DE102006038450A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines Stoffgemisches aus Abfällen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung eines Stoffgemisches aus Abfällen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung eines Stoffgemisches aus Abfällen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 33.
  • Die umweltunbedenkliche Entsorgung sowie wirtschaftliche Verwertung von gemischten und biogenen Abfällen aus Haushalten, Gewerbe und Industrie gewinnt weltweit an Bedeutung. Dabei stehen die Schonung natürlicher Ressourcen und die Verhinderung von Umweltbelastungen im Vordergrund einer nachhaltigen Abfallwirtschaft. Zur Behandlung dieser Abfälle sind biologische, mechanisch-biologische und thermische Verfahren bekannt. Neben einer schadstoffarmen Beseitigung werden in zunehmendem Maße Aufbereitungsprozesse eingesetzt, die eine stoffliche und/oder energetische Verwertung der Abfallinhaltsstoffe anstreben. Dem biogenen Anteil in den gemischten Abfällen wird vielfach eine besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Die biogenen Abfälle haben einen hohen Wassergehalt, was eine thermische Behandlung (Verbrennung) nachteilig beeinträchtigt. Bei der Deponierung sind die biogenen Abfälle die wesentliche Schadstoffquelle für Emissionen (Deponiegase, Deponiesickerwasser).
  • Die biogenen Abfälle beinhalten organische (z.B. Kohlenstoffverbindungen) und anorganische (z.B. Stickstoff) Schadstoffe, die aber auch in technischen Anlagen eliminiert werden können. Die mechanische und biologische Abfallbehandlung hat sich als ein Konzept zur Aufbereitung von Abfällen aus Haushalten, Gewerbe und Industrie etabliert. Dabei werden über mechanische Verfahren verschiedene Wertstoffe gewonnen sowie Störstoffe entnommen. Der biologischen Behandlung kommt eine Schlüsselrolle in der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung zu. Einerseits erfolgt die energetische Verwertung der organischen Abfallinhaltsstoffe in Form von Biogas und Prozesswärme. Andererseits wird der Abfall durch Abbau und Entwässerung erheblich mengenreduziert und in einen stabilisierten Restabfall übergeführt. Die biologische Behandlung zielt auf den Abbau durch anaerobe Vergärung und/oder aerobe Rotte (Kompostierung), um den biogenen Anteil zu reduzieren und ein stabilisiertes Endprodukt zu erzeugen. Bei den sogenannten Endrotteverfahren wird ein ablagerungsfähiger Restabfall angestrebt. Die Trocknungsverfahren verringern den Wassergehalt und ermöglichen eine energetische Verwertung des Restabfalls (z.B. Verbrennung).
  • Hierzu wird beispielsweise auf das Verfahren der EP 0 876 311 B1 verwiesen. Hierbei wird der Abfall in einem Rührwerksreaktor in eine auswaschbare Form übergeführt. Die ständige Umwälzung und Homogenisierung durch das Rührwerk setzt jedoch einen relativ strukturstabilen Abfall voraus, der im Reaktor eine Auswaschung und Entwässerung ermöglicht. Des weiteren verursachen insbesondere Inert- und Hartstoffe im Abfall einen erheblichen Verschleiß am Reaktor und den Einbauten (z.B. Rührwerk und Entwässerungsboden). Mit zunehmendem Anteil an biogenen Abfallstoffen erhöht sich der Wassergehalt, wobei sich gleichzeitig die Strukturstabilität des Abfalls verringert. Darüber hinaus setzt die aerobe Nachbehandlung (z.B. Kompostierung) ein ausreichend be- und entlüftbares Haufwerk voraus. Deshalb weisen Verfahren mit intensiver Umwälzung bzw. mechanischem Aufschluss des Abfalls Nachteile für die organikreichen, nassen und strukturarmen Abfälle auf.
