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
Processing of organic and inorganic residues from reconstructed old landfills and / or fresh waste into a recyclable material with removal of pollutants.
The invention relates to the technical field of processing methods, in so far as the processing of organic and inorganic residual waste and fresh waste materials and their treatment to a recyclable substance, taking into account the removal of pollutants from reconstructed old landfills and fresh waste.
Every citizen produces more than 1 kg of waste every day, which ends up in the garbage can after more or less well-organized separation. From there, the waste goes to the treatment plants, which, apart from those designed as waste incineration plants, are still largely missing, and to the landfills. This waste grows to form huge mountains every day and is a reaction mass that is difficult to estimate. Legislators are increasingly reacting by issuing new regulations that prescribe extensive inertialization, including grounding. These regulations usually apply. however only for new material to be filled. The old landfills remain unaffected. The landfills are growing and represent an increasingly scarce resource, particularly in densely populated and conurbations or in the vicinity of a big city.
Locations for new landfills are almost no longer to be found in these areas and also fail due to the bitter resistance of the residents. Processes for processing waste with the process contents sifting, sorting, crushing, reusing are currently known, as described in DE 2 850 130, DE 3 728 899.
A reuse of substances from the waste stock has so far been customary, in that the waste materials are sifted, sorted, possibly shredded and, using thermal processes, for example in waste incineration plants, or in bio-mechanical plants to reusable substances, as a rule. be used as gaseous but also solid energy sources, whereby the combustible gases and solid materials are used directly for energy use in these or tangential technical processes or as an energy supplier, e.g. described in DE 3 918 259, this document also assuming separate collection and recycling.
The biological treatment, be it the goal of compost production by aerobic rotting or priority energy generation by anaerobic fermentation with methane formation, is combined in any case with a residue that can either be used for agriculture or horticulture or can increasingly only be deposited without the future ones to be able to meet high demands with regard to loss of ignition for long-term deposition. In addition, there are increasingly higher costs for all types of biological waste treatment as final stages of the disposal process. It is also known, according to DE 3 918 259, that inert substances, preferably mineral substances, building materials are added, or mineral building materials are added according to DE 3 404 750, finely comminuted refuse, in order to fill them and to produce lightweight materials.
Plants that incorporate waste into building materials are e.g. known from DE 4 227 996. The system has become well known to experts under the name ORFA process, in which fresh household waste and comparable residues are processed and sorted after an initial ozonization in such a way that all fiber-containing (preferably organic) substances, among other things. recyclable materials are separated using methods known per se, e.g. Cellulose fibers from sewage sludge, and to be used in further process stages, among other things, as building materials, possibly also in combination with admixed mineral substances. Application problems are derived from acceptance problems among users of the above-mentioned Materials to be produced as well as from the higher overall process costs compared to traditional waste treatment.
The latest revelations on waste treatment were made at the lecture on "landfill dismantling and residual waste treatment" on June 21, 1994 in Freiberg / Saxony. By dismantling, as shown there, landfill space is initially gained by dismantling. The dismantled waste is also treated in waste incineration plants or in biological-mechanical plants. The previous shortcomings of these types of systems remain and have not yet been solved by the technical development.
It is mainly the high costs, the low energy gain, the burden on the waste incineration plant due to inert substances, the facts that flue gases will never be completely free of pollutants and that the remaining remains of the biomechanical plant will obviously not meet the respective legal requirements and will limit performance are. Even if the residual waste splitting process, as a combination of known individual processes, reduces the procedural risk and the technical compromise of every residual waste treatment plant, the fundamental shortcomings of this procedure are still not eliminated. With all of the above-mentioned process and system proposals, there are still residues which then lead to a landfill and only postpone the problem but do not solve it.
This unsatisfactory situation, the scarcity of locations and the lack of knowledge about the reaction risks of the contents of a landfill were the basic impetus for the implementation of two pilot projects in Europe with regard to landfill dismantling, whereby the following should be achieved:
- Securing and gaining valuable landfill volume at the approved landfill site;
- control of the old landfills and qualified assessment of the potential danger from them;
- Reduction of the pollutant proportions with simultaneous volume and mass reduction and examination of the possibilities for re-installation for the residues according to the state of the art;
The underlying classic composition of an older landfill should be presented as follows:
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> <SEP> - <SEP> minerals - e.g. earth, rubble, glass, ceramics <SEP> approx. 7%
<tb> <SEP> - <CEL AL = L> iron and non-ferrous metals <SEP> approx. 5%
<tb> <SEP> - <SEP> plastics <SEP> approx. 6%
<tb> <SEP> - <SEP> wood, plant fibers <SEP> approx. 2%
<tb> <SEP> - <SEP> paper, textiles, possibly sewage sludge <SEP> approx. 48%
<tb> <SEP> - <CEL AL = L> moisture <SEP> approx. 32%
<tb> </TABLE>
There is hardly any plastic content in older household waste deposits in the new federal states of Germany, but the share of mineral substances can be over 50%. The material preparation from the landfill dismantling in both pilot projects was carried out in such a way that after the pre-sorting of the material by means of mechanical separation processes, sieving processes and concrete separations, the iron was removed from the material flow with a magnetic separator. The so-called light fraction was compressed in a container press and thermally recycled as part of the obligation to take back a nearby municipal waste incineration plant.
