CH688990A5

CH688990A5 - Aufbereitung organischer und anorganischer Reststoffe aus rekonstruierten Altdeponien und/oder Frischmuell zu einem wiedervertbaren Stoff unter Schadstoffverfrachtung.

Info

Publication number: CH688990A5
Application number: CH03288/94A
Authority: CH
Inventors: Erfinder Hat Auf Nennung Verzichtet 1
Original assignee: Itz Ingenieur Team Zuerich Ag
Priority date: 1994-11-05
Filing date: 1994-11-05
Publication date: 1998-07-15

Description

Aufbereitung organischer und anorganischer Reststoffe aus rekonstruierten Altdeponien und/oder Frischmüll zu einem wiederverwertbaren Stoff unter Schadstoffentfrachtung.

Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Aufbereitungsverfahren, insofern auf die Aufbereitung organischer und anorganischer Restmüll- sowie Frischmüllstoffe und deren Behandlung zu einem wiederverwertbaren Stoff unter Berücksichtigung einer Schadstoffentfrachtung aus rekonstruierten Altdeponien und aus Frischmüll.

Jeder Bürger produziert täglich mehr als 1 kg Abfall, welcher nach mehr oder weniger gut durchgeführter Trennung in der Mülltonne landet. Von dort gelangt der Abfall in die Behandlungsanlagen, die, ausser den als Müllverbrennungsanlagen konzipierten, grösstenteils noch fehlen, und in die Deponien. Diese Abfälle wachsen täglich zu gewaltigen Bergen an und stellen eine schwer abzuschätzende Reaktionsmasse dar. Die Gesetzgeber reagieren zunehmend dahingehend, dass sie neue Vorschriften erlassen, die die weitgehende Inertialisierung, auch Vererdung, vorschreiben. Diese Vorschriften gelten i.d.R. jedoch nur für neu zu verfüllendes Material. Die alten Deponien bleiben davon unberührt. Die Deponien wachsen und stellen insbesondere in dichtbesiedelten und Ballungsräumen oder im Umfeld einer Grossstadt eine immer knapper werdende Ressource dar.

Standorte für neue Deponien sind in diesen Bereichen fast nicht mehr zu finden und scheitern auch am erbitterten Widerstand der Anrainer. Bekannt sind derzeit Verfahren zur Aufbereitung von Abfall mit den Verfahrensinhalten Sichten, Sortieren, Zerkleinern, Wiederverwenden, so in den DE 2 850 130, DE 3 728 899 beschrieben.

Eine erneute Verwertung von Stoffen aus dem Abfallbestand ist bisher üblich, indem die Abfallstoffe gesichtet, sortiert, gegebenenfalls zerkleinert werden und mittels thermischer Verfahren, so in Müllverbrennungsanlagen, oder in biologisch-mechanischen Anlagen zu wiederverwertbaren Stoffen, i.d.R. als gasförmige aber auch feste Energieträger, verbracht werden, wobei die brennbaren Gase und festen Stoffe gleich zum Energieeinsatz in diesen oder tangierenden technischen Verfahren oder als Energielieferant genutzt werden, so z.B. in DE 3 918 259 beschrieben, wobei diese Schrift auch von getrennter Sammlung und Verwertung ausgeht.

Die biologische Behandlung, sei es um die Zielstellung Kompostherstellung durch aerobe Rotte oder vorrangige Energieerzeugung durch anaerobe Vergärung mit Methanbildung, ist in jedem Fall mit einem Reststoff kombiniert, der entweder landwirtschaftlich oder gartenbaulich genutzt werden kann oder zunehmend nur noch abgelagert werden kann, ohne die künftigen hohen Ansprüche hinsichtlich Glühverlust für die Langzeitdeponierung erfüllen zu können. Daneben sind zunehmend höhere Kostenbelastungen für alle Arten der biologischen Abfallbehandlung als Endstufen des Entsorgungsprozesses zu beachten. Weiterhin ist bekannt, so DE 3 918 259, dass inerte Stoffe, vorzugsweise mineralische Stoffe, Baustoffen zugesetzt werden, oder nach DE 3 404 750 feinzerkleinerter aufbereiteter Müll mineralischen Baustoffen zugeschlagen wird, um diese zu füllen und Leichtbaustoffe herzustellen.

Anlagen, die Abfälle in Baustoffgrundstoffe einarbeiten sind z.B. durch die DE 4 227 996 bekannt. Der Fachwelt allgemein bekannt geworden ist unter dem Namen ORFA-Verfahren ein Systemvorschlag, bei dem frischer Hausmüll und vergleichbare Reststoffe nach einer Eingangsozonisierung so aufbereitet und sortiert werden, dass alle faserenthaltenden (vorzugsweise organische) Stoffe u.a. wiederverwertbare Stoffe mit an sich bekannten Verfahren abgetrennt werden, z.B. Zellulosefasern aus Klärschlämmen, und in weiterführenden Verfahrensstufen unter anderem als Baustoffe, gegebenenfalls auch im Verbund mit zugemischten mineralischen Stoffen, einzusetzen sind. Anwendungsprobleme leiten sich sowohl aus Akzeptanzproblemen ab bei den Nutzern der auf o.g. Weise herzustellenden Materialien als auch aus den im Vergleich zur traditionellen Abfallbehandlung höheren Verfahrensgesamtkosten.