  • Viele Verfahren der Abfallbehandlung haben keine oder eine unzureichende Behandlung von Prozesswasser bzw. Abwasser. Wird eine Abwasserbehandlung vorgenommen, stellt sich diese vielfach als Nebeneinrichtung zur Abfallbehandlung dar. Da aber das Wasser und seine Inhaltsstoffe bei der Abfallbehandlung eine entscheidende Rolle in den Prozessschritten Abfall-Wasser-Gas sowie in der Mengenbilanz und Schadstoffbelastung einnehmen, ist die Prozess- und Abwasserreinigung in das Abfallbehandlungskonzept zu integrieren.
    •
  • AUFGABEN UND VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anlage zur mechanischen und biologischen Behandlung eines Stoffgemisches aus Siedlungs- und/oder Gewerbe- bzw. Industrieabfällen, die u.a. organische biologisch umsetzbare Stoffe sowie stofflich und/oder energetisch verwertbare Fraktionen enthalten, bei welchem bzw. welcher insbesondere eine äußerst effektive und kostengünstige Behandlungsmethode zur Massenreduzierung und Vorbehandlung für eine aerobe Stabilisierung (z.B. Trocknung, Nachkompostierung) oder Verbrennung des Abfallstoffgemisches erfolgen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Anlagenanspruchs 33 gelöst.
  • Die Erfindung bedient sich dabei einzelner, z. T. an sich bekannter Verfahrensschritte und Anlagen, die jedoch für die mechanische und biologische Behandlung des Abfallstoffgemisches modifiziert werden und in ihrer Kombination zu einem effektiveren und optimierten Verfahren führen. Dabei werden die aeroben und anaeroben biologischen Vorgänge im Verfahren gefördert und beschleunigt. Das Verfahren dient auch dazu, die Behandlung des Abfallstoffgemisches enger und optimierter mit der Aufbereitung des Prozess- und Abwassers zu verknüpfen. Die Behandlung des Abfallstoffgemisches ist hierbei schwerpunktmäßig auf die Auswaschung und Prozesswasseraufbereitung gerichtet. Beispielsweise wird der mikrobielle Aufschluss (Hydrolyse) im Gegensatz zu anderen Abfallbehandlungsverfahren nicht im Abfallstoffgemisch vorgenommen, sondern im erzeugten Prozesswasser aus der Auswaschung. Hieraus ergeben sich wesentliche Vorteile in der Begünstigung der mikrobiellen Prozesse bzgl. einer höheren Intensität und einer rascheren Umsetzung. Die mehrmalige Kreislaufführung mit Zwischenbehandlung des Prozesswassers, bei der die Eigenschaften des Prozesswassers verbessert werden und/oder bei der Schadstoffe ausgeschleust bzw. oxidiert werden, stellt dabei ein wichtiges Element im Verfahren dar. Das Prozesswasser wird für die einzelne Behandlungsstufe mechanisch und/oder biologisch und/oder chemisch-physikalisch aufbereitet, um für die jeweilige Prozessstufe vorteilhafte Eigenschaften zu erlangen (z. B. Oxidation von Stoffen, die bei Rückführung des Prozesswassers Sauerstoff in die Abfallbehandlung eintragen). Damit wird die Prozesswasserbehandlung zum integralen Bestandteil der Abfallbehandlung, so dass die Effizienz der Abfallbehandlung insbesondere der aeroben Vorgänge gesteigert wird. In besonderer Weise können auch Abfallstoffgemische behandelt werden, die eine hohe organische und/oder nasse Stofffraktion aufweisen und deshalb mit Bezug auf den für die aerobe Stabilisierung erforderlichen Strukturerhalt im Stoffgemisch einer besonders schonenden mechanischen Behandlung bedürfen.
  • Des weiteren hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass aus einem höchst unterschiedlichen Eingangsprodukt ein Endprodukt geschaffen wird, welches ordnungsgemäß weiterbehandelt und verwertet werden kann. Insbesondere können auch abrasive Anteile des Stoffgemisches problemlos behandelt werden, ohne dass sich ein erhöhter Verschleiß einstellt.
