BE1028604B1 - Anlage und Verfahren zur Reduktion des Quecksilberanteils bei der Aufarbeitung von Müll zur Verwendung als Ersatzbrennstoff - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Aufarbeitung von Müll zur Verwendung als Ersatzbrennstoff in einer Brennvorrichtung, beispielsweise in einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, wobei die Anlage eine Verarbeitungsvorrichtung (10) und eine in Materialflussrichtung hinter der Verarbeitungsvorrichtung (10) angeordnete Transportvorrichtung (20) aufweist, wobei die Transportvorrichtung (20) eine Ausschleusvorrichtung aufweist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (10) einen Wärmeeintrag in den Müll bewirkt, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (10), die transportvorrichtung (20) oder sowohl die Verarbeitungsvorrichtung (10) als auch die Transportvorrichtung (20) eine Absaugung (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugung (40) ein Teilgasstrom (70) entnommen wird, wobei der Teilgasstrom (70) durch eine optische Zelle (100) geleitet wird, wobei der Teilgasstrom (70) in der optischen Zelle (100) mittels einer Detektionsvorrichtung die Quecksilberkonzentration bestimmbar ist, wobei die Detektionsvorrichtung mittels Atomabsorptionsspektroskopie die Quecksilberkonzentration erfasst, wobei eine Auswerteeinrichtung mit der Detektionsvorrichtung verbunden ist, wobei die Auswerteinrichtung mit der Ausschleusvorrichtung verbunden ist, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, bei Überschreiten einer vorgegebenen Konzentration an Quecksilber den kontaminierten Müll durch die Ausschleusvorrichtung auszuschleusen.

Description

' BE2020/5637 Anlage und Verfahren zur Reduktion des Quecksilberanteils bei der Aufarbeitung von Müll zur Verwendung als Ersatzbrennstoff Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zur Entfernung von mit Quecksilber kontaminierten Müll aus einem Stoffstrom zur Verwendung des Mülls als Ersatzbrennstoff. Müll wird heute oft als Ersatzbrennstoff verwendet. Problematisch ist jedoch, dass der Müll mit Quecksilber beladen sein kann. Bei einer Verbrennung wird dieser oftmals mit der Abluft abgegeben. Neben den Problemen der Belastung der Umwelt ergibt sich für einen Betreiber insbesondere das Risiko, dass Grenzwerte hier überschritten werden können, was eine Gefährdung seiner Betriebserlaubnis darstellen könnte. Beispielsweise kommen in Müll Quecksilber durch Zahnfüllungen, Leuchtstoff- und Energiesparlampen, Batterien, Kosmetika, Elektro- und —Elektronikgeräte, Messinstrumente, Katalysatoren, Laborgeräte, Konservierungsmittel und Farben vor. Lediglich beispielhaft sein bei Messinstrumenten Thermometer und Barometer genannt. Konservierungsmittel und Farben kommen insbesondere bei der Altholzentsorgung zum Tragen, wo entsprechende-und Konservierungsstoffe erweise in das Holz hinein imprägniert wurden. Zu nennen ist auch die Entsorgung von Textilien, die durch Färbungen bei der Herstellung mit Quecksilber belastet sein können. Ein Problem ist, dass diese kontaminierten Bestandteile versteckt im Müll nicht indirekt gefunden werden können, sodass eine direkte einfache Entfernung üblicherweise nicht möglich ist. Aus der DE 41 22 113 A1 ist ein Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Klärschlamm und Verwendung des danach erhaltenen Klärschlamms als Brennstoff bekannt.

Aus der EP 2002 179 B1 ist ein Verfahren und System zur Verbesserung von Festbrennstoffeigenschaften bekannt.

Aus der JP 2004 359 771 A ist ein Verfahren zur Entgiftung insbesondere von Quecksilber zur Herstellung von Brennstoffen bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Eintrag von mit Quecksilber belastetem Müll in eine Verbrennung durch gezielte Entfernung von kontaminierten Müll zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den Anspruch 7 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Die erfindungsgemäße Anlage dient zur Aufarbeitung von Müll zur Verwendung als Ersatzbrennstoff in einer Brennvorrichtung. Beispielsweise und bevorzugt ist die Brennvorrichtung Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker.

