DE10142290B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Restabfall aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Abfällen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Restabfall aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Abfällen Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Behandlung von Restabfall aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Abfällen, der von Störstoffen befreit, zerkleinert und getrocknet wird,
dadurch gekennzeichnet,
a) daß in einem ersten Schritt durch Zusammenstellung des angelieferten Restabfalles ein Kunststoffanteil von 25 Massen% bis 30 Massen% im Müll eingestellt und aus diesem Restabfall durch Zerkleinerung, Siebung und Metallabscheidung eine Fraktion mit einer Größe ≤ 60 mm, vorzugsweise ≤ 40 mm, gewonnen wird,
b) daß in einem zweiten Schritt die gemäß a) behandelte Fraktion einer thermischen Trocknung zur Einstellung einer im Müll noch enthaltenen Restfeuchte ≤ 10 Massen% zugeführt und
c) daß in einem dritten Schritt die getrocknete Fraktion von Inertstoffen mit einer Größe ≤ 6 mm befreit und zu Pellets verpreßt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Restabfall aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Abfällen, der von Störstoffen befreit, zerkleinert und getrocknet wird.
  • Das über Jahrzehnte praktizierte Einsammeln und anschließende Deponieren oder Verbrennen von Haus- oder Gewerbemüll ist aus Umweltschutzgründen nicht mehr zeitgemäß. Aus diesem Grund werden Papier, Karton oder Pappe einerseits und metallische Stoffe wie Blechdosen oder Kunststoffe andererseits getrennt gesammelt und einer Wiederverwertung zugeführt. Zum Teil wird auch regional Biomüll, hier insbesondere Küchen- und Gartenabfälle, separiert, die problemlos einer Kompostierung zugeführt werden können. Der nach Aussonderung verbleibende Müll wird als Restabfall bezeichnet. Problematisch ist die Behandlung von Restabfall dadurch, daß dessen Zusammensetzung nicht nur inhomogen ist, sondern je nach Ort der Sammlung und zum Teil jahreszeitlich schwankt. So unterscheiden sich nicht nur gewerbemüllähnliche Abfälle deutlich vom als Restabfall verbleibenden Hausmüll, dessen biologisch-zersetzbarer Anteil deutlich höher ist. Auch regional, insbesondere zwischen städtischen und ländlichen Gebieten sowie eine unterschiedliche Beachtung der Vorschriften für die Mülltrennung sind feststellbar.
  • Neben dem bereits vorgeschlagenen und praktizierten Weg, den Restmüll von Störstoffen und hier insbesondere metallischen Anteilen zu befreien, zu zerkleinern und einer biologischen Stabilisierung zuzuführen, bei der die biologisch-organischen Bestandteile zersetzt und zu deponierbaren Abfällen entsprechend den Zuordnungskriterien umgewandelt werden. Den Brennwert der hierbei anfallenden heizwertreichen Fraktionen im Restabfall auszunutzen, ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Restfeuchte im Abfall auf Werte unter 15 % zu reduzieren, womit verhindert werden kann, daß noch im Restabfall enthaltene biologisch-organische Stoffe unter Geruchsbildung weiter zersetzt werden. Bei einer höchstens 15 %igen Restfeuchte des Abfalles tritt nämlich die sogenannte biologische Starre ein, weshalb ein entsprechender getrockneter Müll auch als Stabilat bezeichnet wird.
  • Sämtliche nach dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Restabfallbehandlung sind auf eine kontinuierliche Behandlung angelegt, bei der der angelieferte Müll beispielsweise durch Förderung auf einem Transportband oder einem Schubboden in einem Tunnelreaktor biologisch getrocknet und anschließend das gewonnene Stabilat deponiert oder verbrannt wird.
  • Die DE 199 16 271 A1 behandelt ein Verfahren zur Herstellung thermofester Pellets für die Vergasung, bei dem aus Müll und Abfallstoffen mit organischen und anorganischen Bestandteilen, wie Hausmüll, hausmüllähnlichem Gewerbeabfall, Schredderleichtgut, Altholz, Kunststoff und anderen Abfallarten mittels Zerkleinerung der angelieferte Müll auf eine Teilchengröße von kleiner 60 mm zerkleinert wird, anschließend Metall entfernt, das Gesamtgut getrocknet oder aus dem Gesamtgut heraus glasierte Gutfraktionen auf einem optimalen Agglomerisierungsfeuchtegehalt gebracht werden, schließlich weitere Störstoffe wie Inertstoffe und weitere Metalle entfernt und darauf folgend Vergasungshilfsstoffe in Form von 3 bis 15 Massen% Melasse und/oder 50 bis 25 Massen% unter speziellen hydrothermalen Bedingungen zerfasertes Holz zugemischt werden, wonach nach einer Homogenisierung eine anschließende Verpressung des Mischgutes auf herkömmlichen Einrichtungen vorzugsweise auf Lochscheiben oder Lochringwalzenpressen, zu hochverdichteten und mechanisch hochfesten Pellets durchgeführt wird.