Jüngste Offenbarungen zur Abfallaufbereitung wurden zur Vortragsveranstaltung "Deponierückbau und Restmüllbehandlung" am 21. Juni 1994 in Freiberg/Sachsen getätigt. Durch den Rückbau, so wie dort dargestellt, wird zwar Deponieraum durch Rückbau zunächst gewonnen. Die Behandlung des rückgebauten Mülls wird aber hierbei ebenfalls in Müllverbrennungsanlagen oder in biologisch-mechenischen Anlagen vorgenommen. Die bisherigen Mängel dieser Anlagenarten bleiben bestehen und wurden von der Technikentwicklung noch nicht gelöst.

Es sind hauptsächlich die hohen Kosten, der geringe Energiegewinn, die Belastung der Müllverbrennungsanlage durch Inertstoffe, die Tatsachen, dass Rauchgase nie völlig frei sein werden von Schadstoffen und dass die verbleibenden Reste der biologisch-mechanischen Anlage offensichtlich nicht den jeweiligen gesetzlichen Anforderungen entsprechen werden und leistungsbeschränkt sind. Wenn auch durch das Restmüll-Splitting-Verfahren, als Kombination bekannter Einzelverfahren, das verfahrenstechnische Risiko und der technische Kompromiss jeder Restmüll-Behandlungsanlage verkleinert wird, so werden die grundsätzlichen Mängel dieser Verfahrensweise immer noch nicht beseitigt. Es verbleiben bei allen vorgenannten Verfahrens- und Systemvorschlägen immer noch Reste, die dann auch wieder zu einer Deponie führen und das Problem nur aufschieben aber nicht lösen.

Diese unbefriedigende Situation, die Standortknappheit und das fehlende Wissen um die Reaktionsgefahren des Inhaltes einer Deponie, waren der grundsätzliche Anstoss für die Realisierung zweier Pilotprojekte in Europa hinsichtlich eines Deponierückbaues, wobei erreicht werden sollte:
- Sicherung und Gewinn von wertvollem Deponievolumen am genehmigten Deponiestandort;
- Kontrolle der alten Deponien und qualifizierte Bewertung des von ihnen ausgehenden Gefährdungspotentials;
- Verminderung der Schadstoffanteile bei gleichzeitiger Volumen- und Massenreduzierung und Untersuchung zu den Wiedereinbaumöglichkeiten für die Reststoffe gemäss dem Stande der Technik;

Die zugrundegelegte klassische Zusammensetzung einer Hausmülldeponie älteren Datums ist wie folgt darzustellen:
<tb><TABLE> Columns=3
<tb><SEP>-<SEP>Mineralien - beispielsweise Erde, Bauschutt, Glas, Keramik<SEP>ca. 7%
<tb><SEP>-<CEL AL=L>Eisen und Nichteisenmetalle<SEP>ca. 5%
<tb><SEP>-<SEP>Kunststoffe <SEP>ca. 6%
<tb><SEP>-<SEP>Holz, Pflanzenfasern<SEP>ca. 2%
<tb><SEP>-<SEP>Papier, Textilien, evtl. Klärschlamm <SEP>ca. 48%
<tb><SEP>-<CEL AL=L>Feuchtigkeit<SEP>ca. 32%
<tb></TABLE>

In älteren Hausmüllablagerungen in den neuen Bundesländern Deutschlands sind kaum Kunststoffanteile enthalten, hingegen kann der Anteil an mineralischen Stoffen über 50% liegen. Die Materialaufbereitung aus dem Deponierückbau bei beiden Pilotprojekten wurde so durchgeführt, dass nach der Vorsortierung des Materials mittels mechanischer Trennverfahren, Siebvorgängen und Betonabscheidungen das Eisen mit einem Magnetabscheider aus dem Materialstrom entfernt wurde. Die sogenannte Leichtfraktion wurde in einer Containerpresse verdichtet und im Zuge der Rücknahmeverpflichtung einer nahe gelegenen städtischen Müllverbrennungsanlage thermisch verwertet.

Abgesehen davon, dass die Müllverbrennungsanlagen ohnehin überlastet sind und, um den Volumenstrom einigermassen zu bewältigen, die vorgeschriebenen Brenntemperaturen nicht voll ausgefahren werden können, ist die sogenannte gemischte Hausmüllverbrennung bereits an den Grenzen der Finanzierbarkeit angelangt. Bis ca. 800 DM/t Input für eine Verbrennungsanlage wirft die Frage auf, ob die dafür erbrachte Leistung selbst bei Kraft-Wärme-Kopplung diesen hohen Betrag rechtfertigt. Ein ähnlicher Lösungsvorschlag für die Restmüllbeseitigung aus dem Deponierückbau findet sich im Pyrolyseverfahren wieder. Die Kosten, die der Bürger hierfür aufzuwenden hätte, sind unnötig bzw. unangemessen hoch. Bei beiden Systemen bleibt zusätzlich der unkontrollierte Materialeingang in die Verbrennung.

