme vor der Ablagerung der Rückstände auf Deponien durchgeführt. Problematisch bei derartigen thermischen Verwertungen ist es jedoch, die vom Gesetzgeber vorbeschriebenen Grenzwerte insbesondere im Rauchgas einzuhalten, so daß erhebliche anlagentechnische Aufwendungen unternommen werden müssen, um die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen. Desweiteren entstehen die herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen öffentlich in der Diskussion, so daß in den Kommunen Bestrebungen vorhanden sind, den Abfall einer stofflichen Verwertung zuzuführen.

In der DE 196 48 731 A1 ist ein Abfallaufbereitungsverfahren beschrieben, bei dem organische Bestandteile einer Abfallfraktion in einem Perkolator ausgewaschen werden und der Rückstand nach einer Trocknung verbrannt wird. Die reine Perkolation hat sich jedoch als ungeeignet erwiesen, um die organischen Bestandteile im gewünschten Umfang abzubauen. Desweiteren wird der nach der Perkolation und Trocknung vorliegende Rückstand direkt in einer herkömmlichen Anlage verbrannt, so daß hinsichtlich der Abgase die gleichen Probleme wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik vorliegen.

In der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 198 07 539 A1 wird ein neuartiges Verfahren zur thermischen Behandlung von Abfällen beschrieben, bei dem aus den Abfällen eine heizwertreiche Fraktion durch mechanische und biologische Behandlung erhalten wird. Diese heizwertreiche Fraktion wird als Ersatzbrennstoff einer Verbrennung in einer Verbrennungs- oder Vergasungsanlage zugeführt, die in Energieverbund mit einer energieintensiven Anlage steht. Alternativ kann der Ersatzbrennstoff direkt in der energieintensiven Anlage eingesetzt werden.

Bei diesem in der DE 198 07 539 A1 beschriebenen Verfahren erfolgt die biologische Aufbereitung durch einen aeroben Abbau der Organik des aufbereiteten Abfalls.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorbeschriebene Verfahren derart weiterzubilden, daß der biologische Abbau der organischen Bestandteile des zu behandelnden Stoffgemisches bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand möglichst vollständig durchführbar ist. Desweiteren soll durch das Verfahren ein Feststoff erhalten werden, der sich durch einen hohen Heizwert und eine geringe Eluierbarkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen nach diesem Verfahren hergestellten, kompaktierten Feststoff gelöst.

Durch die Maßnahme, den mechanisch aufbereiteten Abfall einer aeroben Hydrolyse zuzuführen und den Austrag aus der aeroben Hydrolyse zu einem Festbrennstoff zu kompaktieren wird ein sekundärer Rohstoff hergestellt, der beispielsweise als Ersatzbrennstoff einsetzbar oder in einer Deponie gelagert werden kann. Die Ablagerung des Feststoffs auf der Deponie kann nach erfolgter mechanisch-biologischer Behandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Probleme und ohne langfristige ökologische Bedenken erfolgen, da der behandelte Restmüll weitgehend biologisch stabil ist, so daß sich kaum Deponiegase oder belastetes Sickerwasser bilden kann.

Die aerobe Hydrolyse ist per se bereits beispielsweise aus der WO 97/27158 A1 bekannt. Dabei wird das aufzubereitende Stoffgemisch in einem Reaktor mit Luft und einer Auswaschflüssigkeit (Wasser) beaufschlagt. Durch die Einwirkung des Luftsauerstoffes und die gleichzeitig eingestellte Feuchtigkeit erfolgt eine aerobe, thermophile Erwärmung des Stoffgemisches, so daß die Biozellen aufgebrochen und die freigesetzten organischen Substanzen durch die Waschflüssigkeit abtransportiert werden. In dem bekannten Reaktor wird das Stoffgemisch mittels eines Förder-/Rührwerks quer zur Luft und zur Auswaschflüssigkeit durch den Reaktor geführt.

Der Trockensubstanzanteil im aufbereiteten Abfall läßt sich weiter erhöhen, wenn die Kompaktierung mit einer Entwässerung der verbleibenden kohlenstoffreichen Fraktion einhergeht.

Die Weiterverarbeitung des Stoffgemisches sieht eine Trocknung des über die Hydrolyse biologisch stabilisierten Abfalls vor. Diese Trocknung kann mit minimalem energetischen Aufwand durch eine aerobe, thermophile Erwärmung des aufbereiteten Stoffgemisches erfolgen. Dazu kann das nach der Hydrolyse feucht vorliegende Stoffgemisch im Reaktor mit Reinluft beaufschlagt werden, so daß durch die resultierende aerobe Erwärmung Wasserdampf über die zugeführte Luft ausgetragen und somit der Trockensubstanzanteil des Stoffgemisches erhöht wird. Trocknung und Hydrolyse können selbstverständlich auch in zwei getrennten, hintereinander geschalteten Behältnissen durchgeführt werden.

Der Reaktor zur Durchführung der Hydrolyse hat einen besonders einfachen Aufbau, wenn das Stoffgemisch diesen geschichtet durchläuft und dabei geeignete Maßnahmen getroffen werden, um eine Kanal- oder Kaminbildung innerhalb des Haufwerkes zu verhindern, und Scherkräfte in das Stoffgemisch einzuleiten. Dies kann beispielsweise durch ein Rührwerk, durch impulsartiges oder periodisches Aufbringen von Kräften ins Haufwerk oder auf sonstige Weise erfolgen. Prinzipiell ist jeder an dem Stand der Technik bekannte Perkolator zur Durchführung einer aeroben Hydrolyse einsetzbar.

Die Energiebilanz des Systems läßt sich weiter verbessern, wenn die beladene Auswaschflüssigkeit einer Abwasserreinigungsanlage mit Biogasreaktor zugeführt wird, so daß die aus dem Biogas gewonnene Energie teilweise in den Pro zeß zurückgeführt werden kann. Bei entsprechender Prozeßführung ist das erfindungsgemäße Verfahren nahezu energieautark.

Die mechanische Aufbereitung des Abfalls schließt eine Siebung ein, bei der die üblicherlicherweise einen geringen Anteil an Organik enthaltende Grobfraktion unter Umgehung des Reaktors direkt der Kompaktierung zugeführt wird. Diese Grobfraktion benötigt erfindungsgemäß nicht notwendigerweise eine Trocknung durch thermophile Erwärmung oder auf sonstige Weise.

Die Kompaktierung des einer Hydrolyse unterzogenen und aerob getrockneten Abfalls schließt eine Brikettierung oder Pellettierung in einer Presse ein, so daß der Anteil an Trockensubstanz weiter erhöht werden kann. Bei der Brikettierung wird das Stoffgemisch nochmals erwärmt, so daß eine weitere Trocknung erfolgt. Desweiteren Verschmelzen die Kunststoffbestandteile beim Pelletieren/Brikettieren miteinander, so daß die Festigkeit des Formkörpers erhöht und die Eluierbarkeit verringert wird.