Apart from the fact that the waste incineration plants are overloaded anyway and, in order to be able to manage the volume flow to a certain extent, the prescribed burning temperatures cannot be fully extended, the so-called mixed domestic waste incineration has already reached the limits of its financial viability. Up to approx. DM 800 / t input for an incineration plant, the question arises whether the performance provided for this justifies this high amount even with cogeneration. A similar solution for residual waste disposal from landfill dismantling can be found in the pyrolysis process. The costs that citizens would have to spend on this are unnecessary or unreasonably high. In both systems, the uncontrolled input of material into the combustion also remains.
For reasons of acceptance, a biological-mechanical treatment plant is often put in the foreground. All of the above proposed solutions have deficiencies, which are reflected in particular in the costs to be incurred.
The invention has for its object to provide a very low-reaction condition. A procedure has to be developed that comes as close as possible to the principle of waste avoidance by not creating new landfills for the remaining waste that was previously unavoidable from the previous landfill dismantling, but instead treating them in such a way that they are as possible as possible be deposited in reaction materials with little or no reaction. After rough sorting and screening, the residual waste and / or fresh waste materials intended for the treatment are to be subjected to a process process which is more economical from the point of view of materials and to bring the total amount of substances to be treated to the smallest possible particle size.
This task is solved, as shown below, in such a way that the residual waste to be treated, possibly fresh waste, is separated after separation of impurities (scrap and other items) and preferential separation of the mineral fraction to grain sizes <20-25 mm, then with adjustment of one also during the subsequent one The temperature and humidity regimes to be observed are subjected to an aerobic rotting process or an anaerobic fermentation,
Subsequently, there is a rough separation and sorting as well as separate processing of the mineral and organic residual fraction and the residual waste or fresh waste intended for the treatment is first mechanically reduced to the smallest possible particle sizes by single and / or multi-stage crushing and classification processes and the organic residual particles are fiberized and a pre-determined residual moisture can be set.
In further treatments, adhesives or hydraulic slurries are used for a cohesive, fiber-reinforcing treatment using a liquid component, and an adhesive bridge is applied to the particles using multicomponent binder components and processed to suitable pellets or other extruded moldings by means of suitable binder combinations and subsequent build-up granulation with subsequent compression, with considerable volume reduction. In detail, the procedure is such that the organic fraction with a fine-grained portion of the mineral fraction, which cannot be separated off due to high residual moisture, is subjected to further coarse comminution and fiberization, e.g. in an impact ripper, undergoes.
It should be achieved that the coarse grinding to grain sizes <20 to 25 mm, preferably 2 to 10 mm with a coarse grain fraction of up to 10% for the grain class> 20 mm. The pre-sorting is preceded by the coarse shredding in such a way that large-volume parts, but also recognizable hazardous waste such as paint buckets, oil filters, spray cans, batteries, tires, wooden beams, iron, etc. Substances suitable for the task in waste incineration plants are endured. The next selection is carried out in a drum screen with different mesh sizes. The individual fractions, e.g. with the separating cuts of 100, 60 and 20 mm, they are fed to a shredder or screw roller crusher via magnetic separators and subsequently to a hammer mill.
The light fraction (paper, plastics, wood residues and textiles) as well as the mineral fraction are separated by sieving and classifying. The light fraction is fed to a cutting or knife mill. The mineral materials, such as rubble, glass, earth or ceramics, non-ferrous metals and others, are crushed into a jaw crusher with a gap width of 1 to 2 mm. With the specified fraction, this inorganic component does not require any further aftertreatment and can be used as an extender with supporting grain function or externally for the integration of the organic materials. Due to the high moisture content, approx. 32%, with 2-5 mm grain size, the optimum of fine grinding is achieved on known cutting or knife mills.