Die Anlage weist eine Verarbeitungsvorrichtung und eine in Materialflussrichtung hinter der Verarbeitungsvorrichtung angeordnete Transportvorrichtung auf. Die Verarbeitungsvorrichtung bewirkt einen Wärmeeintrag in den Müll.

Beispielsweise und bevorzugt ist die Verarbeitungsvorrichtung ein Zerkleinerungsaggregat, beispielsweise und insbesondere ein Schredder oder eine Schneidmühle, besonders bevorzugt ein Schredder. Ein Schredder dient der mechanischen Zerkleinerung. Hierzu wird mechanische Energie in den Müll zur Zerkleinerung eingebracht. Hierbei treten zwei Effekte auf. Zum einen werden beispielsweise Quecksilber enthaltende Hohlkörper, beispielsweise entsprechende Lampen, zerstört, sodass das Quecksilber austreten kann. Um anderen wird durch die Einbringung der mechanischen Energie eine Erwärmung erreicht, wodurch ebenfalls Quecksilber in die Gasphase überführt wird. Somit ist in der Abluft der Verarbeitungsvorrichtung oder dem aus der Verarbeitungsvorrichtung heraustransportierten Müll Quecksilber in der Gasphase nachweisbar.

Die Transportvorrichtung weist eine Ausschleusvorrichtung auf. Die Ausschleusvorrichtung ist beispielsweise und bevorzugt ein reversierbares Transportband, eine Bandweiche, ein Kratzer oder ein Schieber. Im Falle eines reversierbaren Transportbandes ist dieses bevorzugt direkt in Richtung des Materialflusses hinter der Verarbeitungsvorrichtung so angeordnet, dass der Müll nahe an einem Ende des Transportbandes aufgegeben wird. Beispielsweise und insbesondere ist somit das reversierbare Transportband unter der Verarbeitungsvorrichtung, beispielsweise einem Schredder, angeordnet oder einem Schredder in Transportrichtung nachgeschaltet. Der Müll wird bei der normalen Transportrichtung weiter zur Verbrennung transportiert, wobei der Múll entlang der längeren Strecke des Transportbandes weiterbefördert wird. Um eine Ausschleusung vorzunehmen, wird die Laufrichtung des Transportbandes umgedreht, so dass der aus der Verarbeitungsrichtung austretende Müll über das kurze Ende des Transportbandes beispielsweise in einen Speicher zur späteren Entsorgung transportiert wird. Nach der Ausschleusung wird das Transportband wieder in die übliche Transportrichtung zurückgeschaltet.

Die Verarbeitungsvorrichtung, die Transportvorrichtung oder sowohl die Verarbeitungsvorrichtung als auch die Transportvorrichtung weisen eine Absaugung auf. Erfindungsgemäß wird der Absaugung ein Teilgasstrom entnommen. Beispielsweise und insbesondere wird der Zeigerstrom über eine Sonde aus dem Abgasstrom entnommen und über ein Rohr oder einen Schlauch weitergeleitet. Im Teilgasstrom wird die Quecksilberkonzentration mittels einer Detektionsvorrichtung bestimmt.

Eine Auswerteeinrichtung ist mit der Detektionsvorrichtung verbunden. Ebenso ist die Auswerteinrichtung mit der Ausschleusvorrichtung verbunden. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, bei Überschreiten einer vorgegebenen Konzentration an Quecksilber den kontaminierten Müll durch die Ausschleusvorrichtung auszuschleusen. Hierbei kann die Entscheidung über eine Ausschleusung nicht nur anhand der Quecksilberkonzentration, sondern auch anhand des zeitlichen Verlaufes der Quecksilberkonzentration erfolgen. Hierbei kann aus Konzentration und Konzentrationsverlauf gegebenenfalls ein Rückschluss auf die Art der Kontamination gezogen werden. Beispielsweise das Zerbrechen eines quecksilberhaltigen Leuchtmittels kann einen kurzen, aber sehr starken Anstieg der Quecksilberkonzentration der Abluft bewirken. Das Verbrechen beispielsweise eines quecksilberhaltigen