Der so erhaltene Ersatzbrennstoff ist nicht eluierbar, nicht atmungsaktiv und zeichnet sich durch einen hohen Heizwert aus. Dieser Ersatzbrennstoff kann beispielsweise einer Vergasung zugeführt werden. Das bei der Vergasung entstehende Gas, das etwa 1/3 des Heizwertes von Erdgas hat, kann anschließend energetisch oder stofflich verwertet werden. Verwertungen sind beispielsweise die Energiesubstitution in Kraftwerken und Zementwerken oder die Verwendung bei der Herstellung von Methanol oder als Reduktionsmittel in Stahlwerken.

Die nach der Kompaktierung vorliegende Formkörper können auch direkt zum Ersatz fossiler Energieträger beispielsweise bei Hausmüllverbrennungsanlagen eingesetzt wer den. Möglich ist auch eine Ablagerung der Formkörper in einer Deponie.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele ^de^r Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläu^tert. Es zeigen:

1 und 2 Grobschemata des erfindungsgemäßen Verfahrens;

3 ein Fließschema der mechanischen Aufbereitung des Verfahrens aus 1;

4 ein Fließschema der biologischen Aufbereitung des Verfahrens aus 1;

5 eine Darstellung einer Anlage zur Durchführung einer aeroben Hydrolyse und einer Trocknung sowie einer Aufbereitung der bei der Hydrolyse verwendeten fluiden Medien;

6 eine Darstellung eines Trockners und 7 und 8 alternative Verfahrensabläufe.

Gemäß dem in 1 dargestellten Grundfließschema wird der angelieferte Abfall, beispielsweise Siedlungsabfall zunächst einer mechanischen Aufbereitung unterzogen. Dabei wird der Abfall zerkleinert, gesiebt und Störstoffe sowie Metalle abgeschieden.

Eine nach dem Siebvorgang anfallende kohlenstoffreiche Fraktion (Siebdurchgang) wird einer biologischen Stabilisierung zugeführt, bei der organische Bestandteile des Abfalls abgebaut werden. Der Siebüberlauf enthält häufig nur einen geringen Anteil an Organik, so daß auf die biologische Stabilisierung verzichtet werden und diese Fraktion einer Kompaktierung zugeführt werden kann.

Die biologische Stabilisierung kann beispielsweise eine aerobe Hydrolyse durch Zugabe einer Auswaschflüssigkeit und/oder eine sich anschließende Trocknung enthalten.

Die biologisch stabilisierte, kohlenstoffreiche Abfallfraktion und ggf. der Siebüberlauf werden anschließend einer Kompaktierungseinrichtung zugeführt und zu einem Formkörper kompaktiert. Diese Kompaktierungseinrichtung kann beispielsweise eine Extruder-/Strangpresse sein. Durch die Kompaktierung erfolgt eine weitere Entwässerung der Abfallfraktion, wobei aufgrund der während des Kompaktierungsvorgang eingetragenen Energie eine Erwärmung und Nachtrocknung sowie eine Verschmelzung der Kunststoffbestandteile erfolgen kann.

Während der vorbeschriebenen Verfahrensschritte verwendetes oder anfallendes Wasser wird gereinigt und organische Bestandteile in einem anaeroben Vorgang zu Biogas verwandelt.

Der sich nach der Kompaktierung ergebene Feststoff kann prinzipiell auf unterschiedliche Weisen weiterverarbeitet bzw. -verwendet werden.

Da der Feststoff nach der Kompaktierung praktisch nicht mehr eluierbar und nicht atmungsaktiv ist, kann dieser ohne großen Aufwand in Hausmülldeponien abgelagert werden.

Alternativ zur Ablagerung in einer Deponie kann der kompaktierte Feststoff als Ersatzbrennstoff in einer energieintensiven Anlage, beispielsweise einer Hausmüllverbrennungsanlage eingesetzt werden.

Gemäß einer dritten Alternative ist vorgesehen, den Feststoff einer Vergasung, beispielsweise einer Wirbelschichtvergasung zuzuführen. Das dabei entstehende Rohgas kann zur Energiesubstitution in Kraftwerken oder Zementwer ken oder zur Herstellung von Methanol verwendet werden. Desweiteren kommt ein Einsatz als Kohlenstoffsubstitutionsmittel im Stahlwerk in Betracht.

Der Feststoff (Ersatzbrennstoff) kann auch direkt einer stofflichen Verwertung, beispielsweise in einem Zementwerk zugeführt werden.