For further grinding, if necessary, the material must be processed in a milling drying process or pre-dried before the milling process. The method according to the invention further provides that the organic material which has been prepared and adjusted to optimum process moisture is processed either with a composting method known per se or with an anaerobic fermentation method which is basically also introduced, and under the optimal conditions for the respective method in terms of residence time, temperature and moisture is treated until the desired degree of rotting or degradation is reached. The criterion should be that in the interest of the equivalent process-related treatment of pretreated fresh waste and residues from old landfills, the organic components of both inputs are comparable, i.e. are equivalent.
After the end of the biological treatment, if necessary after drying, possibly using drying methods known per se in a hot air pressurized quick dryer or the like. to crush the treated organic material in special mills under the coordinated defined residual moisture of close to 0 to 15%, preferably 3 to 10%, in particular 7% and sifting down to 0-200 μm particle size. As a result, the organic substances including the various plastics they contain are defibrated. Depending on the type of plastic and its composition, these fibers are spiral and hook-shaped, similar to asbestos fibers, elastic with a spring-back effect. The fibers have an excellent reinforcement effect, as has been shown by attempts to bind the fibers.
The textile and cellulose fibers are of different lengths and have fiber thicknesses of around 10 μm. Secondly, the invention opens up the possibility of converting the cotton-like cellulose-containing fiber structure which has been broken up by very fine comminution and which, based on dry matter, can contain up to 70% of the landfill material, by mineralization into a free-flowing material. In addition, a reaction accelerator or retarder and extenders can be applied to the fibers.
To increase the flowability, the material to be treated is mixed in a reactor using a mixing tool with high shear forces and using potassium and sodium silicate, monoaluminum phosphate, metal oxides, quaternary ammonium silicate, hydroxides, anhydrite, sodium aluminate and tricalcium silicate or in a very fine-grained hydraulic state or latent hydraulically binding material made of it, reacted. The reaction takes place spontaneously due to the high heat development. The heat generated in this way also partially contributes to the plasticization of the plastic parts, which then act as binders themselves. The reaction product is cohesive, solid and breakable.
At the same time, the high pH and the exothermic reaction result in hygienization, and there is essentially a water-insoluble compound of the toxic metal salts. The end product can be compacted and shaped or, for reasons of enrichment of the mineral components with possibly different grain sizes to build up a sieve line from a concrete technology point of view, and mixed again with binder components of the aforementioned type. Surprisingly, it was found that even higher proportions of plastic waste can be incorporated if the fiber breakup is carried out in rotary units that have a frictional interaction and are equipped with blunt rotating impact devices.
Furthermore, it was found that the fibers are provided with an adhesive bridge for better processing. Organic binders such as vinyl acetates, propionates, acrylates, polyvinyl alcohol, but also alkylalkoxysilane with silicate solutions and a metal acid ester have proven particularly useful here. In order to increase the packing density, chemically inert extenders such as amorphous silica, kaolinite and illite with extremely high fines content in the range of 80% below 2 µm are used. The object of the invention is now, from these mineral fibers, optionally with the addition of a prepared portion of the mineral waste fraction, a substitute for sand and gravel for all structural purposes such as bedding of roads, track foundation and fillings for dam construction e.g. as part of coastal protection measures.
Composite stone paving, pavement slabs and curbs are further production-related areas of application. The purpose of the present process is to adjust the reaction vessel with regard to the mixing tools, the best possible contact ability of the materials and thereby to achieve optimal shear forces. The mode of operation of the process is based on the complex quantity coordination of the pretreated organic components, as well as the mineral constituents from the landfill dismantling to the reaction material. The reaction material is the starter or trigger of the reaction. It contains additives such as hardeners, catalysts, wetting agents and, if necessary, retarders or water repellents. Parts of these ingredients react with the additives so spontaneously that the actual reaction time can only be seconds under strong heat treatment.
Part of the water is required as process water for the physical and chemical conversion of the reactants, the rest evaporates. The matter is therefore dewatered, converted, hardened and granulated at the same time. The granules can be compacted when there are high demands on strength and on requirements for resistance to seawater and / or chemicals. The short reaction time allows the materials to be changed in a continuous process.
The basic substances of the reaction material already explained are: alkali silicates, tricalcium silicate, tricalcium aluminate, quaternary ammonium silicates, amorphous silicates, aluminate hydrate and aluminate gel, zinc ammonium phosphate, metal oxides, sodium aluminate, monoaluminum phosphate, magnesium chloride, kaolinite and sintered materials, which are already mixed or mixed with these, or mixtures with the property that the hydration-activating substances are released in the colloid or gels of quaternary ammonium silicates are produced by water with a molecular structure. Kaalinite, illite and amorphous silica have the advantage over swelling clays such as bentonite that they act as an excellent sealant.