Fieberthermometers würde insbesondere große Mengen flüssigen Quecksilber freisetzen und daher einen geringeren Anstieg der Quecksilberkonzentration bewirken. Bei Altholz mit einer quecksilberhaltigen Imprägnierung wäre der Anstieg der Quecksilberkonzentration am geringsten, aufgrund der großen räumlichen Ausdehnung dafür jedoch über einen zeitlich größeren Bereich. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird durch eine optische Zelle geleitet. In der optischen Zelle wird mittels einer Detektionsvorrichtung die Quecksilberkonzentration in dem Teil der Strom bestimmt, wobei die Detektionsvorrichtung mittels Atomabsorptionsspektroskopie die Quecksilberkonzentration erfasst. Die Verwendung der Atomabsorptionsspektroskopie ist bevorzugt, da diese vergleichsweise störungsfrei auch in der Matrix und mit sehr hoher Empfindlichkeit funktioniert. Da weiter auch nur ein Element, in diesem Falle Quecksilber, erfasst werden soll, ist daher die Atomabsorptionsspektroskopie der Atomemissionsspektroskopie für diesen Anwendungszweck vorzuziehen. Besonders bevorzugt wird die Kaltdampf-Atomabsorptionsspektroskopie, wobei auf die Zugabe eines Reduktionsmittels üblicherweise verzichtet werden kann, da das Quecksilber bereits in elementarer Form aus der Verarbeitungsvorrichtung ausgetrieben wird. Die Messung erfolgt bevorzugt in einem Temperaturfenster von 50 °C bis 100 °C.

Optional kann der Kaltdampf-Atomabsorptionsspektroskopie noch eine sogenannte Goldfalle vorgeschaltet werden. Dabei wird das genau definierte Volumen des Messgases über eine Goldfalle geleitet. Hierbei verbindet sich das metallische Quecksilber mit dem Gold. Nach Ablauf einer Sammelphase wird die Goldfalle elektrisch aufgeheizt. Dadurch wird das Quecksilber wieder freigesetzt und mit einem inerten Trägergasstrom durch die optische Zelle (Küvette) gefördert. In einer alternativen Ausführungsform basiert die Detektionsvorrichtung auf energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX). Hierzu wird ein Elektronenstrahl in den Teilstrom geleitet und die emittierte Röntgenstrahlung erfasst. In einer alternativen Ausführungsform ist die Detektionsvorrichtung ein Massenspektrometer.

> BE2020/5637 In einer alternativen Ausführungsform ist die Detektionsvorrichtung ein Gaschromatograph. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Teilgasstrom zwischen der Absaugung und der optischen Zelle beheizbar. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass das Niederschlagen von Wasser vermieden werden kann. Die Zieltemperatur kann insbesondere gemäß den Umgebungsbedingungen und Temperatur im Zerkleinerungsaggregat, beispielsweise dem Schredder, nachgeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Teilgasstrom mittels einer Membranpumpe entnommen. Besonders bevorzugt ist die Membranpumpe im Teilgasstrom hinter der optischen Zelle angeordnet. Eine Membranpumpe ist bevorzugt, da diese zum einen besonders wartungsarm ist, zum anderen keine große Wechselwirkung zum Teilgasstrom aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Teilgasstrom zwischen der Absaugung und der optischen Zelle eine Filtervorrichtung auf. Mithilfe eines Filters kann beispielsweise Staub entfernt werden. Hierdurch wird eine Streuung des Messstrahls in der optischen Zelle und deren Kontamination vermieden. Bevorzugt weist die Filtervorrichtung eine Erkennung einer Verstopfung auf, beispielsweise einen vor dem Filter angeordneten ersten Drucksensor und einen zweiten hinter dem Filter angeordneten Drucksensor. Aufgrund der Druckdifferenz kann auf einen Verschmutzungsgrad des Filters geschlossen werden.