Im folgenden wird anhand des in 2 dargestellten Verfahrensschemas ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens detaillierter beschrieben.
Der angelieferte Abfall 2, beispielsweise Hausmüll, Biomüll, gewerblicher Müll oder sonstige, einen Anteil an Organik enthaltende Stoffgemische wird angeliefert und zunächst einer mechanischen Aufbereitung 4 unterzogen. Diese mechanische Aufbereitung enthält Klassier- und Zerkleinerungsschritte, über die der Abfall in eine Grobkornfraktion 8 und eine Feinkornfraktion 6 unterteilt wird. Desweiteren werden während der mechanischen Aufbereitung Sekundärrohstoffe und Störstoffe ausgeschieden. Zur mechanischen Aufbereitung kann beispielsweise eine mit Reißzähnen versehene Siebtrommel verwendet werden.
Die Feinkornfraktion 6 wird einer biologischen Stabilisierung 10 durch eine aerobe Hydrolyse mittels Luftsauerstoff und Wasser oder einer sonstigen Auswaschflüssigkeit zugeführt. Die Auswaschflüssigkeit wird erfindungsgemäß einer Abwasserreinigungsanlage zugeführt, die eine Biogasanlage enthalten kann. In dieser erfolgt die Umsetzung der organischen Bestandteile der Auswaschflüssigkeit in Biogas.
Bei der biologischen Stabilisierung 10 und der damit verbundenen Abwasseraufbereitung wird auch ein erheblicher Anteil an Sand abgeschieden, der im angelieferten Abfall vorhanden ist.
Die biologisch stabilisierte, noch feuchte Feinfraktion wird dann einer biologischen Trocknung 12 durch Zuführung von Luft zugeführt, wobei aufgrund der thermophilen Erwärmung des Stoffgemisches Wasserdampf ausgetragen wird.
Die entfeuchtete Feinkornfraktion wird anschließend einer Kompaktierung 14 zugeführt, bei der einerseits eine weitere Entwässerung erfolgt und andererseits das Stoffgemisch in eine gewünschte geometrische Form gebracht wird. Nach der Kompaktierung und Entwässerung liegt ein Feststoff oder Ersatzbrennstoff vor, der den eingangs genannten weiteren Verwertungen beispielsweise einer Vergasung 18 zugeführt werden kann. Alternativ kann der Fest- oder Ersatzbrennstoff 16 auch in einer Deponie gelagert oder einer Hausmüllverbrennungsanlage zugeführt werden.
Die bei der mechanischen Aufbereitung anfallende Grobkornfraktion 8 wird ebenfalls von den Störstoffen und den Sekundärrohstoffen befreit und anschließend direkt der Kompaktierung 14 zugeführt. Dies ist möglich, da diese Grobkornfraktion erfahrungsgemäß einen geringen Anteil an Organik und Feuchtigkeit enthält, so daß die biologische Stabilisierung und Trocknung entfallen kann. Selbstverständlich könnte diese Grobkornfraktion nach einer nochmaligen Zerkleinerung dem vorbeschriebenen Stoffstrom hinzugefügt werden.
Einzelheiten der vorbeschriebenen Verfahrensschritte werden nunmehr anhand der Ablaufschemata gemäß den 2 und 3 erläutert.
In 3 ist ein Fließbild der mechanischen Aufbereitung des in 2 dargestellten Prozess gezeigt.
Der angelieferte Abfall 2 wird zunächst mit einer geeigneten Waage 20 gewogen, um die Abfallaufbereitungsgebüh ren zu bestimmen und einen Überblick über die Menge an angelieferten Abfall für die Prozeßsteuerung zu erhalten.
Der angelieferte Abfall 2 wird dann einer Materialaufgabe 22 der Prozeßanlage oder einem Bunker zugeführt und dort abgeladen.
Das aus dem Bunker oder der Materialaufgabe 22 abgezogenen Stoffgemisch (Abfall) hat etwa 60 Gew.% Tockensubstanz d.h., etwa 40% des angelieferten Materials sind als gebundenes, adsorbiertes Wasser oder als Zwickelwasser im Feststoff enthalten. Dieses Ausgangs-Stoffgemisch 2 wird dann zunächst einer Siebanlage 24 beispielsweise einer mit Reißzähnen versehene Siebtrommel oder einem Schwingsieb zugeführt. Da der folgende aerob-biologische Teil (Hydrolyse) hohe Toleranzen gegenüber der Stückigkeit des Materials aufweist, kann mit variablen Siebschnitten bis beispielsweise 150 mm gearbeitet werden. Je unversehrter die Störstoffe die Siebanlage 24 durchlaufen desto einfacher und vollständiger können sie nachher entfernt werden. In den Perkolator sollten nur Stoffe gelangen, die das Auslaugungsverhalten nicht behindern oder verschlechtern.
Die Feinkornfraktion, d.h. der Siebdurchgang 26 wird einer Metallabscheidung 30 zugeführt, in der Eisen- und Nichteisenmetalle abgeschieden werden. Die Abscheidung der Eisenmetalle erfolgt beispielsweise durch Magnete, während die Nichteisenmetalle in der Regel über Schwerkraftsichter abtrennbar sind.
Die derart aufbereitete Feinkornfraktion wird dann in einem Zwischenbunker 32 zwischengelagert. Diese Feinkornfraktion enthält etwa 60 Gewichtsprozent des angelieferten Abfalls.
Der Siebüberlauf, d.h. etwa die verbleibenden 40% des angelieferten Abfalls wird zunächst ebenfalls einer Ein richtung 30 zur Metallabscheidung zugeführt und die ausgeschiedenen Eisen- und Nichteisenmetalle einer weiteren Verwendung zugeführt. Diese abgeschiedenen Metalle können etwa 1 Gew.% des angelieferten Abfalls ausmachen.
Nach der Metallabscheidung werden Störstoffe aus der Grokornfraktion entfernt. Diese Störstoffe können bei Siedlungsmüll beispielsweise Elektrogeräte, Fahrräder, Granitsteine etc. sein und können ebenfalls etwa 1 Gew.% der angelieferten Abfallmenge betragen.
Das Abführen der Störstoffe erfolgt in der Regel auf einem Sortierband wobei einer automatisierten Störstoffentfernung in der Regel noch eine Handnachsortierung nachgeschaltet ist.
Die von den Metallen und Störstoffen befreite Grobkornfraktion wird dann einer Zerkleinerungseinrichtung 34 zugeführt, die beispielsweise als Shredder, Mühle, Brecher, Siebmühle etc. ausgeführt sein kann. In dieser Zerkleinerungseinrichtung 34 wird die Grobkornfraktion derart zerkleinert, daß sich ein mittlerer Korndurchmesser einstellt, der etwa demjenigen des Siebdurchgangs 26 entspricht. Dieses zerkleinerte Gut kann je nach Abfallqualität nochmals der Siebanlage 24 zugeführt werden.
Diese hochkalorische Fraktion wird einem weiteren Zwischenbunker 36 zugeführt. Durch die Zwischenlagerung der beiden heizwertreichen Fraktionen in den beiden Zwischenbunkern 32 und 36 erfolgt eine Art Homogenisierung der einzelnen angelieferten Chargen, so daß Schwankungen in der Abfallzusammensetzung und -qualität in gewissem Maße ausgleichbar sind.
Die während der einzelnen, vorbeschriebenen mechanischen Bearbeitungsschritte anfallende Abluft 38 wird, wie in 3 punktiert angedeutet, abgesaugt und – wie im folgenden noch näher beschrieben, einer Abluftreinigung zugeführt.
Bei den mit W, X, Y gekennzeichneten Zwischenschritten liegen somit ein Anteil an Abluft 38 (W), eine von Metallen befreite Feinkornfraktion (Siebdurchgang 26) (X) und ein von Metallen sowie Störstoffen befreiter und zerkleinerter Siebüberlauf 28 (Y) vor.
Üblicherweise hat der Siebdurchgang 26 einen wesentlich höheren Gehalt an Feuchtigkeit und Organik als der Siebüberlauf 28, so daß zumindest der im Zwischenbunker 32 enthaltene Teilstrom einer weiteren Entwässerung und biologischen Stabilisierung zugeführt werden muß. Dies sei anhand der 4 beschrieben, die an den mit W, x, Y gekennzeichneten Positionen an das Fließbild gemäß 3 anschließt.
Demzufolge wird die im Zwischenbunker 32 aufbewahrte Feinkornfraktion (Siebdurchgang 26) zunächst einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Reaktoren 39 (Perkolator) zugeführt, in denen eine aerobe Hydrolyse des zugeführten Stoffgemisches und eine nachgeschaltene Trocknung/Entwässerung erfolgt.
Bei der aeroben Hydrolyse wird das dem Perkolator oder Reaktor 39 zugeführte Stoffgemisch durch Zugabe von Auswaschflüssigkeit und von Luft behandelt, wobei ein weitgehender Abbau der organischen Zellen durch biologischen Aufschluß erfolgt.
Der Perkolator (Reaktor 39) ist ein Stahl- oder Betonbehälter, in dem das aufzubereitende Stoffgemisch eingebracht wird. Zur Neubildung von Oberflächen im Haufwerk und zur Vermeidung von Kanalbildungen ist der Perkolator mit einer Einrichtung versehen, über die Scherkräfte in das Stoffgemisch einbringbar sind. Diese Einrichtung kann bei spielsweise ein Rührwerk (Krählwerk) sein. Vorstellbar ist es auch, die Kräfte zur Vermeidung einer Kanalbildung und zur Neubildung der Haufwerk-Oberflächen impulsartig vom Randbereich des Reaktors 39 her einzuleiten.
Ein substantieller Anteil der organischen Fraktion von Restmüll besteht aus kurzkettigen Verbindungen, die meist an eine Oberfläche absorbiert sind. Wird diese Oberfläche (Träger) von warmen Wasser umspült, werden auch primär nicht lösliche Verbindungen hydrolisiert und ausgewaschen. Der Hydrolysegrad hängt von der Aufenthaltszeit ab, die mehrere Tage betragen kann. Die geruchsintensiven Komponenten des Biomülls und die Hydrolyseprodukte sind gut wasserlöslich und können mit der Auswaschflüssigkeit ausgewaschen werden. Mit der Perkolation erreicht man eine Reduktion der Organik und eine Desodorierung des Restmülls. Die Abluft wird über einen Biofilter desodoriert.