They are chemically inert and the clay minerals have a good cation exchange capacity and a water permeability coefficient of approx. 5 x 10 <-> <1> <1> m / s. A significant process condition of the invention is that the multicomponent binder components are colloidally digested. The gel obtained in this way fulfills all parameters with regard to the reaction rate, the void filling, chemical resistance and abrasion resistance, the immobilization of harmful substances and the mechanical properties in the finished product. When working in an alkaline medium, latent hydraulic substances such as fly ash or natural pozzolans can be added as additional binder components. The granules or pellets produced according to the invention are of high mechanical strength, seawater-resistant and cannot be leached out.
The ingredients are therefore made permanently and ecologically harmless. The granulated and / or pelletized moldings produced from processed waste components can also be used as the base material for the production of mixed concrete if additional binders and, if appropriate, further mineral additives are used in accordance with specific recipes.
The use of a large part of the treated waste materials for the production of materials for different building material uses can be expected to result in economic effects from the processing of fresh waste and the associated waiving of the creation of new waste storage space as well as through the function of the building material, which results in the application of the inventive Recommend the procedure, in particular, for conditions in which building materials required in large quantities are not available to the required extent and at reasonable prices. This can be particularly the case with coastal protection measures for dike and dam construction. The invention opens up the possibility of producing a versatile valuable material from selected organic and inorganic residues. As a flanking experiment, old landfills were opened, which include
Contained filter dust from waste incineration plants, river sediments, harbor silt with organic and inorganic constituents as well as electroplating sludge. To the surprise, it was found that a mixture of sludges mixed with equal parts by weight of filter dust and reacting the mixture of binder materials by means of shear forces in the reactor showed amazing analytical results of the elutability. Sorting, biological treatment, sifting, drying, grinding and processing the fine waste fractions, as well as subsequent encapsulation and encapsulation directly on site, give rise to substance combinations that are chemically inert, leach-resistant and biologically inactive and thus lead to better and cheaper recycling can be.
The following first exemplary embodiment is intended to explain the invention in more detail, with the method steps being shown schematically in detail in FIG. 1. The links entered describe the technological cycle. The material removed from the old landfill to be dismantled or the fresh waste input 1 passes through a coarse sorting 2 for separating coarse parts 3, for metal removal 4 and for separating off the light fraction 5, which mainly consists of organic residues (plastics), and the mineral fraction 9. The light fraction 5 is optionally together with , sorting residues 6 to be brought in from the outside in one or more stages, shredded 7 and classified 8, the last shredding stage carrying out extensive fibering of the feed material.
The mineral fraction 9 is also pre-classified 10, crushed in one or more stages 11, classified 12 and, after reaching the required final fineness, optionally mixed with the organic component 14 with the addition of water 14. The residual organic fraction 19 is fed to a coarse comminution with defibration 20, then enters the biological treatment 21 (in the specific case of the example consisting of pre-rotting drum and post-rotting rents) and is then fed to a classification 22. There, optionally with the involvement of an intermediate drying process (not shown in the exemplary embodiment), the mineral fraction is separated off with integration into the comminution 11 as well as the transfer of the organic Rotterdam residues 23 into the associated comminution 7.
An exemplary embodiment was used to process a starting material produced from sorting residues from recycling, residual waste with a high biogenic content and sewage sludge from a municipal sewage treatment plant. The raw composition before immobilization, converted to anhydrous conditions, gives:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> fiber content (cellulose etc.) <SEP> 69.9%
<tb> <SEP> plastics <SEP> 8.8%
<tb> <SEP> wood <CEL AL = L> 2.9%
<tb> <SEP> mineral fraction <SEP> 18.4%
<tb> </TABLE>
By adding organic and inorganic binders and the amount of clay (kaolinite / illite) after drying and fine grinding, the ripened rotting material resulted in the following composition for the overall mixture:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> fiber content <SEP> 52.1%
<tb> <SEP> plastics <SEP> 6.0%
<tb> <SEP> mineral fraction <CEL AL = L> 13.7%
<tb> <SEP> amount of clay <SEP> 7.4%
<tb> <SEP> inorganic binder <SEP> 18.6%
<tb> <SEP> organic binder <SEP> 2.2%
<tb> </TABLE>
The residues to be treated after the premixer 14 are mixed in the reactor 15 with 10% CaO and mixed with high shear forces for 10 seconds at 1000 min <-> <1> shaft speed. Aftertreatment of the still warm granules is carried out with 3% vinyl acetate. Then the mixture is solidified with a mixture of binding agents consisting of:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> potassium silicate <SEP> 8.62%
<tb> <SEP> sodium silicate <SEP> 3.45%
<tb> <SEP> tricalcium silicate <CEL AL = L> 23.01%
<tb> <SEP> quaternary ammonium silicate <SEP> 1.72%
<tb> <SEP> sodium aluminate <SEP> 1.72%
<tb> <CEL AL = L> tricalcium aluminate <SEP> 25.27%
<tb> <SEP> calcium oxide <SEP> 36.21%
<tb> </TABLE>
Conducted thin section examinations prove that the colloidal digestion of the binder provides good conditions for extensive encapsulation of all particles involved in the treatment process and that safe encapsulation and thus immobilization of the harmful and problematic substances can be assumed. By the aforementioned treatments, analogous results were found in leaching tests as shown for example 2 below, whereby the effectiveness of the immobilization is particularly clearly demonstrated.