In einer weiteren ausufernden Erfindung weist die Detektionsrichtung eine Niederdruckquecksilberlampe als Lichtquelle auf. Besonders bevorzugt ist zwischen der Niederdruckquecksilberlampe und der optischen Zelle ein Strahlteiler, beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel, angeordnet. Ein Teil des Strahls wird auf einen Referenzdetektor geleitet, wodurch die Intensität der Niederdruckquecksilberlampe kontinuierlich erfasst wird. Somit kann die Quecksilberkonzentration zuverlässig und zeitstabil ermittelt werden.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausschleusung von mit Quecksilber belastetem Müll aus einer erfindungsgemäßen Anlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Verarbeiten von Müll in einer Verarbeitungsvorrichtung, b) Absaugen der Luft über dem in Schritt a) verarbeiteten Müll, c) Kontinuierliche Entnahme eines Teilgasstromes aus der in Schritt b) abgesaugten Luft, d) Leiten des Teilgasstromes durch eine optische Zelle, e) Erfassen der Quecksilberkonzentration des Teilgasstromes in der optischen Zelle, f) Auswertung der in Schritt e) gemessenen Quecksilberkonzentration, g) Entscheidung auf Grundlage der Auswertung in Schritt f), ob der Müll einer Verbrennung zugeführt wird oder mittels der Ausschleusvorrichtung ausgeschleust wird, h) Zuführen des Mülls zur Verbrennung oder Ausschleusung des Mülls nach der in Schritt g) getroffenen Entscheidung.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Teilgasstrom nach der Erfassung in Schritt e) der abgesaugten Luft wieder zugeführt. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn die abgesaugte Luft vor der Abgabe an die Umgebung weiteren _ Reinigungsschritten unterzogen wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Entscheidung in Schritt g) sowohl aus der Höhe der in Schritt e) erfassten Quecksilberkonzentration als auch anhand der zeitlichen Dauer einer erhöhten Quecksilberkonzentration getroffen. Hierdurch ist es möglich verschiedene Schwellwerte vorzugeben, um die verschiedenen Kontaminationsarten, wieder umschrieben, zuverlässig erfassen zu können.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Detektionsvorrichtung und die optische Zelle thermisch stabilisiert.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anlage anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 Anlage

Fig. 2 Quecksilberdetektor In Fig. 1 ist eine beispielhafte Anlage stark schematisch gezeigt.

Über ein Förderband 30 wird Müll in eine Verarbeitungsvorrichtung 10 transportiert.

Die Verarbeitungsvorrichtung ist beispielsweise ein Schredder.

Oberhalb der Verarbeitungsvorrichtung 10 ist eine Absaugung 40 angeordnet.

Die Absaugung 40 kann auch Bestandteil des Gehäuses der Verarbeitungsvorrichtung 10 sein.

Unterhalb der Verarbeitungsvorrichtung 10 ist eine Transportvorrichtung 20 angeordnet, die im gezeigten Beispiel als Förderband ausgebildet ist, welches realisierbar ausgebildet ist.

Im Normalbetrieb fördert die 10 Transportvorrichtung 20 den durch die Verarbeitungsvorrichtung 10 zerkleinerten Müll weiter in eine Verbrennungsvorrichtung, beispielsweise den Drehrohrofen oder den Calcinator einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker.

Durch Umkehrung der Transportrichtung der Transportvorrichtung 20 kann der Müll auch in Anlage 60 transportiert werden.

Dieses wird erfindungsgemäß genau dann gemacht, wenn der Müll mit Quecksilber kontaminiert ist.

Die Kontamination mit Quecksilber wird mittels eines Quecksilberdetektors 50 festgestellt, welche einen Teilgasstrom 70 aus der Absaugung 40 entnimmt.

Fig. 2 zeigt den Quecksilberdetektor 50 aus Fig. 1. Der Teilgasstrom 70 wird zunächst durch einen Filter 150 gereinigt und tritt dann in die optische Zelle 100 ein.

Hinter der optischen Zelle 100 ist eine Membranpumpe 160 angeordnet.

Anschließend wird der Teilgasstrom 70, hier nicht dargestellt, wieder in den Hauptgasstrom der Absaugung 40 geleitet.

Eine Niederdruck Quecksilberlampe 110 durchstrahlt die optische Zelle 100, das transmittierte Licht wird durch einen Detektor 130 erfasst.

Vor der optischen Zelle 100 ist ein Strahlteiler 120 angeordnet er einen kleinen Teil der Anregungsstrahlung der Niederdruckquecksilberlampe 110 auf einen Referenzdetektor 140 leitet.

Hierdurch sind insbesondere Alterungseffekte der Niederdruckquecksilberlampe 110 leicht korrigierbar.