Bei den bekannten Perkolatoren wird die Auswaschflüssigkeit mittels Düsen von oben zugeführt und über einen Siebboden abgeleitet, durch welchen zyklisch Luft eingeblasen wird. Mit dieser Belüftung wird der physikalisch-chemische Effekt der Perkolation verstärkt durch Verzögerung der Verdichtung und Steigerung des bakteriellen Abbaus. Die Mikroorganismen beginnen in der aeroben Umgebung Exoenzyme auszuscheiden, welche partikuläre polymere Komponenten zu Monomeren Spalten und in Lösung bringen. Durch Zusammenwirken der Luft und der Auswaschflüssigkeit werden die organischen Zellen des Stoffgemisches aufgebrochen und Zellwasser freigesetzt. Der verfügbare Kohlenstoff wird zu Kohlendioxid abgebaut und die gelöste und angesäuerte Organik durch die Auswaschflüssigkeit abtransportiert. Durch die aerobe Hydrolyse wird praktisch ein Deponieverfahren im Zeitraffer durchgeführt.
In einem sich anschließenden Trocknungsvorgang, auf den im folgenden noch näher eingegangen wird, kann eine Entwäs serung bzw. Trocknung durch aerobe Erwärmung des der Hydrolyse unterzogenen Stoffgemisches erfolgen. Am Ausgang des Reaktors 39 liegt dann ein Stoffgemisch an, das einen wesentlich erhöhten Trockensubstanzanteil hat. Die Trocknung kann auch im gleichen Reaktor wie die Perkolation oder in einem eigenen Trockner durchgeführt werden.
Das nach dem Reaktor 39 vorliegende Zwischenprodukt 40 wird dann mit dem aus dem Zwischenbunker 36 abgezogenen, zerkleinerten Siebüberlauf 28 vermischt und einer Kompaktiereinrichtunq 42 zugeführt. In dieser wird das Zwischenprodukt 40 weiter entwässert und in eine vorbestimmte geometrische Form gebracht. Das Zwischenprodukt 40 kann über die Kompaktiereinrichtung 42 beispielsweise zu Pellets oder Briketts weiterverarbeitet werden.
Die Kompaktierungseinrichtung 42 kann beispielsweise eine Hochdruckpresse, beispielsweise eine Extruder/Strangpresse aufweisen sein, über die eine Vorentwässerung des Produkts 40 erfolgt. Desweiteren wird durch die in das Zwischenprodukt 40 während des Kompaktierungsvorganges eingetragene Energie das Stoffgemisch erwärmt, so daß eine Nachtrocknung erfolgen kann.
Diese Nachtrocknung kann durch eine sich anschließende Kühltrocknung 44 unterstützt werden, in der das nach der Kompaktierung vorliegende Produkt abgekühlt und weiteres Wasser ausgetragen wird.
Nach der Kompaktierung/Trocknung liegt ein Produkt 46 vor, das trockenstabil, nicht atmungsaktiv und praktisch nicht mehr eluierbar ist. Dieses Produkt kann – wie vorstehend erwähnt – in einer Deponie abgelagert, als Ersatzbrennstoff verbrannt, einer stofflichen Verwertung oder einer Vergasung zugeführt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden etwa 50 Gew.% des angelieferten Abfalls 2 zu einem heizwertreichen Produkt 46 weiterverarbeitet. Der Heizwert dieses Produkts liegt zwischen 11.000 und 14.000 kj/kg.
Der Ersatzbrennstoff kann beispielsweise als Ersatzbrennstoff für Braunkohle bei der Herstellung von Synthesegas verwendet werden. Synthesegas ist ein petrochemischer Grundstoff, der in einem thermischen Verfahren (Wirbelschichtvergasung etc.) durch Vergasung geeigneter Rohstoffe hergestellt wird. Vergasungsmittel sind Luftsauerstoff und Wasserdampf. Neben der Braunkohle und deren Ersatzbrennstoffe werden in der Regel Erdöl und Erdgas zur Synthesegasherstellung eingesetzt. Der Ersatzbrennstoff wird im Nebenstrom mit Braunkohle und anderen kohlenwasserstoffhaltigen Rohstoffen vergast, wobei eine sogenannte Festbettdruckvergasung oder andere Vergasungsverfahren eingesetzt werden können. Das derart gewonnen Synthesegas kann beispielsweise zur Produktion von Methanol eingesetzt werden.
Selbstverständlich kann das bei der Vergasung anfallende Rohgas auch einer weiteren Verwertung, beispielsweise zur Substitution fossiler Energieträger bei Kohlekraftwerken oder Zementwerken zugeführt werden. Die bei der Vergasung, Verbrennung anfallende Asche läßt sich als zur Substitutionsmittel bei der Zement- oder Ziegelherstellung einsetzen.
Die bei der Hydrolyse im Reaktor 39 und während der Kompaktierung und Kühltrocknung entstehende Abluft wird der Abluft 38 hinzugefügt und einer Abluftreinigung (Biofilter) 48 zugeführt, in der Feststoffe ausgefiltert werden und die Abluft einer biologischen Reinigung mittels aerober Mikroorganismen unterzogen wird.
Die aus dem Reaktor 39 austretende Auswaschflüssigkeit 50 ist mit Organik und einem erheblichen Anteil an Sand beladen. Dieser Sand wird in einem Sandfang oder einem son stigen Abscheider abgetrennt und einer Sandwäsche 52 unterzogen, in der Organik und Verschmutzungen abgetrennt werden. Nach der Sandwäsche 52 liegt der Sand in gereinigter, weiterverwendbarer Form vor, wobei der Anteil des Sandes etwa 10 Gew.% der angelieferten Abfallmenge ausmachen kann. Der abgeschiedene Sand kann abgelagert werden (Deponieklasse Z2) oder durch Weiterverarbeitung als Ersatzstoff in der Baustoffindustrie, oder im Straßenbau eingesetzt werden.
Die vom Sand befreite Auswaschflüssigkeit 50 wird einer Abwasseraufbereitungseinrichtung 80 zugeführt, der eine Biogasanlage 120 zugeordnet ist. In der Abwasseraufbereitungseinrichtung 80 werden Störstoffe abgeschieden und in der Biogasanlage 120 die organischen Anteile der Auswaschflüssigkeit in Biogas umgesetzt.
Die gelösten und kolloidalen organischen Verbindungen in der wässrigen Phase sind hervorragend geeignet zur Biogasproduktion, die in einem Anaerobfilter durchgeführt wird. Dieser ist mit Füllkörper versehen, welche die Bakterien über die Filterwirkung zurückhalten. Alternativ könnten Trägermaterialien, wie beispielsweise Blähton, Polyethylen-Filterlamellen eingesetzt werden, die eine Biofilmbildung begünstigen und zu besseren Umsatzleistungen führen. Nach dem Abbau der organischen Komponenten kann die Auswaschflüssigkeit für eine weitere Perkolation in den Prozeß zurückgeführt werden.
Das während der Abwasseraufbereitung anfallende, nicht mehr zu reinigende Abwasser wird aus dem Prozeß ausgeschieden und kann etwa 20 Gew. % der angelieferten Menge ausmachen.
Bei geeigneter Prozeßführung lassen sich aus dem zugeführten Abfall 2 etwa 6 Gew. % Biogas herstellen. Ein Teil der bei der Abwasseraufbereitung gereinigten Auswaschflüs sigkeit wird für die Sandwäsche 52 eingesetzt, der verbleibende, überwiegende Teil der Auswaschflüssigkeit wird im Kreislauf zurück zum Reaktor 39 geführt.
Gemäß dem vorbeschriebenen Massenflußschema wird der angelieferte Abfall zum überwiegenden Teil in mittelbar oder unmittelbar weiterverwertbare Komponenten aufgespaltet, wobei der Prozeß aufgrund des gewonnenen Biogases und des gewonnenen Brennstoffes weitestgehend energieautark arbeiten kann.
5 zeigt einen Querschnitt durch einen Reaktor 39 wie er beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.
Die aerobe Hydrolyse (aerobe biogene Reaktion/Perkolation) erfolgt in dem Reaktor 39, dem das aufzubereitende Stoffgemisch 2 über eine Materialeintrageinrichtung 4 zugeführt wird. Der Reaktor 1 ist als abgeschlossener Behälter ausgeführt, so daß die im folgenden noch näher beschriebenen Stoffströme über Schleusen-, Ventileinrichtungen etc. zugeführt werden.
In der Darstellung gem. 5 ist die Eintrageinrichtung 58 an dem in Schwerkraftrichtung gesehen oberen Endabschnitt des Reaktors 39 angeordnet.
Im unteren Bereich des Reaktors 39 ist eine Austrageinrichtung 60 ausgebildet, über die das aufbereitete und biologisch aufgeschlossene Stoffgemisch aus dem Reaktor 39 abführbar ist.
Dieser hat desweiteren unterhalb (Darstellung nach 5) der Austrageinrichtung 60 einen Sammler 64, der von einem Reaktionsraum 66 über einen Siebboden 62 abgetrennt ist. Die im folgenden noch näher beschriebene Austrageinrichtung 60 ist derart ausgebildet, daß das auf dem Siebbo den 62 liegende Stoffgemisch schichtförmig aus dem Reaktor 39 abgeführt und die Öffnungen des Siebbodens 62 durchgängig gehalten werden.
Im Sammler 64 münden ein Luftanschluß 68 und ein Auswaschflüssigkeits-Austritt 70. Im Kopfbereich des Reaktors 39 sind ein weiterer Luftanschluß 72 und ein Auswaschmittel-Verteiler 74 angeordnet.
Die zur Perkolation oder Extraktion der organischen Bestandteile des Stoffgemisches verwendete Auswaschflüssigkeit (Wasser) wird über den Verteiler 74 in den Reaktor 39 eingespeist und über den Austritt 70 abgezogen. Zur Vereinfachung der Strömungsführung fällt der Boden 76 des Reaktors 39 zum Austritt 70 hin ab, so daß sich die Auswaschflüssigkeit im Bereich des Austritts 70 sammelt.
Der in 5 untere Luftanschluß 68 ist mit einer Luftfördereinrichtung 78 verbunden. Je nach Bauart der Luftfördereinrichtung 78 (Gebläse, Verdichter) läßt sich innerhalb des Reaktors 39 eine Strömung 80 vom unteren Luftanschluß 68 zum oberen Luftanschluß 72 oder eine Strömung 82 in umgekehrter Richtung vom oberen Luftanschluß 72 zum unteren Luftanschluß 68 einstellen. D.h., entsprechend der Bauart der Luftfördereinrichtung 78 wird das im Reaktor 39 aufgenommene Stoffgemisch in der Darstellung 5 von unten nach oben oder von oben nach unten mit Luft durchströmt.