For a second embodiment with the following composition of the partially organic mixture of residues without rotting or other biological treatment
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> filter dust <SEP> 50 parts by weight
<tb> <SEP> river sediment and harbor silt batch <SEP> 50 parts by weight
<tb> <SEP> Binder material mixture <SEP> 30 parts by weight
<tb> <SEP> kaolinite / illite <SEP> 10 parts by weight
<tb> <CEL AL = L> Catalyst <SEP> 2 parts by weight
<tb> <SEP> polymer dispersion <SEP> 5 parts by weight
<tb> <SEP> Ca stearate <SEP> 3 parts by weight
<tb> </TABLE>
the residue mixture was mixed at high speed at a shaft speed of the mixer n = 1000 min <-> <1> with the addition of water and thereby homogenized. The temperature was 98 ° C. This was followed by compaction by pelleting.
The analytical evaluation of tests on the functionality and reproducibility of the proposed technical solution is shown below.
<tb> <TABLE> Columns = 4
<tb> Head Col 2 AL = L: river sediment + harbor silt
dredged, untreated,
Dry matter 47.9% mg / kg / DM
<tb> Head Col 1: treated, pelleted,
compressed, cured, CO2 eluate mg / liter
<tb> Head Col 2:
treated, pelleted,
compacted, hardened,
n / 10 HCL eluate mg / liter
<tb> <SEP> Cadmium <SEP> 1.11 mg / kg <SEP> 0.0026 <SEP> 0.005
<tb> <SEP> Chromium <CEL AL = L> 43.89 mg / kg <SEP> 0.01 <SEP> 0.02
<tb> <SEP> lead <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> copper <SEP> 53.43 ma / kg <SEP> 0.025 <SEP> 0.06
<tb> <CEL AL = L> Zinc <SEP> 254.64 mg / kg <SEP> 0.03 <SEP> 0.42
<tb> <SEP> iron <SEP> 28.49 g / ka <SEP> 0.05 <CEL AL = L> 0.91
<tb> <SEP> mercury <SEP> 0.28 mg / kg <SEP> 0.001 <SEP> 0.001
<tb> <SEP> PCB <SEP> undetectable (n.n.) <SEP> n.n. <SEP> n.n.
<tb> </TABLE>
The analysis values show what was not to be expected without further ado that critical substances such as filter dust from a waste incineration plant, river sediment and harbor silt can also be successfully integrated using the present method. Aggressive media were chosen for the eluate test in order to underline the exceptional effectiveness of the tightness and durability of the moldings.
It can therefore be proven that the processing of organic and inorganic residues and their treatment options to a reusable substance can be carried out effectively and reproducibly with the inventive solution set out above, even when using fresh waste and problematic other wastes, since in executing the Above method and the composition of the binder mix can be made certain changes without departing from the spirit and scope of the invention.
The present process thus represents an enrichment with regard to the processing of residues from waste management.
Compilation of the reference numerals used
1 material taken from old landfill / fresh waste input
2 rough sorting
3 large pieces
4 metal removal
5 light fraction
6 sorting leftovers
7 single or multi-stage shredding
8 single or multi-level classification
9 mineral fraction
10 pre-classification
11 single or multi-stage shredding
12 single or multi-level classification
13 water addition
14 premixers
15 intensive mixers
16 binders
17 aggregates
18 treated material
19 Organic residual fraction
20 Coarse shredding and shredding
21 Biological treatment
22 Classification of the mineral fraction
23 Organic Rotterdam remains