  • Die DE 43 20 440 C2 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur thermischen Verwertung von Reststoffen mit geringer thermischer Formstabilität, z.B. für Kunststoffe, die vorzugsweise in der Festbettdruckvergasung verwertet werden sollen. Solche thermoplastischen Abfälle sollen nach einem Ausführungsbeispiel thermomechanisch zerkleinert und die entstehenden Agglomerate auf eine Stückgröße von kleiner 2 mm zerkleinert, mit Klärschlamm im Verhältnis 80:20 gemischt und brikettiert werden. Anschließend werden die Formlinge mit Braunkohlenbriketts im Verhältnis 1:1 im Gemisch dem Druckvergasungsreaktor zugeführt, um eine ausreichende thermische Formstabilität zu erreichen.
  • Die 24 36 864 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Körpern, nämlich Pressteilen oder Extrudaten aus thermoplastisch verarbeitbaren Stoffen, bei denen die Stoffe durch Abtrennen und Aufbereiten von Ausgangsstoffen, Gemengen wie kommunalem Müll, Geschäftsmüll, Raspel- und/oder Siebresten von Müllkompostierungsanlagen unter Anreicherung der Stoffe mit hoher spezifischer Oberfläche und des Gehaltes an thermoplastischen Kunststoffen als Pressrohstoffe gewonnen werden und unter Einwirken von Wärme und Druck auf die Pressrohstoffe zu den Körpern geformt werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, das hinsichtlich der Restabfallbehandlung je nach Müllzusammensetzung variabel gestaltet werden kann, wobei der Heizwert des Restmülles optimal nutzbar ist, die Deponierung der Restfraktion den Verwaltungsvorschriften entspricht und die Restmüllbehandlung möglichst wirtschaftlich durchführbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie die Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst.
  • Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist die Aufteilung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung in drei Behandlungsschritte bzw. Sektionen, die getrennt voneinander eine jeweils optimierte Verfahrensführung erlauben.
  • Wie aus Anspruch 1 ersichtlich, wird erfindungsgemäß in einem ersten Schritt der angelieferte Restabfall durch entsprechende Chargenmischung derart zusammengestellt, daß der Kunststoffanteil aus im Müll 25 Massen% bis 30 Massen% besteht. Ggf. kann dies durch gezielte Zugabe von Kunststoffanteilen (aus separierten Müllanteilen) geschehen. Aus diesem Restabfall wird durch Zerkleinerung, Siebung und Abscheidung von metallischen Anteilen sowie sonstigen Störstoffen eine Fraktion mit einer Größe ≤ 60 mm, vorzugsweise ≤ 40 mm, gewonnen.
  • In einem zweiten Schritt werden derart behandelte Fraktionen einer thermischen Trocknung zur Einstellung einer im Müll noch enthaltenen Restfeuchte ≤ 10 Massen%, vorzugsweise ≤ 8 Massen%, zugeführt. Die insbesondere angestrebte Restfeuchte sollte zwischen 6 Massen% und 8 Massen% liegen. Die Trocknung der gewonnenen vorbehandelten Müllfraktion kann unmittelbar im Anschluß an deren Gewinnung oder nach Zwischenlagerung erfolgen.
  • In einem dritten Schritt wird die getrocknete Fraktion von Inertstoffen mit einer Größe ≤ 6 mm, vorzugsweise ≤ 2 mm, befreit und zu Pellets verpreßt. Die insbesondere durch Siebung abgetrennten Inertstoffe sind Sand, Glas- oder Keramikpartikel etc.
  • Die Pellets können aufgrund ihres Gehaltes an heizwertreichen Fraktionen entweder einer Verbrennung oder vorzugsweise einer Hochdruckvergasung zu Methanolgewinnung zugeführt werden.