Die Auswaschflüssigkeitsströmung erfolgt in Schwerkraftrichtung, d.h. von dem im Reaktor 39 oben angeordneten Verteiler 74 zum Austritt 70.
Die aus dem Reaktor 39 austretende Auswaschflüssigkeit wird über eine im folgenden noch näher beschriebene Abwasseraufbereitungseinrichtung 80 aufbereitet und dann im Kreislauf zurück zum Verteiler 74 geführt.
Der auf dem Siebboden 62 aufliegende Rückstand wird als Materialaustrag 82 über die Austrageinrichtung 60 abgezogen und entweder als Zwischenprodukt 40 einer weiteren Verarbeitung zugeführt oder aber als Umlaufgut 86 zur Eintrageinrichtung 58 zurückgeführt. Die Aufteilung des Materialaustrags 82 in Zwischenprodukt 40 und/oder Umlaufgut 86 erfolgt über einen geeigneten Dosierer 88, der beispielsweise als Schieber, Klappe, Weiche etc. ausgeführt sein kann. Die Förderung des Umlaufgutes 86 erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Fördermittel, die außerhalb des Reaktors 38 angeordnet sind. Dabei wird das Umlaufgut mit Scherkräften beaufschlagt, die zu einer Neubildung von Oberflächen und einem Aufreissen der Partikel führen.
Zum besseren Verständnis sei nunmehr die einzelnen vorbeschriebenen Bauelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung detaillierter erläutert.
Das eintretende Stoffgemisch 2 wurde wie zuvor beschrieben mechanisch aufbereitet, so daß es eine vorbestimmte maximale Partikelgröße aufweist. Dieses aufbereitete Stoffgemisch wird über geeignete Fördereinrichtungen, beispielsweise Förderbänder 90 der Eintrageinrichtung 58 zugeführt, über die eine Verteilung des Stoffgemisches 2 über den Reaktorquerschnitt erfolgt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Eintrageinrichtung 58 einen Querförderer 92, über den das Stoffgemisch in der Zeichenebene und quer zur Zeichenebene verteilt und über den Querschnitt verteilten Materialabwurftrichtern 94 dem Reaktor 39 zugeführt wird.
Durch Ansteuerung der Materialabwurftrichter 40 oder der Querförderer 92 wird das Stoffgemisch 2 schichtweise in den Reaktor 39 eingebracht, so daß praktisch auf dem Sieb boden 62 n-Schichten 96 übereinander liegend angeordnet sind.
Die Füllhöhe H des Reaktors 39 ist so gewählt, daß sich der Verteiler 74 für die Auswaschflüssigkeit oberhalb des Haufwerks befindet. Der Verteiler 74 kann beispielsweise eine Vielzahl von über den Reaktorquerschnitt verteilten Sprühköpfen 98 aufweisen, über die die Auswaschflüssigkeit gleichmäßig über der obersten Schicht 96 verteilbar ist.
Die Austrageinrichtung 60 ist bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel als Horizontalförderer ausgebildet, der derart ausgelegt ist, daß die jeweils untere, auf dem Siebboden 62 aufliegende Stoffgemischschicht in Horizontalrichtung abführbar ist. Bei dem dargestellten Reaktor 1 ist die Austrageinrichtung 60 als Schub- oder Kratzboden ausgeführt, wie er beispielsweise in der WO 95/20554 A1 beschrieben ist. Derartige Schubböden werden beispielsweise in Klärschlammsilos, Kompostierungsanlagen etc. eingesetzt und sind aus dem Stand der Technik bekannt, so daß im folgenden lediglich die wesentlichen Bauelemente beschrieben werden.
Um die Extraktionsbedingungen im Reaktor 39 konstant zu halten, entspricht die Schichtdicke des Materialaustrags etwa der Schichtdicke des Materialeintrags, so daß die Füllhöhe H im wesentlichen konstant bleibt.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann ein Teil des Materialaustrags 82 als Umlaufgut 86 zur Fördereinrichtung 90 oder direkt zur Eintrageinrichtung 58 zurückgeführt werden. Prinzipiell ist auch möglich, den gesamten Materialaustrag 82 als Umlaufgut 86 zu fahren, so daß das Stoffgemisch den Reaktor 39 mehrmals durchläuft und erst nach beispielsweise 4 Durchläufen als Zwischenprodukt 40 abgeführt wird.
Der unterhalb der Austrageinrichtung 60 angeordnete Siebboden 82 hat eine Maschenweite Z, die in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Partikelgröße des aufzubereitenden Stoffgemisches gewählt ist. Die Konstruktion der Austragseinrichtung 60 ist so gewählt, daß der Siebboden 62 gereinigt wird, so daß ein Zusetzen der Maschen verhinderbar ist.
Durch den schichtförmigen Materialaustrag wird bewirkt, daß sich das Stoffgemisch in Vertikalrichtung schichtweise von oben nach unten (Pfeil in 5) durch den Reaktor 39 bewegt.
Wie bereits vorstehend erwähnt, kann die Luftfördereinrichtung 78 als Gebläse oder Verdichter ausgebildet werden, so daß sich unterschiedliche Luftströmungsrichtungen im Reaktor 39 einstellen lassen. In beiden Fällen sind die Eintritts- und Austrittsbereiche des Reaktors 39 so gewählt, daß die Luft über dem gesamten Reaktorquerschnitt verteilt das geschichtete Stoffgemisch durchströmt. Diese Luftströmung ist in der Darstellung nach 5 mit gestrichelten Linien angedeutet.
Die Auswaschflüssigkeit durchströmt das geschichtete Stoffgemisch entlang den durchgezogenen Pfeilen von oben nach unten und tritt durch den Siebboden 62 mit Organik beladen in den Sammler 64 ein. Die beladene Auswaschflüssigkeit 114 wird über den Austritt 70 abgezogen und der Abwasseraufbereitungseinrichtung 80 zugeführt.
Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kanalbildung im wesentlichen durch die Bewegung der Austrageinrichtung 60 verhindert und die Scherkräfte zur Neubildung der Haufwerk-Oberflächen und zum Aufschluß der Partikel werden über die Förderelemente zum Transport des Umlaufguts 86 eingeleitet.
Alternativ zu dieser Bauart des Perkolators (Reaktor 39) können auch andere bekannte Perkolatoren eingesetzt werden. Bei dem in der eingangs erwähnten WO 97/27 158 A1 beschriebenen Perkolator werden die Scherkräfte und die Kräfte zur Vermeidung einer Kanalbildung beispielsweise über ein Rührwerk eingeleitet, über das das Stoffgemisch in Horizontalrichtung durch den liegenden Reaktor gefördert wird. Hinsichtlich weiterer Details dieser bekannten Einrichtung sei der Einfachheit halber die Offenbarung der WO 97/27 158 A1 verwiesen.
Diese hat einen Störstoffabscheider 116, in dem Störstoffe 118, wie beispielsweise Sand, Steine, Schwimmstoffe, Schwebstoffe etc. abgeschieden werden. Derartige Störstoffabscheider 116 können beispielsweise einen Absetzbehälter und einen Skimmer zur Abscheidung der genannten Störstoffe 118 aufweisen.
Die von den Störstoffen befreite Auswaschflüssigkeit wird dann einem Anaerobfermeter 120, beispielsweise einer Biogas- oder Faulturmanlage zugeführt. In dieser anaeroben Abwasserbehandlung werden als Stoffwechselendprodukte Methan und Kohlendioxid und ggf. in geringen Mengen Schwefelwasserstoff gebildet. Dieses als Abbauprodukt erhaltene Biogas kann in geeigneten BHKw-Anlagen zu Strom und Wärme umgewandelt werden. Ein Teil der aus dem Biogas gewonnenen Energie wird in den erfindungsgemäßen Prozeß zurückgeführt, so daß dieser weitgehend energieautark geführt ist.
Vorversuche zeigten, daß bei der Behandlung von einer Tonne zugeführten Hausmülls ca. 80 Nm³ Biogas mit einem Energieinhalt von 6,5 kWh gewonnen werden können.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist dem Reaktor 39 eine Abwasserreinigungsanlage 80 zugeordnet. Alternativ könnte die Auswaschflüssigkeit auch in eine bestehende Kläranlage eingebunden werden oder direkt in die Ka nalisation eingeleitet oder einem anderen Behandlungsschritt zugeführt werden. Als Zulauf würde dann Frisch-oder Betriebswasser oder ein schwach belastetes Abwasser benutzt.
Im Anschluß an den Anaerobfermenter 120 schließt sich eine zweistufige aerobe Nachbehandlung 124 an, wobei Faulwasser aus der Biogasanlage zur Minimierung der Restfracht nachbehandelt und Stickstoff eliminiert wird.
Das dabei entstehende befrachtete Abwasser 126 wird je nach Belastung und geltenden gesetzlichen Vorschriften an einer weiteren Behandlungsstufe zugeführt oder direkt in die Kanalisation eingeleitet. Die in der aeroben Biologie 124 gereinigte Auswaschflüssigkeit wird dann über den Verteiler 74 dem Reaktor 39 zugeführt. Wie in 5 angedeutet ist, kann ein Teilstrom des Faulwassers aus dem Anaerob-Fermenter 120 unter Umgehung der 2-stufigen aeroben Biologie 124 direkt dem Verteiler 74 zugeführt werden, um katalytisch auf den biologischen Aufschluß im Reaktor 39 zu wirken.
Durch die erfindungsgemäße Strömungsführung innerhalb des Reaktors 39 stellt sich eine aerobe Hydrolyse ein, wobei durch die das Stoffgemisch 2 durchströmende Luft und die über die Auswaschflüssigkeit eingestellte Feuchtigkeit des Stoffgemisches eine aerobe, thermophile Erwärmung stattfindet, durch die die Zellen der Organik aufgebrochen und die freigesetzten organischen Substanzen durch die Auswaschflüssigkeit ausgetragen werden.