  • Unter dem Begriff „Abfall" sind im Sinne der vorliegenden Erfindung Stoffgemische aus Haushalts- und Siedlungsabfällen, Grünschnitt, Bioabfälle (z.B. Küchenabfälle, Lebensmittelproduktionsabfälle), Gewerbeabfälle, land- und forstwirtschaftliche Abfälle, Altlasten aus Abfalldeponien oder dergleichen zu verstehen.
  • Unter dem Begriff „Prozesswasser" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung Wasser oder Flüssigkeit einschließlich gelöster und/oder ungelöster Stoffe zu verstehen, das/die in den Prozessstufen verwendet wird und als Prozesswasserzulauf bezeichnet wird oder aus den Prozessstufen entsteht und als Prozesswasserablauf bezeichnet wird.
    •
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert sind. Dabei zeigen
  • 1: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage,
  • 2: eine detaillierte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage und
  • 3: eine Auswascheinrichtung in schematischer Darstellung.
  • Eine in der 1 schematisch dargestellte Anlage 1 dient zur mechanischen und biologischen Behandlung eines Stoffgemisches 2 aus Siedlungs- und/oder Gewerbe- bzw. Industrieabfällen, die u.a. organische biologisch umsetzbare Stoffe sowie stofflich und/oder energetisch verwertbare Fraktionen enthalten. Eine mechanische Vorbehandlung des Stoffgemisches 2 vor dem erfindungsgemäßen Verfahren richtet sich nach der Zusammensetzung des zu behandelnden Stoffgemisches sowie den Zielsetzung der Abfallbehandlung. Üblicherweise erfolgt die mechanische Vorbehandlung über Dekompaktierung, Zerkleinerung, Siebung und Entnahme der Wert- und Störstoffe. Es kann aber auch auf die mechanische Vorbehandlung des Stoffgemisches 2 in bestimmten Fällen verzichtet werden.
  • Dabei umfasst die Anlage 1 zur mechanischen und biologischen Behandlung des zugeführten Stoffgemisches 2 im wesentlichen zum Beispiel eine erste Prozessstufe 3 und eine zweite Prozessstufe 4 sowie eine dritte Prozessstufe 9 für die Behandlung des Stoffgemisches 2 aus Siedlungs- und/oder Gewerbe- bzw. Industrieabfällen, die u.a. organische biologisch umsetzbare Stoffe sowie stofflich und/oder energetisch verwertbare Fraktionen enthalten. Die mechanische Aufbereitung und biologische bzw. chemisch-physikalische Nachbehandlung eines wiederverwertbaren Prozesswassers 15, 24, 33, 38, 48, 49, 50, 54 und 55 kann in weiteren Behandlungsstufen 5 bis 8, 10 und 63 (siehe auch 2) erfolgen.
  • In der ersten Prozessstufe 3 wird das zugeführte Stoffgemisch 2 einer intensiven Auswaschung mit teilweise Einstauung des Stoffgemisches (Perkolation) unterzogen. Die erste Prozessstufe 3 ist als Auswascheinrichtung 11 ausgebildet und besteht aus einer dynamischen (rotierend oder schwingend) siebartigen Auswascheinrichtung 11 und beispielsweise aus einer rotierenden, siebförmigen Waschtrommel 11, wobei das zu behandelnde Stoffgemisch 2 über eine obere Einfüllöffnung 12 kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt wird. Das sich in der Auswascheinrichtung 11 befindende Stoffgemisch 2 wird über eine, sich über die gesamte Länge der Auswascheinrichtung 11 erstreckende Berieselungseinrichtung 13 mit Berieselungsdüsen 14 mit Prozesswasserzulauf als Auswaschflüssigkeit 15 behandelt, die über eine Zuleitung 16 zugeführt wird. Der Prozesswasserzulauf als Auswaschflüssigkeit 15 kann aber auch in die Einfüllöffnung 12 gegeben werden, so dass ein unmittelbarer Kontakt mit dem zu behandelnden Stoffgemisch 2 entsteht, sowie die Reibung und der Verschleiß durch gezielte Zugabe von Auswaschflüssigkeit 15 reduziert wird. Dabei erfolgt die Behandlung derart, dass einerseits leicht lösliche organische Stoffkomponenten und andererseits inerte abrasive Substanzen mit der Auswaschflüssigkeit 15 als Prozesswasserablauf 24 ausgetragen werden. Unter „inerte Substanzen" bzw. „Inertstoffe" werden dabei biologisch nicht abbaubare Stoffe verstanden, das heißt z.B. anorganische oder mineralische Stoffe.