  • Die bereits vorstehend erwähnte Trennung der Verfahrensschritte kann vorzugsweise dann optimal ausgenutzt werden, wenn die aus den einzelnen Behandlungsschritten anfallenden Produkte einem oder mehreren Pufferbunkern zugeführt werden, so daß die Verfahrensschritte a) bis c) gemäß Anspruch 1 nicht nur räumlich und zeitlich voneinander trennbar sind, sondern auch hinsichtlich der jeweiligen Müllmengen, Fraktionen und anfallenden Produkte entkoppelt voneinander durchgeführt werden können. Erfahrungsgemäß bedarf die Restabfallanlieferung, Zwischenlagerung, Zusammenstellung der gewünschten Müllzusammensetzungen sowie die Zerkleinerung und Absonderung von Störstoffen der Aufsicht durch Personal sowie kontrollierter maschineller Einsätze, die im Regelfall nur tagsüber geleistet werden können oder sollen. Die Trocknung der vorbehandelten Abfälle, die unter Berücksichtigung des Flammpunktes für Kunststoff durchgeführt werden muß, kann hingegen ohne personellen Einsatz selbständig, auch ganztägig (24stündig) vorgenommen werden.
  • Je nach Personal- und Anlagenkapazität sowie ggf. nach Bedarf kann die Pelletierung der getrockneten Restabfälle zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt ablaufen.
  • Vorzugsweise werden die jeweils aus Puffer-Bunkern entnommenen Stoffe sowohl ihrer Zusammensetzung als auch ihrer Menge nach in einem menuegesteuerten Stoffstrom gefördert und weiterbehandelt.
  • Bevorzugt werden im ersten Verfahrensschritt die chargenweise angelieferten Restabfälle derart gemischt und zusammengestellt, daß der in dem der Weiterbehandlung zugeführte Restabfall einen biologisch organischen Anteil ≤ 20 Massen% besitzt. Dies kann im Regelfall durch gezielte Mischung von Hausmüll mit gewerbemüllähnlichen Abfällen erreicht werden.
  • Die Trocknung der vorbehandelten Restabfälle wird vorzugsweise durch heiße Rauchgase in einem Trommeltrockner durchgeführt.
  • Um die mechanische Stabilität der Pellets aus Restabfällen zu erhöhen, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung aus der getrockneten Fraktion vor der Pelletierung in einem Zyklon die Schwerfraktion und die flugfähige Leichtfraktion ausgeschleust. Falls gewünscht, kann eine weitere Steigerung der thermischen Stabilität dadurch erzeugt werden, daß der getrockneten Fraktion vor der Pelletierung Melasse zugegeben wird.
  • Schließlich werden nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Pellets vor ihrer Überführung in ein Lagersilo auf eine Temperatur von 5 K bis 10 K oberhalb der Umgebungstemperatur abgekühlt und/oder abgesiebt.
  • Zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens wird eine in drei separate Sektionen getrennte Vorrichtung verwendet, deren erste Sektion eine Anlieferhalle mit mindestens einem, vorzugsweise mehreren Müllbunkern, einem Störstoffgreifer, mindestens einem Zerkleinerer, vorzugsweise einem Vorzerkleinerer und zwei Nachzerkleinerern, sowie einem Fe- und einem Nicht-Eisen-Störstoffentferner und eine Siebtrommel vorgesehen sind. Die zweite Sektion besteht aus einem thermischen Trockner und einer mehrschichtigen Sichtung; die dritte Fraktion aus einer Pelletieranlage. Der Restabfall bzw. hieraus gewonnene Fraktionen werden durch entsprechende Fördereinrichtungen von Sektion zu Sektion bzw. innerhalb der Sektionen überführt und ggf. in Bunkern gelagert bzw. zwischengelagert. Eine Zwischenlagerung ermöglicht insbesondere Revisions- oder Reparaturarbeiten in einer nachfolgenden Sektion, ohne daß der Betrieb in den nicht revisionsbedürftigen bzw. reparaturbedürftigen Sektionen eingestellt werden muß.
  • Weitere Vorzüge und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt ein Blockschema der Verfahrensführung.