Aus Akzeptanzgründen wird gern noch eine biologisch-mechanische Behandlungsanlage in den Vordergrund gestellt. Alle vorangehenden vorgeschlagenen Lösungen sind mit Mängeln behaftet, die sich insbesondere in den aufzubringenden Kosten niederschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sehr reaktionsarmen Zustand zu schaffen. Es ist eine Verfahrensweise zu entwickeln, mit der dem Prinzip der Abfallvermeidung möglichst nahe gekommen wird, indem nicht wieder neue Deponien für immer noch anfallende, nach bisherigem Stande der Technik nicht vermeidbare Restmüllstoffe des bisherigen Deponierückbaues entstehen, sondern diese so behandelt werden, dass sie möglichst reaktionsarm oder reaktionslos in Nutzstoffen deponiert werden. Die für die Behandlung vorgesehenen Restmüll- und/oder Frischmüllstoffe sind nach Grobsortierung und Absiebung einem stoffwirtschaftlich günstigeren Verfahrensprozess zu unterwerfen und die insgesamt zu behandelnden Stoffe auf möglichst kleine Partikelgrösse zu bringen.

Diese Aufgabe wird, wie nachfolgend dargestellt, so gelöst, dass die zu behandelnden Restmüll- gegebenenfalls Frischmüllstoffe nach Störstoffabscheidung (Schrottaushaltung und anderes mehr) und vorzugsweiser Abtrennung der Mineralfraktion auf Korngrössen < 20-25 mm zerkleinert werden, danach unter Einstellung eines auch während der nachfolgenden Behandlung einzuhaltenden Temperatur- und Feuchtigkeitsregimes einem aeroben Rottevorgang oder einer anaeroben Vergärung unterzogen werden,

nachfolgend eine grobe Trennung und Sortierung sowie getrennte Aufbereitung der mineralischen und organischen Restfraktion erfolgt und die für die Behandlung vorgesehenen Restmüll- gegebenenfalls Frischmüllstoffe zunächst mechanisch durch ein- und/oder mehrstufige Zerkleinerungs- und Klassiervorgänge auf möglichst kleine Partikelgrössen ge bracht und die organischen Reststoffpartikel aufgefasert sowie eine vorher zu bestimmende Restfeuchte eingestellt werden.

In weiteren Behandlungen werden mittels einer Flüssigkomponente zur bindigen, faserverstärkenden Behandlung Kleber oder hydraulische Slurrys eingesetzt, und mittels Mehrstoffbinderkomponenten werden die Partikel mit einer Haftbrücke beaufschlagt und mittels geeigneter Bindemittelkombinationen und anschliessender Aufbaugranulierung mit nachfolgender Verdichtung unter erheblicher Volumenreduzierung zu Pellets oder anderen extrudierten Formlingen verarbeitet. Im einzelnen wird so vorgegangen, dass man die organische Fraktion mit einem wegen hoher Restfeuchte nicht abtrennbaren feinkörnigen Anteil der Mineralfraktion einer weitergehenden Grobzerkleinerung und Auffaserung z.B. in einem Prallreisser, unterzieht.

Dabei soll erreicht werden, dass die Grobzerkleinerung auf Korngrössen < 20 bis 25 mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm mit einem Grobkornanteil von bis zu 10% für die Kornklasse > 20 mm erfolgt. Die Vorsortierung wird der Grobzerkleinerung so vorgeschaltet, dass grossvolumige Teile, aber auch erkennbare gefährliche Abfälle wie Farbeimer, \lfilter, Spraydosen, Batterien, Reifen, Holzbalken, Eisen u.a. Stoffe mit Eignung für die Aufgabe in Müllverbrennungsanlagen ausgehalten werden. Die nächste Selektion wird in einem Trommelsieb unterschiedlicher Maschenweite durchgeführt. Die einzelnen Fraktionen, z.B. mit den Trennschnitten von 100, 60 und 20 mm werden über Magnetabscheider einem Shredder oder Schneckenwalzenbrecher und in der Folge einer Hammermühle zugeleitet.

Mittels Siebung und Sichtung wird die Leichtfraktion (Papier, Kunststoffe, Holzreste und Textilien) ebenso wie die Mineralfraktion abgetrennt. Die Leichtfraktion wird einer Schneid- oder Messermühle zugeführt. Die mineralischen Materialien, wie Bauschutt, Glas, Erde oder Keramik, NE-Metalle und andere gelangen zur Zerkleinerung in einen Backenbrecher mit einer Spaltbreite von 1 bis 2 mm. Diese anorganische Komponente bedarf bei der angegebenen Fraktion keiner weiteren Nachbehandlung und kann für die Einbindung der organischen Materialien als Extender mit Stützkornfunktion oder extern eingesetzt werden. Auf Grund des hohen Feuchtigkeitsgehaltes, ca. 32%, ist mit 2-5 mm Korngrösse das Optimum der Feinmahlung auf bekannten Schneid- oder Messermühlen erreicht.