  • Die Auswascheinrichtung 11 (siehe auch 3) ist dynamisch z.B. auf rotierenden Rädern 17, Walzen 17, Federbeinen 17 oder Schwingkörpern 17 gelagert, um innerhalb der Auswascheinrichtung 11 störende Antriebsaggregate oder Lagerungen zu vermeiden. Die Auswascheinrichtung 11 kann aber auch stirnseitige Lager 18 aufweisen, wobei ein Antriebsaggregat 19 auf einem zapfenähnlichen Wellenstummel 20 sitzt (in 1 alternativ dargestellt). Dies hat den Vorteil, dass das Antriebsaggregat 19 und die Lager 18 außerhalb des wasser- und schmutzbelasteten Bereiches liegen. Die Auswascheinrichtung 11 ist siebförmig ausgestaltet und erlaubt die Siebung einer Korngröße von 5 bis 30 mm und vorzugsweise von 8 bis 15 mm. Ist die Auswascheinrichtung 11 als Waschdrehtrommel ausgebildet, weist diese beispielsweise eine Länge von 8 bis 20 m auf, bei einem Trommeldurchmesser von z.B. 2 bis 4 m. Eine siebförmige Mantelfläche 21 befindet sich in diesem Falle symmetrisch zwischen motorisch angetriebenen Antriebsrädern 22 und mündet in einen trichterförmigen stationären Auffangbehälter 23 (siehe 3). Der in dem Auffangbehälter 23 aufgefangene Prozesswasserablauf als Auswaschflüssigkeit 24 mündet in eine Fördereinrichtung bzw. Leitung 25 zur weiteren Aufbereitung in der mechanischen Prozesswasseraufbereitung 5. Anstelle eines Auswaschen durch intensives Abspülen kann beispielsweise die Auswascheinrichtung 11 teilweise bis zur Hälfte des Durchmessers mit dem Prozesswasserzulauf 15 eingestaut werden 26 (siehe 3). Dadurch erfolgt ein intensiveres Abspülen und Auswaschen von gelösten organischen Stoffe aus dem zugeführten Stoffgemisch 2 im Gegenstromprinzip. Des weiteren verringern sich die Scherkräfte im zu behandelnden Stoffgemisch 2 und es reduziert sich die erforderliche Energie für die Antriebsaggregate 19 bzw. 22. Zur besseren Entzerrung, Durchmischung, Homogenisierung und Auswaschung des zu behandelnden Stoffgemisches 2 kann die Auswascheinrichtung 11 über Einbauten 27 beispielsweise Aufreißer, Mitnehmer, fördernde Einrichtungen oder Spiralen auf einem Innenmantel der Auswascheinrichtung 11 verfügen.
  • Die Verweildauer des Stoffgemisches 2 in der Auswascheinrichtung 11 beträgt ca. 1 bis 24 Stunden und vorzugsweise 4 bis 8 Stunden.
  • Die Belüftung der ersten Prozessstufe 3 erfolgt über eine Öffnung in der Auswascheinrichtung 11 vorzugsweise auf der Seite der Zuführung des zu behandelnden Stoffgemisches 2. Die Entlüftung erfolgt über eine Öffnung vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite der Zuführung des zu behandelnden Stoffgemisches. Die Be- und Entlüftung können passiv beispielsweise durch Vor- und Rückwärtsbewegung der Auswascheinrichtung 11 aber auch aktiv mit Unterstützung von Be- und Entlüftungseinrichtungen vorgenommen werden.