Für den Abbau des organischen Materials ist zum einen der aerobe Abbau des verfügbaren Kohlenstoffes C zu CO₂ (Kohlensäure) und zum anderen das Auswaschen der gelösten und angesäuerten Organik und der Abtransport über die Auswaschflüssigkeit verantwortlich. Aufgrund der aeroben, thermophilen Reaktion und des gleichzeitigen Abbaus der or ganischen Verbindungen steigt die Temperatur im Stoffgemisch während des Extraktionsvorganges (beispielsweise auf ca. 40 bis 50° C) an. Durch diese Temperaturerhöhung wird Wasserdampf freigesetzt, der über die zugeführte Luft ausgetragen wird. Dieser mit der Luft ausgetragene Wasserdampf kann als Kondensat der vorbeschriebenen Abwassserreinigung zugeführt werden. Die aus dem Reaktor 39 abströmende Luft ist mit Kohlendioxid als Abbauprodukt und dem durch die Erwärmung entstandenen Wasserdampf beladen. Die mit organischen Komponenten beladene Abluft kann einem Biofilter zugeführt werden, in dem eine biologische Reinigung mittels aerober Mikroorganismen erfolgt.
Als Auswaschflüssigkeit wird Wasser verwendet, das nach dem Anfahren der Anlage und dem Erreichen nahezu stationärer Prozeßparameter durch während der aeroben Behandlung aufgelöste Salze in einen sauren Zustand überführt wird. Die leichte Versäuerung des Wassers unterstützt die Auswaschung von löslichen organischen, anorganischen Substanzen und wasserlöslichen Fettsäuren. Das Wasser kann vor dem Eintritt in den Reaktor 39 auf beispielsweise 35 – 50° C vorgeheizt werden.
Wie in 5 angedeutet ist, wird das sich innerhalb des Reaktors 39 befindliche Stoffgemisch 2 durch die Austragseinrichtung 60 mit stoßförmigen, sich wellenförmig in Haufwerk fortpflanzenden Impulsen beaufschlagt, so daß Kräfte in das Stoffgemisch eingeleitet werden, durch die etwa auftretende Strömungskanäle der Auswaschflüssigkeit und der Luft zerstört werden. Die Größe dieser Kräfte ist dabei so ausgelegt, daß sie einerseits groß genug sind, um diese Kanäle und Kamine zu zerstören, andererseits jedoch nicht zu einer Veränderung des Schichtaufbaus führen.
Nach der vorbeschriebenen Hydrolyse, d.h. dem Aufschluß der organischen Bestandteile und der Extraktion dieser Bestandteile mittels der Auswaschflüssigkeit wird der Materi alaustrag 82 einer Trocknung zugeführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn diese Trocknung als aerobe Trocknung erfolgt, da dann die Restfeuchte mit einem minimalen Energieaufwand verringerbar ist. Eine derartige aerobe Trocknung läßt sich beispielsweise bewirken, in dem die Zufuhr der Auswaschflüssigkeit über den Verteiler 74 unterbrochen wird, so daß das Stoffgemisch 2 nach der Hydrolyse lediglich noch von der Luft durchströmt wird. Durch die Durchströmung des feuchten Stoffgemisches 2 erfolgt ein weiterer aerober Abbau des noch verfügbaren Kohlenstoffes C zu Kohlendioxid. Desweiteren wird, ähnlich wie bei Hydrolyse aufgrund des mikrobiellen Umsatzes das Stoffgemisch erwärmt und dadurch Wasserdampf über die durchströmende Luft ausgetragen. Durch den aeroben Abbau des Kohlenstoffes und die Abführung des Wasserdampfes wird die Restfeuchte des Stoffgemisches reduziert, wobei sich der gewünschte Trockensubstanzanteil auf einfache Weise durch die Dauer der aeroben Trocknung einstellen läßt.
Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden somit die Hydrolyse und die aerobe Trocknung in einem einzigen Reaktor 39 durchgeführt. Alternativ dazu könnte dem Reaktor 39 aus 5 ein eigener Trockner 128 gemäß 6 nachgeschaltet werden, dem der Materialaustrag 82 des Reaktors 39 zugeführt wird. Diese aerobe Trockner 128 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Reaktor 39 aus 5, d.h. das Stoffgemisch, in diesem Fall der Materialaustrag 82 wird über eine Eintrageinrichtung 58 in einem mit Schleusen versehenen Behälter 128 eingeführt und nach erfolgter aerober Trocknung über eine Austrageinrichtung 60 abgeführt. Die Trocknungsluft kann wiederum im Gegenstrom oder im Gleichstrom zum Stoffgemischstrom geführt werden und wird entsprechend über Luftanschlüsse 68, 70 zu- bzw. abgeleitet.
Im Unterschied zum Reaktor aus 5 hat der Trockner 128 aus 6 keinen Verteiler 74 zum Aufbringen von Auswaschflüssigkeit.
Beim aeroben Trockner 128 ist wiederum eine Teilrückführung des am Ausgang des Trockners 128 anliegenden Trockengutes 130 als Umlaufgut 132 und/oder die Abführung eines getrockneten Produktes 134 vorgesehen. Das zu trocknende Stoffgemisch durchläuft den Trockner 128 vorzugsweise wiederum geschichtet, wobei die Kanalbildung wieder durch impulsförmig aufgebrachte Kräfte unterbunden wird.
Selbstverständlich könnte dieses 2-stufige Verfahren auch durch zwei hintereinander geschaltete Reaktoren 39 gemäß 5 durchgeführt werden, wobei im ersten Reaktor die Hydrolyse durch Zuführung von Luft und Auswaschflüssigkeit erfolgt, während im zweiten nachgeschalteten Reaktor 39 lediglich die aerobe Trocknung durch Zuführung von Luft erfolgt.
Anstelle der Hydrolyse und Trocknung in einem einzigen Reaktor 39 oder in zwei hintereinander geschalteten Reaktoren 39 könnten auch mehrere Reaktoren der Bauart gemäß 5 und mehrere Reaktoren der Bauart gemäß 6 in Serie hintereinander geschaltet werden, so daß sich praktisch ein Hydrolyseblock und ein Trocknungsblock ausbildet.
Diesen beiden Blöcken kann jeweils eine gemeinsame Materialeintrag- und Materialaustrageinrichtung zugeordnet sein, so daß sich die Füllung der einzelnen Reaktoren frei wählen läßt.
Wie aus den Fließbildern gemäß den 1 bis 4 hervorgeht, wird bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß der hochkalorische Siebüberlauf direkt der Kompaktierung zugeführt wird, während der einen hohen organischen Anteil enthaltende Siebdurchgang zunächst einer biologischen Stabilisierung unterzogen wird.
Bei bestimmten Anwendungsfällen wird es erforderlich sein, daß ein Teil des aufbereiteten Abfalls in einer Hausmülldeponie abgelagert wird. In diesem Fall bietet es sich an, daß der Siebüberlauf nach der Kompaktierung als Ersatzbrennstoff verbrannt oder einer Vergasung zugeführt wird. Die biologisch stabilisierte Fraktion (Siebdurchgang) wird dann vorzugsweise kompaktiert und als nicht eluierbares und nicht atmungsaktives Produkt auf einer Deponie abgelagert.
Das Mengenverhältnis zwischen dem Ersatzbrennstoff und dem auf einer Deponie abzulagernden Produkt läßt sich dann durch gezielte Wahl der Siebweite einstellen. Auf entsprechende Weise ließ sich eine Aufteilung eines nach der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produktes in einen Ersatzbrennstoff für eine thermische Verwertung und ein auf einer Hausmülldeponie abzulagerndes Produkt vornehmen.
Die 7 und 8 zeigen Fließschemata derartiger alternativer Verfahrensvarianten.
Bei dem in 7 dargestellten Verfahren wird der Abfall bei der mechanischen Aufbereitung über eine Siebtrommel in eine Grobkornfraktion und eine Feinkornfraktion aufgeteilt.
Die Grobkornfraktion wird nach dem Entfernen von Störstoffen etc. einer Kompaktierung zugeführt und die dabei entstehenden entwässerten Pellets oder Briketts als Ersatzmittel fossiler Brennstoffe vergast.
Die Feinkornfraktion durchläuft die biologische Stabilisierung mit einer aeroben Hydrolyse, einer aeroben Trocknung und einem anschließenden Kompaktierungsschritt, wobei die entstehenden Briketts oder Pellets auf einer Deponie abgelagert werden.
Der Mengenanteil des der Deponierung und der Vergasung zugeführten, aufbereiteten Abfalls kann über die Siebweite eingestellt werden.
Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die biologisch stabilisierte und pelletisierte Feinkornfraktion ebenfalls auf einer Deponie abgelagert, während die Grobkornfraktion im Unterschied zu dem in 7 dargestellten Verfahren einer thermischen Verwertung, beispielsweise einer Hausmüllverbrennungsanlage zugeführt wird.
Selbstverständlich kann – ähnlich wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel – die Grobkornfraktion nach einer Verkleinerung oder vor der Kompaktierung wieder mit der Feinkornfraktion zusammen geführt werden, so daß der gesamte, von Störstoffen befreite und biologisch stabilisierte Abfall vergast, einer thermischen Verwertung zugeführt oder auf einer Deponie abgelagert wird.
Die vorbeschriebene mechanisch-biologische Aufbereitung (MBA) stellt eine sinnvolle Alternative zur Müllverbrennung dar. Das bei der MBA erhaltene Produkt zeichnet sich durch einen hohen Heizwert aus, wobei die vernachlässigbare Eluierbarkeit und, die geringe Atmungsaktivität die Möglichkeit eröffnen, das Produkt ohne aufwendige Maßnahmen in einer Deponie abzulagern, wobei aufgrund des nahezu inerten Verhaltens des Produktes kein Sickerwasserproblem auftreten kann.
Das erfindungsgemäße Verfahrenskonzept ist ein wichtiger Schritt zu ökologisch und ökonomisch sinnvolle Nutzung der Zivilisationsabfälle mit weitgehender Nutzung des Energieinhaltes, so daß fossile Energieresourcen eingespart werden könnten. Das Verfahren zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:

– die Anlage zur Durchführung des Verfahrens könnte auf oder in der Nähe von Mülldeponien betrieben werden, so daß die Entsorgung unvermeidbarer Abfälle unter Nutzung der schon vorhandenen Infrastruktur der Müllabfuhr gesichert ist;
– das Verfahren ermöglich eine stoffliche und energetische Verwertung auf hohem Entsorgungsniveau unter Kostenbegrenzung für die Abfallentsorgung;
– die mechnanisch-biologische Vorbehandlung redziert die Geruchsemission, die Menge an organischer Trockensubstanz und die Kosten für die anschließende Entwässerung;
– das Verfahren führt zur frühen Abtrennung von relativ sauberen Fraktionen von Inertstoffen;
– durch das Verfahren läßt sich fossile Energie durch Biogas substituieren und
– erfindungsgemäß wird ein lagerbarer Sekundärrohstoff oder ein Brennstoff mit höherem Energiegehalt als die Ausgangsstoffe erzeugt.

Offenbart ist ein Verfahren zur Verwertung von Abfall, bei dem das angelieferte, organische Bestandteile enthaltende Stoffgemisch zunächst mechanisch aufbereitet und anschließend in einem Reaktor einer aeroben Hydrolyse unterzogen wird. Das nach der Hydrolyse vorliegende Zwischenprodukt wird anschließend zu einem Fest- oder Ersatzbrennstoff kompaktiert. An den Hydrolyseschritt kann sich noch eine aerobe Trocknung des Zwischenproduktes anschließen, so daß der Ersatzbrennstoff in trockenstabiler, nicht atmungsaktiver und nicht eluierbarer Form vorliegt. Der Ersatzbrennstoff kann einer Vergasung oder als Ersatz für fossile Brennstoffe direkt einer Verbrennungsanlage zugeführt werden. Alternativ kann der Ersatzbrennstoff auch in einer Deponie abgelagert werden.