Für eine gegebenenfalls weitere Aufmahlung muss das Material in einem Mahltrocknungsprozess verarbeitet oder bereits vor dem Mahlprozess vorgetrocknet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren sieht weiterhin vor, dass das aufbereitete und auf optimale Prozessfeuchte eingestellte Organikmaterial entweder mit einem an sich bekannten Kompostierungsverfahren oder einem dem Grunde nach ebenso eingeführten anaeroben Vergärungsverfahren verarbeitet und unter den für das jeweilige Verfahren optimalen Bedingungen hinsichtlich Verweilzeit, Temperatur und Feuchtigkeit so lange behandelt wird, bis der gewünschte Rotte- oder Abbaugrad erreicht ist. Als Kriterium soll gelten, dass im Interesse der gleichwertigen verfahrensbedingten Behandlung von vorzubehandelndem Frischmüll und von Reststoffen aus Altdeponien die organischen Anteile beider Inputs vergleichbar, d.h. gleichwertig sind.

Nach Beendigung der biologischen Behandlung ist, gegebenenfalls nach Trocknung, eventuell unter Ausnutzung an sich bekannter Trocknungsverfahren in einem heissluftbeaufschlagten Schnelltrockner o.ä. das behandelte Organikmaterial in Spezialmühlen unter der abgestimmten definierten Restfeuchte von nahe 0 bis 15%, vorzugsweise 3 bis 10%, im besonderen 7% und Sichtung auf 0-200 mu m Partikelgrösse zu zerkleinern. Dadurch werden die organischen Stoffe einschliesslich der enthaltenen unterschiedlichen Kunststoffe zerfasert. In Abhängigkeit von der Kunststoffart und deren Zusammensetzung sind diese Fasern spiral- und hakenförmig ausgebildet, ähnlich Asbestfasern, elastisch mit Rückspringeffekt. Die Fasern haben eine ausgezeichnete Armierungswirkung, wie Einbindeversuche nach Coaten der Fasern gezeigt haben.

Die Textil- und Cellulosefasern sind von unterschiedlicher Länge und haben Faserstärken um ca. 10 mu m. In zweiter Linie eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, die durch Feinstzerkleinerung aufgebrochene watteähnliche cellulosehaltige Faserstruktur, die auf Trockensubstanz bezogen bis zu 70% im Deponiegut enthalten sein kann, durch Mineralisierung in ein rieselfähiges Material zu überführen. Darüber hinaus können die Fasern des weiteren mit einem Reaktionsbeschleuniger oder Verzögerer sowie Extendern beaufschlagt werden.

Zur Erhöhung der Fliessfähigkeit wird das zu behandelnde Material in einem Reaktor mittels Mischwerkzeug unter Aufbringung hoher Scherkräfte und unter Verwendung von Kali- und Natriumsilikat, Monoaluminiumphosphat, Metalloxiden, quartiärem Ammoniumsilikat, Hydroxiden, Anhydrit, Natriumaluminat und Tricalciumsilikat im Teilgemenge oder einem in feinstkörnigem Zustand befindlichen hydraulischen oder latent hydraulisch bindend wirkenden Werkstoff daraus, zur Reaktion gebracht. Durch die hohe Wärmeentwicklung erfolgt die Reaktion spontan. Die so erzeugte Hitze trägt teilweise auch zur Plastifizierung der Kunststoffanteile bei, die dann selbst als Bindemittel wirken. Das Reaktionsprodukt ist bindig, fest und brechbar.

Gleichzeitig findet durch den hohen ph-Wert und die exotherme Reaktion eine Hygienisierung statt, und im wesentlichen liegt eine wasserunlösliche Verbindung der giftigen Metallsalze vor. Das Endprodukt kann verdichtet und geformt werden oder aus Gründen einer Anreicherung der mineralischen Anteile mit gegebenenfalls unterschiedlicher Korngrösse zum Aufbau einer Sieblinie aus betontechnologischer Sicht erneut gemischt und mit Bindemittelkomponenten der vorgenannten Art eingebunden werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass auch höhere Anteile von Kunststoffabfällen eingearbeitet werden können, wenn der Faseraufriss in Rotationsaggregaten vorgenommen wird, die reibungsschlüssige Wechselwirkung aufweisen und mit stumpfen rotierenden Schlagvorrichtungen ausgestattet sind.

Des weiteren wurde festgestellt, dass für eine bessere Verarbeitung die Fasern mit einer Haftbrükke versehen werden. Hier haben sich insbesondere organische Bindemittel, wie Vinylacetate, Propionate, Acrylate, Polyvinylalkohol, aber auch Alkylalkoxysilan mit Silikatlösungen und einem Metallsäureester bewährt. Zur Erhöhung der Packungsdichte werden chemisch inerte Extender, wie amorphe Kieselsäure, Kaolinit und Illit mit extrem hohem Feinstkornanteil im Bereich 80% unter 2 mu m verwendet. Gegenstand der Erfindung ist es nun, aus diesen mineralischen Fasern, gegebenenfalls unter Zusatz eines aufbereiteten Anteils der mineralischen Abfallfraktion einen Ersatz für Sand und Kies für alle baulichen Zwecke wie Bettungen von Strassen, Gleisunterbau und Schüttungen für den Dammbau z.B. im Rahmen von Küstenschutzmassnahmen zu erstellen.