  • Der Prozessstufe 3 folgt ein Wasserpfad (WP), welcher neben der dritten Prozessstufe 9 noch weitere Prozessstufen 5-8, 63 folgen können. Weiterhin folgt der Prozessstufe 3 ein Feststoffpfad (FP), welchem die zweite Prozessstufe 4 folgt.
  • Das in der ersten Prozessstufe 3 behandelte Stoffgemisch 2 gelangt über eine Förder- und Transporteinrichtung 30 zur zweiten Prozessstufe 4. Die zweite Prozessstufe 4 besteht aus einer mechanischen Entwässerungseinrichtung 35, die beispielsweise als Schneckenpresse ausgeführt sein kann. Ein entwässerter Rückstand 36 aus der Entwässerungseinrichtung 35 bietet als schadstoffentfrachteter und homogenisierter Feststoff die Voraussetzung für eine aerobe Stabilisierung (z.B. Nachkompostierung, Trocknung) oder Verbrennung.
  • Der aus der Entwässerungseinrichtung 35 anfallende Prozesswasserablauf 38 ist angereichert mit gelösten und festen organischen Stoffe sowie Inertstoffen und wird über eine Fördereinrichtung oder Förderleitung 39 der mechanischen Prozesswasseraufbereitung 5 zugeführt. Die mechanische Prozesswasseraufbereitung 5 behandelt auch den Prozesswasserablauf als Auswaschflüssigkeit 24 aus der ersten Prozessstufe 2, die über die Fördereinrichtung bzw. Leitung 25 zugeführt wird. In dieser Stufe 5 erfolgt eine Abtrennung von Feststoffen wie Inertstoffe, Grob- und Faserstoffe sowie Störstoffe, welche die nachfolgende Prozesswasserbehandlung 6 bis 9 beeinträchtigen können. Die mechanische Prozesswasseraufbereitung 5 enthält beispielsweise Einrichtungen zur Schwimmdeckenräumung 40, einen Sandfang 41 für die Inertstoffabscheidung und Sieb- bzw. Trenneinrichtungen 42 für Grob- und Faserstoffe. Die abgeschiedenen Feststoffe 31 (z.B. Schwimm-, Faser-, Grobstoffe) aus der Schwimmdeckenräumung 40 und der Sieb- bzw. Trenneinrichtung 42 werden über eine Fördereinrichtung 32 der zweiten Prozessstufe 4 zugeführt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die abgeschiedenen Feststoffe 31 über eine Fördereinrichtung 43 der ersten Prozessstufe 3 zuzuführen und in die Einfüllöffnung 12 einzugeben. Des weiteren besteht die Möglichkeit der Prozesswasseraufbereitung 5 durch Verwendung von behandeltem Prozesswasserablauf 55 aus der dritten Prozessstufe 9 über eine Förderleitung 58 der mechanischen Prozesswasseraufbereitung 5 zuzuführen, um den Aufbereitungsprozess und/oder die Feststoffe 31 zu verbessern.
  • Die aus dem Sandfang 41 abgeschiedenen Inertstoffe wie Sand, Sinkstoffe 44 werden deponiert oder über eine weitergehende Aufbereitung verwertet.
  • Ein von Feststoffen 31 (z.B. Schwimm-, Faser-, Grobstoffe) sowie Inertstoffen 44 entfrachteter Prozesswasserablauf 33 (aus 24 und 38) wird über eine Förderleitung 45 einer Gärung zur Erzeugung verwertbarer Produkte (z.B. Essigsäure, Milchsäure, Buttersäure, Biogas) zugeführt. Beispielhaft ist in der 2 die Vergärung zu Biogas dargestellt. Die zweistufige Vergärung besteht aus einer aeroben Hydrolyse in der Prozessstufe 6 und einer Methanisierung in der Prozessstufe 7, die vorzugsweise in zwei Reaktoren aber auch in einem Reaktor vorgenommen werden kann. Die Hydrolyse erfolgt vorzugsweise unter aeroben Bedingungen. Hierzu wird oxidiertes bzw. oxidierend wirkender Prozesswasserablauf 55 aus der Prozesswasserbehandlung 9, der biologisch und/oder chemisch oxidiert wurde, über eine Förderleitung 57 in die Hydrolysestufe 6 gegeben. Mit der Vermischung von Prozesswasserablauf 55 der Prozesswasserbehandlung 9 und Prozesswasserablauf 33 kommt es zu einer Oxidation (Aerobisierung) in der Hydrolysestufe 6 durch die oxidierten Inhaltsstoffe im Prozesswasserablauf 55. Alternativ oder zusätzlich kann aus einer Belüftungseinrichtung 46 (siehe 2) sauerstoffhaltige Luft in die Hydrolysestufe 6 gegeben werden.