  • Der chargenweise angelieferte Restmüll besteht aus Hausmüll 10 sowie hausmüllähnlichen Abfällen 11, wie sie in Gewerbebetrieben anfallen. Wesentliche Bestandteile des Hausmülles sind Küchenabfälle, Feinmüll, Glas, Pappe und Papier sowie Kunststoffe, aber auch in geringeren Mengen Verbundverpackungen, magnetische wie nicht magnetische Metalle, Textilien, Mineralien, Windeln, Problemabfälle sowie Gartenmüll. Wie bereits erwähnt, schwanken die Hausmüllzusammensetzungen in städtischen und ländlichen Bereichen zum Teil sehr stark. Entsprechendes gilt für Gewerbemüllabfälle, deren Zusammensetzung in noch stärkerem Maße branchen- und unternehmenstätigkeitsabhängig ist. Aus beiden Restabfällen 10 und 11 werden, beispielsweise mittels eines Greifers 12 großvolumige Störstoffe, hier insbesondere eisenhaltige Teile aus dem Restmüllstrom ausgesondert. Der gesamt Abfall wird einem Vorzerkleinerer 13 und hiernach einem Sieb 14 zugeführt. Das Sieb 14, das vorzugsweise als Trommelsieb ausgebildet ist, trennt den vorzerkleinerten hausmüllähnlichen Gewerbeabfall sowie den Hausmüll in drei Kornfraktionen, nämlich eine Grobfraktion 15 mit einer Korngröße > 200 mm, die ebenfalls einem Fe-Abscheider 16 zur Absonderung noch verbliebener Eisenanteile zugeführt wird. Die nicht ferromagnetischen Bestandteile werden als Stoffstrom 17 abermals der Vorzerkleinerung zurückgeführt. Eine weitere Fraktion 18 mit einer Größe zwischen 60 mm und 200 mm sowie eine Fraktion 19 durchlaufen getrennt Fe-Abscheider 20 bzw. 21 und Nicht-Eisenabscheider 22, 23. Die Anteile des Stoffstromes mit einer Partikelgröße zwischen 60 mm und 200 mm werden in einem Nachzerkleinerer 24 auf Größen < 60 mm zerkleinert. Sämtliche Verfahrensschritte bzw. Anlagenteile 10 bis 24 befinden sich in der ersten Sektion bzw. sind zur Durchführung des ersten Verfahrensschrittes erforderlich, wobei der Materialstrom durch im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Schubböden, Förderbänder oder sonstige Greifer transportiert wird. Als Fe-Abscheider 12, 16, 20 und 21 werden vorzugsweise Überbandmagnetabscheider verwendet, wohingegen die Abscheidung von nicht magnetischen Metallteilen in Wirbelstromabscheidern 22, 23 durchgeführt wird. Zur Zerkleinerung können im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Rotorscheren oder Granulatoren verwendet werden.
  • Die von Metallteilen befreiten Stoffströme 18 und 19, ggf. nach einer Nachzerkleinerung 24 werden einer Zwischenlagerung in einem nicht dargestellten Puffer-Bunker zugeführt. Die Trocknung der aufbereiteten Restabfälle wird mittels eines Trommeltrockners 25 vorgenommen. Dieser kann aus einer liegend geneigten rotierenden Trommel bestehen, die auf Stützringen gelagert und im Inneren mit speziellen Einbauten ausgerüstet ist, die dazu dienen, das Trockengut mitzunehmen und dann in den Luftstrom abrieseln zu lassen. Am Kopfende der Trocknertrommel befindet sich eine Verbrennungskammer mit einem Gas brenner, dessen erzeugten Rauchgase mit einem Sekundär-Brüden-Rückluftstrom gemischt und als Trocknungsluft in der Trommel verwendet werden. Nach der Trocknung wird die getrocknete Fraktion 26 einem Sieb 27 sowie einem Sichter 28 zur Ausschleusung von Feinfraktionen ≤ 2 mm oder grobkörnigen Schwerfraktionen zugeführt. Der verbleibende Reststrom 29 wird mit dem ggf. ebenfalls gesichteten Strom 30 von getrockneten Partikeln zwischen 10 mm und 60 mm einem Puffer-Bunker 31 zugeführt. In diesem Puffer-Bunker 31 können die getrockneten Fraktionen beliebig lange verweilen, bis sie einer Pelletierung in einer geeigneten Pelletierpresse 32 zugeführt werden. Die fertig gepreßten Pellets werden optional noch in einem Kühler 33 auf eine Temperatur herabgekühlt, die maximal 5 K bis 10 K oberhalb der Umgebungstemperatur liegt. Nach abschließender Siebung der Pellets in einem Sieb 34 zur Beseitigung der feinkörnigen nicht verpreßten Anteile können die fertig gepreßten Pellets als Stoffstrom 35 verladen, zwischengelagert oder unmittelbar einer Verbrennung oder einer Hochdruckvergasung zur Methanolgewinnung zugeführt werden. Die gepreßten Pellets können beispielsweise einen Durchmesser von ca. 14 mm bis 16 mm sowie eine Länge von 30 mm bis 70 mm aufweisen. Die ggf. hinzugefügte Melasse als Zusatzstoffe bei der Pelletierung erhöht die für den Vergasungsprozeß geforderte thermische Festigkeit.