Als weitere produktionstechnische Einsatzgebiete bieten sich Verbundsteinpflaster, Gehwegplatten und Randsteine an. Das vorliegende Verfahren bezweckt dafür die Einstellung des Reaktionsgefässes im Hinblick auf die Mischwerkzeuge, bestmögliche Kontaktfähigkeit der Materialien und dabei die Erzielung optimaler Scherkräfte. Die Wirkungsweise des Verfahrens beruht auf der komplexen Mengenabstimmung der vorbehandelten organischen Bestandteile, sowie der mineralischen Anteilstoffe aus dem Deponierückbau zum Reaktionsmaterial. Der Starter oder Auslöser der Umsetzung ist das Reaktionsmaterial. Es enthält Additive, wie Härter, Katalysatoren, Netzmittel und, falls erforderlich, Verzögerer oder Hydrophobierungsmittel. Teile dieser Inhaltsstoffe reagieren mit den Additiven so spontan, dass die eigentliche Reaktionszeit unter starker Wärmebehandlung nur Sekunden betragen kann.

Ein Teil des Wassers wird als Prozesswasser für die physikalische und chemische Umsetzung der Reaktionspartner benötigt, der Rest verdampft. Die Materie wird also entwässert, umgesetzt, gehärtet und gleichzeitig granuliert. Die Granalien können bei hohen Ansprüchen an die Festigkeit sowie bei Anforderungen von Seewasser- und/oder Chemikalienbeständigkeit verdichtet werden. Die kurze Reaktionszeit erlaubt den Verän derungsprozess der Materialien im kontinuierlichen Verfahren.

Die Grundsubstanzen des bereits erläuterten Reaktionsmaterials sind: Alkalisilikate, Tricalciumsilikat, Tricalciumaluminat, quartäre Ammoniumsilikate, amorphe Silikate, Aluminathydrat und Aluminatgel, Zinkammonphosphat, Metalloxide, Natriumaluminat, Monoaluminiumphosphat, Magnesiumchlorid, Kaolinit und Illit- oder Gemenge verschiedener dieser Stoffe, die durch Sinterung bereits konfektioniert sind mit der Eigenschaft, dass im wässrigen Medium die eine Hydratation aktivierenden Stoffe freigesetzt werden, indem durch molekularstrukturverändertes Wasser Kolloide oder Gele aus quartären Ammoniumsilikaten hergestellt werden. Kaalinit, Illit und amorphe Kieselsäure haben gegenüber quellenden Tonen wie Bentonite den Vorteil, als ausgezeichnetes Dichtmittel zu fungieren.

Sie sind chemisch inert und die Tonmineralien haben eine gute Kationenaustauschkapazität sowie einen Wasserdurchlässigkeitsbeiwert von ca. 5 x 10<-><1><1> m/s. Eine signifikante Verfahrensbedingung der Erfindung ist, dass die Mehrstoffbinderkomponenten kolloidal aufgeschlossen werden. Das so erhaltene Gel erfüllt alle Parameter hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit, der Hohlraumverfüllung, der chemischen Resistenz und Abriebfestigkeit, der Schadstoffimmobilisierung und der mechanischen Eigenschaften im Fertigprodukt. Wenn im alkalischen Medium gearbeitet wird, können als weitere Binderkomponenten latenthydraulische Stoffe wie Flugasche oder natürliche Puzzolane zugesetzt werden. Die erfindungsgemäss hergestellten Granalien oder Pellets sind von hoher mechanischer Festigkeit, seewasserfest und nicht auslaugbar.

Die Inhaltsstoffe sind daher dauerhaft und ökologisch befriedigend unschädlich gemacht. Die aus aufbereiteten Abfallkomponenten hergestellten granulierten und/oder pelletierten Formkörper lassen sich auch als Basismaterial für die Herstellung von Versatzbeton verwenden, wenn entsprechend spezifischer Rezepturen zusätzliche Bindemittel und gegebenenfalls weitere mineralische Zusatzstoffe eingesetzt werden.

Der Einsatz eines Grossteils der behandelten Abfallstoffe zur Herstellung von Materialien für unterschiedliche baustofftechnische Verwendungen lässt erwarten, dass sowohl aus der Frischmüllverarbeitung und des damit verbundenen Verzichts auf die Schaffung von neuem Abfallablagerungsraum als auch durch die Baustoff-Funktion wirtschaftliche Effekte eintreten, die die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens insbesondere für Bedingungen empfehlen, bei denen massenhaft benötigte Baustoffe nicht im erforderlichen Umfang und zu vertretbaren Preisen zur Verfügung stehen. Besonders kann das der Fall sein bei Massnahmen des Küstenschutzes für den Deich- und Dammbau. Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, aus selektierten organischen und anorganischen Reststoffen einen vielseitigen Wertstoff herzustellen. Als flankierender Versuch wurden Altdeponien geöffnet, die u.a.

Filterstäube aus Müllverbrennungsanlagen, Flusssedimente, Hafenschlick mit organischen und anorganischen Bestandteilen sowie Galvanikschlämme enthielten. Zur Überraschung konnte festgestellt werden, dass ein Gemenge aus Schlämmen mit gleichen Gewichtsteilen Filterstäuben abgemischt und dem Bindervielstoffgemenge mittels Scherkräften im Reaktor zur Reaktion gebracht, verblüffende analytische Ergebnisse der Eluierbarkeit zeigten. Durch das Sortieren, die biologische Behandlung, das Sichten, Trocknen, Mahlen und Aufarbeiten der feinen Abfallfraktionen, sowie nachfolgender Umhüllung und Einkapselung direkt vor Ort werden Stoffverbindungen gewonnen, die chemisch inert, auslaugungsbeständig und biologisch inaktiv sind und dadurch einer besseren und preiswerteren stofflichen Verwertung zugeführt werden können.