Eine in den Figuren nicht gezeigt Auswerteeinheit wertet die erfasste Quecksilberkonzentration aus und entscheidet, ob die Transportvorrichtung 20 durch Umkehrung der Transportrichtung Quecksilber kontaminierten Müll in das Lager 60 transportieren soll.

Bezugszeichen

10 Verarbeitungsvorrichtung

20 Transportvorrichtung

30 Förderband

40 Absaugung 50 Quecksilberdetektor

60 Lager

70 Teilgasstrom

100 optische Zelle

110 Niederdruckquecksilberlampe 120 Strahlteiler

130 Detektor

140 Referenzdetektor

150 Filter

160 Membranpumpe

Claims (11)

Patentansprüche

1. Anlage zur Aufarbeitung von Müll zur Verwendung als Ersatzbrennstoff in einer Brennvorrichtung, beispielsweise in einer Anlage zur Herstellung von Zementklinker, wobei die Anlage eine Verarbeitungsvorrichtung (10) und eine in Materialflussrichtung hinter der Verarbeitungsvorrichtung (10) angeordnete Transportvorrichtung (20) aufweist, wobei die Transportvorrichtung (20) eine Ausschleusvorrichtung aufweist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (10) einen Wärmeeintrag in den Müll bewirkt, wobei die Verarbeitungsvorrichtung (10), die Transportvorrichtung (20) oder sowohl die Verarbeitungsvorrichtung (10) als auch die Transportvorrichtung (20) eine Absaugung (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugung (40) ein Teilgasstrom (70) entnommen wird, wobei die Quecksilberkonzentration mittels einer Detektionsvorrichtung im Teilgasstrom (70) bestimmt wird, wobei eine Auswerteeinrichtung mit der Detektionsvorrichtung verbunden ist, wobei die Auswerteinrichtung mit der Ausschleusvorrichtung verbunden ist, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, bei Überschreiten einer vorgegebenen Konzentration an Quecksilber den kontaminierten Müll durch die Ausschleusvorrichtung auszuschleusen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilgasstrom (70) durch eine optische Zelle (100) geleitet wird, wobei der Teilgasstrom (70) in der optischen Zelle (100) mittels der Detektionsvorrichtung die Quecksilberkonzentration bestimmbar ist, wobei die Detektionsvorrichtung mittels Atomabsorptionsspektroskopie die Quecksilberkonzentration erfasst.

3. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (10) ein Zerkleinerungsaggregat, vorzugsweise ein Schredder oder eine Schneidmühle, ist.

4. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschleusvorrichtung ein reversierbares Transportband, eine Bandweiche, ein Kratzer oder ein Schieber ist.

5. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilgasstrom (70) zwischen der Absaugung (40) und der optischen Zelle (100) beheizbar ist.

6. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilgasstrom (70) mittels einer Membranpumpe (160) entnommen wird.

7. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilgasstrom (70) zwischen der Absaugung (40) und der optischen Zelle (100) eine Filtervorrichtung aufweist.

8. Verfahren zur Ausschleusung von mit Quecksilber belastetem Müll aus einer Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Verarbeiten von Müll in einer Verarbeitungsvorrichtung (10), b) Absaugen der Luft über dem in Schritt a) verarbeiteten Müll, c) Kontinuierliche Entnahme eines Teilgasstromes (70) aus der in Schritt b) abgesaugten Luft, d) Leiten des Teilgasstromes (70) durch eine optische Zelle (100), e) Erfassen der Quecksilberkonzentration des Teilgasstromes (70) in der optischen Zelle (100), f) Auswertung der in Schritt e) gemessenen Quecksilberkonzentration, g) Entscheidung auf Grundlage der Auswertung in Schritt f), ob der Müll einer Verbrennung zugeführt wird oder mittels der Ausschleusevorrichtung ausgeschleust wird, h) Zuführen des Mülls zur Verbrennung oder Ausschleusung des Mülls nach der in Schritt g) getroffenen Entscheidung.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilgasstrom (70) nach der Erfassung in Schritt e) der abgesaugten Luft wieder zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung in Schritt g) sowohl aus der Höhe der in Schritt e) erfassten Quecksilberkonzentration als auch anhand der zeitlichen Dauer einer erhöhten Quecksilberkonzentration getroffen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung und die optische Zelle (100) thermisch stabilisiert werden.