  • 10
    Hausmüll
    11
    Hausmüllähnliche Abfälle aus Gewerbebefrieb
    12
    Entfernung großvolumiger Störstoffe
    13
    Vorzerkleinerer
    14
    Sieb
    15
    Stoffstrom Grobfraktion > 200 mm.
    16
    Eisenabscheider
    17
    Stoffstrom Nicht-Ferromagnetischer Bestandteile
    18
    Stoffstrom Fraktion 60/200 mm
    19
    Stoffstrom Feinfraktion
    20
    Eisenabscheider
    21
    Eisenabscheider
    22
    Nichteisen-Abscheider
    23
    Nichteisen-Abscheider
    24
    Nachzerkleinerer
    25
    Trommeltrockner
    26
    Stoffstrom Trockenfraktion
    27
    Sieb
    28
    Sichter
    29
    Reststrom
    30
    Stoffstrom Fraktion 10/60 mm
    31
    Puffer-Bunker
    32
    Pelletierpresse
    33
    Pelletkühler
    34
    Sieb
    35
    Stoffstrom Pellets

Claims (14)

  1. Verfahren zur Behandlung von Restabfall aus Hausmüll und hausmüllähnlichen Abfällen, der von Störstoffen befreit, zerkleinert und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, a) daß in einem ersten Schritt durch Zusammenstellung des angelieferten Restabfalles ein Kunststoffanteil von 25 Massen% bis 30 Massen% im Müll eingestellt und aus diesem Restabfall durch Zerkleinerung, Siebung und Metallabscheidung eine Fraktion mit einer Größe ≤ 60 mm, vorzugsweise ≤ 40 mm, gewonnen wird, b) daß in einem zweiten Schritt die gemäß a) behandelte Fraktion einer thermischen Trocknung zur Einstellung einer im Müll noch enthaltenen Restfeuchte ≤ 10 Massen% zugeführt und c) daß in einem dritten Schritt die getrocknete Fraktion von Inertstoffen mit einer Größe ≤ 6 mm befreit und zu Pellets verpreßt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt der Kunststoffanteil von 25 Massen% bis 30 Massen% durch Zugabe von Kunststoffanteilen aus separierten Müllanteilen eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schritt die gemäß a) behandelte Fraktion einer thermischen Trocknung zur Einstellung einer im Müll noch enthaltenen Restfeuchte ≤ 8 Massen% zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das in dem dritten Schritt die getrocknete Fraktion von Inertstoffen einer Größe ≤ 2 mm befreit und zu Pellets verpresst wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der angelieferte Müll als Ausgangsstoff als auch die aus den Behandlungsschritten a), b) oder c) anfallenden Produkte einer oder mehreren Puffer-Bunkern zugeführt werden, so daß die Behandlungsschritte a) bis c) räumlich, zeitlich und hinsichtlich der jeweiligen Müllmengen, Fraktionen und anfallenden Produkte entkoppelt voneinander durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets einer Verbrennung oder Hochdruckvergasung zugeführt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets nach Zwischenlagerung einer Verbrennung oder Hochdruckvergasung zugeführt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aus den Puffer-Bunkern entnommenen Stoffe sowohl ihrer Zusammensetzung als auch ihrer Menge nach in einem menuegesteuerten Stoffstrom gefördert und weiterbehandelt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der im Restabfall enthaltene biologisch-organische Anteil ≤ 20 Massen% ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung (Schritt b)) durch heiße Rauchgase in einem Trommeltrockner durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus der getrockneten Fraktion in einem Zyklon die Schwerfraktion und die flugfähige Leichtfraktion ausgeschleust werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der getrockneten Fraktion vor der Pelletierung Melasse zugegeben wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets vor ihrer Überführung in ein Lagersilo auf eine Temperatur von 5 K bis 10 K oberhalb der Umgebungstemperatur abgekühlt und/oder abgesiebt werden.
  14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch drei separate Sektionen, die a) eine Anlieferhalle mit mindestens einem Müllbunker, einem Störstoffgreifer, mindestens einem Zerkleinerer sowie einem Fe- und einem Nicht-Eisen-Störstoffentferner und eine Siebtrommel, b) einen thermischen Trockner und einen Sichter und c) eine Pelletieranlage enthalten, wobei der Restabfall durch entsprechende Fördereinrichtungen überführt wird.
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