Das nachfolgende 1. Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutern, wobei in Fig. 1 die Verfahrensschritte im einzelnen schematisch dargestellt sind. Die eingetragenen Verknüpfungen beschreiben den technologischen Durchlauf. Das von der rückzubauenden Altdeponie entnommene Material oder der Frischmüllinput 1 durchläuft eine Grobsortierung 2 zur Abscheidung grobstückiger Teile 3, zur Metallentfernung 4 und zur Abtrennung der vorwiegend aus organischen Resten (Kunststoffen) bestehenden Leichtfraktion 5 sowie der Mineralfraktion 9. Die Leichtfraktion 5 wird gegebenenfalls zusammen mit, von aussen einzubringenden Sortierresten 6 ein- oder mehrstufig zerkleinert 7 und klassiert 8, wobei die letzte Zerkleinerungsstufe eine weitgehende Auffaserung des Aufgabegutes vornimmt.

Die mineralische Fraktion 9 wird ebenfalls vorklassiert 10, ein- oder mehrstufig zerkleinert 11, klassiert 12 und nach Erreichen der geforderten Endfeinheit gegebenenfalls unter Wasserzugabe 13 mit der organischen Komponente vermischt 14. Die organische Restfraktion 19 wird einer Grobzerkleinerung mit Zerfaserung 20 zugeführt, gelangt dann in die biologische Behandlung 21 (im konkreten Fall des Beispieles bestehend aus Vorrottetrommel und Nachrottemieten) und wird danach einer Klassierung 22 zugeführt. Dort erfolgt, gegebenenfalls unter Einschaltung einer im Ausführungsbeispiel nicht dargestellten Zwischentrocknung, die Abtrennung der Mineralfraktion mit Einbindung auf die Zerkleinerung 11 ebenso wie die Übergabe der organischen Rottereste 23 in die zugehörige Zerkleinerung 7. Für das 1.

Ausführungsbeispiel wurde ein Ausgangsmaterial, hergestellt aus Sortierresten der Wertstoffverwertung, Restmüll mit hohem biogenem Anteil und Klärschlamm aus einem kommunalen Klärwerk, gemeinsam verarbeitet. Die auf wasserfreie Bedingungen umgerechnete Rohzusammensetzung vor der Immobilisierung ergibt:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>Faseranteile (Zellulose u.a,.)<SEP>69,9%
<tb><SEP>Kunststoffe<SEP>8,8%
<tb><SEP>Holz<CEL AL=L>2,9%
<tb><SEP>Mineralfraktion<SEP>18,4%
<tb></TABLE>

Durch Zugabe von organischen und anorganischen Bindern sowie Tongemenge (Kaolinit/Illit) nach der Trocknung und Feinmahlung das ausgereiften Rottegutes ergab sich für das Gesamtgemisch folgende Zusammensetzung:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>Faseranteile<SEP>52,1%
<tb><SEP>Kunststoffe<SEP>6,0%
<tb><SEP>Mineralfraktion<CEL AL=L>13,7%
<tb><SEP>Tongemenge<SEP>7,4%
<tb><SEP>anorganische Binder<SEP>18,6%
<tb><SEP>organische Binder<SEP>2,2%
<tb></TABLE>

Die zu behandelnden Reststoffe nach dem Vormischer 14 werden im Reaktor 15 mit 10% CaO versetzt und unter Aufbringung hoher Scherkräfte 10 Sek. bei 1000 min<-><1> Wellendrehzahl vermischt. Eine Nachbehandlung der noch warmen Granalien erfolgt mit 3% Vinylacetat. Anschliessend erfolgt die Verfestigung mit einem Bindemittelstoffgemenge, bestehend aus:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>Kaliumsilikat<SEP>8,62%
<tb><SEP>Natriumsilikat<SEP>3,45%
<tb><SEP>Tricalciumsilikat<CEL AL=L>23,01%
<tb><SEP>quartäres Ammoniumsilikat<SEP>1,72%
<tb><SEP>Natriumaluminat<SEP>1,72%
<tb><CEL AL=L>Tricalciumaluminat<SEP>25,27%
<tb><SEP>Calciumoxid<SEP>36,21%
<tb></TABLE>

Durchgeführte Dünnschliffuntersuchungen belegen, dass durch den kolloidalen Aufschluss des Binders gute Voraussetzungen für eine weitgehende Umhüllung aller beim Behandlungsprozess einbezogenen Partikel erreicht werden und somit von einer sicheren Einkapselung und damit Immobilisierung der Schad- und Problemstoffe ausgegangen werden kann. Durch die vorgenannten Behand lungen wurden analoge Ergebnisse bei durchgeführten Auslaugversuchen, wie sie zum nachfolgenden Beispiel 2 dargestellt sind, gefunden, wodurch die Wirksamkeit der Immobilisierung besonders deutlich demonstriert ist.