  • Der in der mechanischen Prozesswasseraufbereitung 5 erzeugte Prozesswasserablauf 33 kann auch direkt über eine Förderleitung 34 ohne Zwischenschaltung der Hydrolysestufe 6, Methanisierungsstufe 7 und/oder Feststoff-Schlammabtrennung 8 in die Prozesswasserbehandlungsstufe 9 gegeben werden.
  • Die übrige Verschaltung und das Zusammenwirken der Hydrolysestufe 6 und der Methanisierungsstufe 7 entsprechen den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Das aus der Methanisierungsstufe 7 erzeugte Biogas wird über eine Förderleitung 47 zur Verwertung (beispielsweise in einem Block-Heiz-Kraftwerk) weitergegeben (siehe 2). Aus der Feststoff-Schlammabtrennung 8 kann abgeschiedener Feststoff-Schlamm 51 in die Hydrolysestufe 6 und/oder Methanisierungsstufe 7 über die Förderleitung 59 zugeführt werden, um die biologische Umsetzung bzw. den Abbau zu begünstigen.
  • Der behandelte Prozesswasserablauf 49 aus der Methanisierungsstufe 7 wird entweder der ersten Prozessstufe 3 als Prozesswasserzublauf in Form von Auswaschflüssigkeit 15 zurückgeführt (siehe 2) und/oder einer Feststoff-Schlammabtrennung 8 unterzogen. In der Feststoff-Schlammabtrennung 8 werden aus dem Prozesswasserablauf 49 die Feststoffe und Schlamm 51 abgeschieden. Feststoffentfrachteter Prozesswasserablauf 50 gelangt über eine Förderleitung 53 in die Prozesswasserbehandlung 9 und/oder wird der ersten Prozessstufe 3 über die Förderleitung 52 (siehe 2) zugeführt. Die abgetrennten Feststoffe und Schlamm 51 werden in die Methanisierungsstufe 7 und/oder die Hydrolysestufe 6 über eine Förderleitung 59 zurückgeführt. Die abgetrennten Feststoffe und Schlamm 51 stehen damit dem weiteren Abbau bzw. der weiteren Umsetzung zur Verfügung. Als Einrichtung zur Feststoff-Schlammabtrennung 8 kann beispielsweise ein Separator z.B. ein Dekanter und/oder eine Zentrifuge eingesetzt werden, der über zusätzliche Entwässerungseinrichtungen verfügen kann.
  • Die Prozesswasserbehandlungsstufe 9 besteht vorzugsweise aus einer biologischen und/oder chemisch-physikalischen Behandlung. Die Prozesswasserbehandlungsstufe 9 dient insbesondere zur Oxidation organischer und/oder anorganischer Verbindungen sowie der Schadstoffausschleusung insbesondere von organischen und anorganischen Verbindungen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwermetalle, organische Halogenverbindungen, Salze. Die Oxidation kann vorzugsweise durch bekannte biologische Vorgänge erfolgen und/oder durch chemische Vorgänge vorgenommen werden. Der oxidierte bzw. oxidierend wirkende Prozesswasserablauf 55 wird ganz oder teilweise mittels einer Leitung 56 in die Hydrolysestufe 6 gefördert und/oder als Prozesswasser in Form von Auswaschflüssigkeit 15 in der ersten Prozessstufe 3 wieder eingesetzt. Der oxidierte Prozesswasserablauf 55 kann aber auch ganz oder teilweise als Prozesswasser über die Förderleitung 58 in der mechanischen Prozesswasseraufbereitung 5 verwendet werden.