Claims

Verfahren zur Verwertung von Abfall, wobei dieser einer Trennung unterzogen wird, bei der als Sekundärrohstoff verwendbare Bestandteile abgetrennt werden und eine verbleibende, einen vorbestimmten Partikeldurchmesser nicht überschreitende Fraktion (Feinkornfraktion) thermisch oder biologisch weiterbehandelt wird, gekennzeichnet durch die Schritte: – Abtrennen von organischen Substanzen von der Fraktion mittels einer aeroben Hydrolyse wobei die Auswaschflüssigkeit und die Luft etwa im Gleichstrom im Reaktor (39) geführt sind und – Kompaktieren der verbleibenden kohlenstoffreichen Fraktion zu einem Ersatzbrennstoff oder nichteluierbaren Körper.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktierung eine Entwässerung der kohlenstoffreichen Fraktion bewirkt.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Hydrolyse eine Trocknung anschließt.
Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung durch Zufuhr von Luft und eine daraus resultierende thermophile Erwärmung erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse in einem Reaktor (39) erfolgt, in dem die Fraktion von einem Materialeintrag (58) zu einem Materialaustrag (60) geführt und von einer Auswaschflüssigkeit und Luft durchströmt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beladene Auswaschflüssigkeit einer Abwasserreinigungsanlage (80) mit Biogasreaktor (120) zugeführt und anschließend zum Reaktor (39) zugeführt wird, wobei die Energie des gewonnen Biogases zumindest teilweise zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Trennschritt eine Siebung umfaßt, nach der der den vorbestimmten Partikeldurchmesser übertreffende Siebüberlauf (Grobkornfraktion) einer Zerkleinerung und einer Abscheidung von Stör- und/oder Sekundärrohstoffen zugeführt wird und anschließend einer Kompaktierung (14) zugeführt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebüberlauf und der Siebdurchgang vor der Kompaktierung (14) zusammengeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Kompaktierung vorliegende Feststoff einer Vergasung (18), insbesondere zur Herstellung von Synthesegas oder einer thermischen Verwertung zugeführt oder auf einer Deponie abgelagert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaktierung (14) eine Pelletisierung oder Brikettierung beinhaltet.