Für ein 2. Ausführungsbeispiel mit nachstehender Zusammensetzung des teilweise organischen Reststoffgemenges ohne vorherige Rotte oder anderweitige biologische Behandlung
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>Filterstaub<SEP>50 Gew.-Teile
<tb><SEP>Flusssediment und Hafenschlickgemenge<SEP>50 Gew.-Teile
<tb><SEP>Bindemittelstoffgemenge<SEP>30 Gew.-Teile
<tb><SEP>Kaolinit/Illit<SEP>10 Gew.-Teile
<tb><CEL AL=L>Katalysator<SEP>2 Gew.-Teile
<tb><SEP>Polymerdispersion<SEP>5 Gew.-Teile
<tb><SEP>Ca-Stearat<SEP>3 Gew.-Teile
<tb></TABLE>
wurde das Reststoffgemenge hochtourig bei einer Wellendrehzahl des Mischers n = 1000 min<-><1> unter Wasserzusatz gemischt und dabei homogenisiert. Die Temperatur betrug 98 DEG C. Anschliessend erfolgte eine Verdichtung durch Pelletierung.

Die analytische Auswertung von Versuchen zur Funktionsfähigkeit und Reproduzierbarkeit der vorgeschlagenen technischen Lösung ist nachstehend wiedergegeben.
<tb><TABLE> Columns=4
<tb>Head Col 2 AL=L: Flusssediment + Hafenschlick
ausgebaggert, unbehandelt,
Trockenmasse 47,9% mg/kg/TM
<tb>Head Col 1: behandelt, pelletiert,
verdichtet, ausgehärtet, CO2-Eluat mg/Liter
<tb>Head Col 2:

behandelt, pelletiert,
verdichtet, ausgehärtet,
n/10 HCL-Eluat mg/Liter
<tb><SEP>Cadmium<SEP>1,11 mg/kg<SEP>0,0026<SEP>0,005
<tb><SEP>Chrom<CEL AL=L>43,89 mg/kg<SEP>0,01<SEP>0,02
<tb><SEP>Blei<SEP>66,37 mg/kg<SEP>0,07<SEP>0,28
<tb><SEP>Nickel<CEL AL=L>33,22 mg/kg<SEP>0,07<SEP>0,21
<tb><SEP>Kupfer<SEP>53,43 ma/kg<SEP>0,025<SEP>0,06
<tb><CEL AL=L>Zink<SEP>254,64 mg/kg<SEP>0,03<SEP>0,42
<tb><SEP>Eisen<SEP>28,49 g/ka<SEP>0,05<CEL AL=L>0,91
<tb><SEP>Quecksilber<SEP>0,28 mg/kg<SEP>0,001<SEP>0,001
<tb><SEP>PCB<SEP>nicht nachweisbar (n.n.)<SEP>n.n.<SEP>n.n.
<tb></TABLE>

Die Analysenwerte weisen aus, was nicht ohne weiteres zu erwarten war, dass auch kritische Stoffe wie Filterstaub aus einer Müllverbrennungsanlage, Flusssediment und Hafenschlick durch das vorliegende Verfahren erfolgreich eingebunden werden können. Es wurden aggressive Medien für den Eluattest gewählt, um die aussergewöhnliche Wirksamkeit der Dichtigkeit und Beständigkeit der Formkörper zu unterstreichen.

Es kann somit als nachgewiesen gelten, dass die Aufbereitung organischer und anorganischer Reststoffe und deren Behandlungsmöglichkeiten zu einem wiederverwertbaren Stoff auch bei der Verwendung von Frischmüll und problematischen sonstigen Abfällen mit vorstehend dargelegter erfinderischen Lösung auf wirksame Weise und reproduzierbar vorgenommen werden kann, da bei den Ausführungen des vorstehenden Verfahrens und der Zusammensetzung des Bindermehrstoffgemenges bestimmte Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Das vorliegende Verfahren bedeutet somit eine Bereicherung in bezug auf die Aufarbeitung von Reststoffen der Abfallwirtschaft.

Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 von Altdeponien entnommenes Material/Frischmüllinput
2 Grobsortierung
3 Grobstückige Teile
4 Metallentfernung
5 Leichtfraktion
6 Sortierreste
7 ein- oder mehrstufige Zerkleinerung
8 ein- oder mehrstufige Klassierung
9 mineralische Fraktion
10 Vorklassierung
11 ein- oder mehrstufige Zerkleinerung
12 ein- oder mehrstufige Klassierung
13 Wasserzugabe
14 Vormischer
15 Intensivmischer
16 Bindemittel
17 Zuschlagstoffe
18 behandeltes Material
19 Organische Restfraktion
20 Grobzerkleinerung und Zerfaserung
21 Biologische Behandlung
22 Klassierung der Mineralfraktion
23 Organische Rottereste