  • Abgeschiedene Reststoffe 62 (z.B. Feststoffe, Überschussschlamm) aus der Prozesswasserbehandlungsstufe 9 werden über eine Förderleitung 60 bzw. die Förderleitung 59 der Hydrolysestufe 6 und/oder Methanisierungsstufe 7 zugeführt (siehe 2). Möglich ist aber auch die Zuführung dieser Reststoffe in die Feststoff-Schlamm-Abtrennung 8 über eine Förderleitung 61. Eine weitere Möglichkeit für diese abgeschiedenen Reststoffe 62 besteht in der Mitbehandlung in einer aeroben Stabilisierung bzw. Verbrennung 37 mit dem behandelten Stoffgemisch 2 (siehe 2).
  • Zur weitergehenden Reinigung wird Prozesswasserablauf 54 aus der dritten Prozessstufe 9 der weitergehenden Abwasserreinigung 63 zugeführt (siehe 2). Hierbei erfolgt durch biologische und/oder chemisch-physikalische Prozesse die Behandlung des Abwassers insbesondere zur Einhaltung der erforderlichen Reinigungswerte bei Ableitung von Abwasser 64 aus der Anlage 1. Eine Rückführung 65 des gereinigten Abwassers aus der weitergehenden Abwasserreinigung 63 in die Anlage 1 ist ebenfalls möglich.
  • Die Prozesswasserabläufe 49 und 55 werden der Erwärmungsstufe 10 zugeführt (siehe 2). Diese Einrichtung dient der Erwärmung des zu verwendenden Prozesswasserzulaufes als Auswaschflüssigkeit 15 auf mindestens 35°C, vorzugsweise 40-70°C. Mit der Erwärmung des Prozesswasserzulaufes 15 wird in der ersten Prozessstufe 3 das Auswaschen und Herauslösen organischer Stoffkomponenten begünstigt. Des weiteren kann durch die Erwärmung eine Hygienisierung des zugeführten Stoffgemisches 2 vorgenommen werden. Die Wärmebereitstellung für die Erwärmungsstufe 10 kann aus der Verwertung des Biogases der Methanisierungsstufe 7 erfolgen.
  • Die Abluft insbesondere aus der ersten und zweiten Prozessstufe 3, 4 wird über Leitungen 67 und 68 einer mehrstufigen Abluftbehandlung 66 zugeführt (siehe 2). In der mehrstufigen Abluftbehandlung 66 erfolgt beispielsweise eine biologische und/oder chemisch-physikalische Reinigung der Abluft.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst auch vielmehr alle Abwandlungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.
    • 1
    Anlage
    2
    Stoffgemisch
    3
    erste Prozessstufe
    4
    zweite Prozessstufe
    5
    Behandlungsstufe
    6
    Behandlungsstufe
    7
    Behandlungsstufe
    8
    Behandlungsstufe
    9
    dritte Prozessstufe
    10
    Behandlungsstufe
    11
    Auswascheinrichtung bzw. Waschtrommel
    12
    obere Einfüllöffnung für 11
    13
    Berieselungseinrichtung für 11
    14
    Berieselungsdüsen von 13
    15
    Prozesswasserzulauf als Auswaschflüssigkeit
    16
    Zuleitung für 15
    17
    Rad oder Walze oder Federbein oder Schwingkörper
    18
    Lager
    19
    Antriebsaggregat
    20
    zapfenähnlicher Wellenstummel
    21
    siebförmige Mantelfläche
    22
    Antriebsrad
    23
    trichterförmiger, stationäre Auffangbehälter
    24
    Prozesswasserablauf aus 11
    25
    Leitung bzw. Fördereinrichtung von 3 nach 5 für 24
    26
    Eingestauter Prozesswasserzulauf als Auswaschflüssigkeit 15 in Auswascheinrichtung 11
    27
    Einbau (Aufreißer, Mitnehmer, fördernde Einrichtung, Spirale)