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung organischer und anorganischer Reststoffe aus rekonstruierten Altdeponien und/oder Frischmüllaufkommen und deren Behandlung zu einem wiederverwertbaren Stoff unter Berücksichtigung einer Schadstoffentfrachtung, wobei die Materialien einer Grobsortierung, Metallentfernung, Trennung der organischen von den mineralischen Stoffen und einer Zerkleinerung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Reststoffe nach Störstoffabscheidung in einem anschliessenden anaeroben oder aeroben Abbauprozess unter Einstellung eines während der gesamten aeroben oder anaeroben Behandlung aufrecht zu erhaltenden Temperatur- und Feuchtigkeitsregimes einem entsprechenden Abbauvorgang organischer Materie unterzogen werden, nachfolgend eine Abtrennung und gesonderte Behandlung der mineralischen Fraktion vorgenommen wird,

ein- oder mehrstufige Zerkleinerungs- und Klassiervorgänge für die organische Restfraktion und für die mineralische Fraktion, die vor der Endbehandlung wieder vereint werden mit der Zielsetzung der Herstellung möglichst kleiner Partikelabmessungen nachgeschaltet sind und dabei in einem letzten Mahlvorgang noch vorhandene organische Reststoffpartikel aufgefasert werden, eine Einstellung eines vorher zu bestimmenden Restfeuchtegehaltes erfolgt, in einem weiteren Behandlungsvorgang vermittels einer Flüssigkomponente zur bindigen, faserverstärkenden Behandlung Kleber oder hydraulische Slurrys eingesetzt werden,

durch Mehrstoffbinderkomponenten die Partikel mit einer Haftbrücke beaufschlagt werden und der so behandelte Stoff mittels geeigneter Bindemittelkombinationen und anschliessender Aufbaugranulierung mit nachfolgender Verdichtung unter optimaler Volumenreduzierung zu extrudierten Formlingen verarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kombination der Frischmüllverarbeitung und des Rückbaues von Altdeponien Kapazitätsgrenzen vorgeschalteter biologischer anaerober und/oder aerober Abbauprozesse dergestalt berücksichtigt werden, dass die organischen Anteile von Reststoffen aus Altdeponien und aus der Frischmüllaufbereitung vergleichbar sein müssen.

3.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobzerkleinerung der organischen Substanzen auf Werte kleiner als 25 mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm mit einem Grobkornanteil grösser als 20 mm bis 10% erfolgt und dass die Partikelgrösse der organischen Substanzen vor der weitergehenden Verarbeitung nach dem biologischen Abbau im Bereich kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, im besonderen mindestens 50% von 0,01 bis 200 mu m beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtrennung einzelner grober Korngrössenbereiche der Mineralfraktion aus den Deponien zur separaten Zerkleinerung vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restmüllstoffe neben Restmüll aus dem Deponierückbau Frischmüll und Materialien aus metallabgereicherten Rückständen der Elektronikschrottaufbereitung sind.

6.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Fasern flexibel oder hart-steif verstärkt und durch Mineralisierung rieselfähig eingestellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsverfahren, z.B. Faserverstärkung und Aufbaugranulierung mittels Haftbrücken durch Mehrstoffbinderkomponenten nach Zugabe der separat aufbereiteten Mineralfraktion in einem Reaktor vorgenommen werden, dessen Mischwerkzeuge mit hohen Drehzahlen rotieren, um die erforderlichen Scherkräfte aufzubringen und dass die dadurch forcierte Reaktion bei so hohen Temperaturen abläuft, dass durch Hygienisierung das Fertigprodukt biologisch inaktiv wird.

8.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mehrstoffbinderkomponenten eingesetzt werden, die für die Vorbehandlung der Fasern organischer Natur, z.B. auf der Basis von Vinylacetaten, Propionaten, Acrylaten oder Polyvinylalkohol aufgebaut sind oder ein Gemisch aus Alkylalkoxysilan mit Silikatlösungen dargestellt und dass der gleiche Binder für die Vorbehandlung gleichzeitig vorhandener anorganischer Stoffe, die Bestandteile mittels Metalloxide aus der Reihe der Erdalkalimetalle, Metalloxide aus der Reihe der Ampholyte, Metallsalze aus der Reihe der Halogene sowie Metallsalze aus Silikaten der Alkali-und/oder Erdalkalireihe enthalten, mit Monoaluminiumphosphaten, Zinkammonphosphaten, Aluminiumphosphaten, quartären Ammoniumsilikaten, amorphen Silikaten, Aluminiumhydraten, Anhydrit und Alinitzement,

Hochofenschlacken oder einem Gemenge dieser durch Sinterung bereits vorkonfektionierten Stoffe komplettiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Tone, wie Kaolinit und Illit oder quellbare Tone, wie Bentonite zugesetzt werden und als Prozesswasser aufbereitetes Deponiewasser oder Brauchwasser eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrstoffbinderkomponenten in der Mischung mit einzubindenden Reststoffen ein Gewichtsverhältnis von 5-50%, im besonderen von 5 bis 25% aufweist und die Materialien anschliessend durch Verdichtung unter optimaler Volumenreduzierung zu Formlingen verarbeitet wird.

11.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrstoffbinderkomponenten in einem Hochbeschleunigungsaggregat, vorzugsweise mit einem hochtourig laufenden Schleuderrad ausgerüstet, kolloidal aufgeschlossen wird und neben der Vergelung dabei zusätzlich eine Teilchenzerkleinerung vorgenommen wird.

12. Verwendung der nach den Verfahrensansprüchen 1 bis 11 hergestellten Produkte, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwendung vorgesehen ist als Bau- und Bauhilfsstoffe, für Wasserbauschutzmassnahmen und für den bergmännischen Versatz zur Hohlraumverfüllung.