    28
    29
    30
    Förder- und Transporteinrichtung von 3 nach 4 für 2
    31
    abgeschiedene Feststoffe aus 5
    32
    Fördereinrichtung von 5 nach 4 für 31
    33
    Prozesswasserablauf aus 5
    34
    Förder- und Transportleitung von 5 nach 9 für 33
    35
    Entwässerungseinrichtung
    36
    entwässerter Rückstand aus 4 bzw. 35
    37
    aerobe Stabilisierung/Verbrennung
    38
    Prozesswasserablauf aus 35
    39
    Fördereinrichtung oder Förderleitung von 4 nach 5 für 38
    40
    Einrichtung zur Schwimmdeckenräumung
    41
    Sandfang
    42
    Sieb- bzw. Trenneinrichtung für die Inertstoffabscheidung
    43
    Fördereinrichtung von 5 nach 3 für 31
    44
    Inertstoff (Sand, Sinkstoff)
    45
    Förderleitung von 5 nach 6 für 33 (Gärung)
    46
    Belüftungseinrichtung
    47
    Förderleitung zur Verwertung von Biogas (in einem Block-Heiz-Kraftwerk)
    48
    Prozesswasserablauf aus 6
    49
    Prozesswasserablauf aus 7
    50
    Prozesswasserablauf aus 8
    51
    Feststoff, Schlamm aus 8
    52
    Förderleitung für 50
    53
    Förderleitung von 8 nach 9 für 50
    54
    Prozesswasserablauf aus 9 nach 63
    55
    Prozesswasserablauf aus 9
    56
    Förderleitung für 55
    57
    Förderleitung von 9 nach 6 für 55
    58
    Förderleitung von 9 nach 5 für 55
    59
    Förderleitung von 8 nach 6 oder 7 für 51
    60
    Förderleitung für 62
    61
    Förderleitung für 62
    62
    Feststoffe/Schlamm aus 9
    63
    weitergehende Abwasserreinigung
    64
    gereinigtes Abwasser
    65
    Rückführung gereinigtes Abwasser
    66
    Abluftbehandlung
    67
    Leitung Abluft aus 4
    68
    Leitung Abluft aus 3
    WP
    Wasserpfad
    FP
    Feststoffpfad

Claims (41)

  1. Verfahren (1) zur Behandlung eines Stoffgemisches (2) aus Abfällen, welches organisch umsetzbare Stoffe, biologisch umsetzbare Stoffe sowie stofflich und/oder energetisch verwertbare Fraktionen umfasst, dadurch gekennzeichnet, – dass das Stoffgemisch (2) einer gemeinsamen Prozessstufe (3) zugeführt wird, in welcher mittels eines wenigstens teilweise wiederverwendeten Prozesswassers (15, 24, 33, 38, 48, 49, 50, 54, 55) eine intensive Auswaschung mit teilweise Einstauung des Stoffgemisches (2) von vorzugsweise löslichen, organischen Stoffkomponenten sowie anhaftender Feinsubstanz erfolgen, wobei der gemeinsamen Prozessstufe (3) in einem Feststoffpfad (FP) und einem Wasserpfad (WP) weitere Prozessstufen (5-9, 63) folgen; – dass im Wasserpfad (WP) in den Prozessstufen (5-7, 9) durch mechanische und/oder biologische und/oder chemisch-physikalische Aufbereitung die Oxidationsfähigkeit bzw. die Reduktionsfähigkeit wenigstens eines Teils des Prozesswassers (15, 24, 33, 38, 48, 49, 50, 54, 55) und/oder der im Prozesswasser (15, 24, 33, 38, 48, 49, 50, 54, 55) befindlichen Inhaltsstoffe verändert wird, wobei das in seiner Reaktionsfähigkeit veränderte Prozesswasser (15, 24, 33, 38, 48, 49, 50, 54, 55) wenigstens teilweise wenigstens einer der Prozessstufen (3-9, 63) wieder zugeführt wird; – wobei insbesondere der mikrobielle Aufschluss des Prozesswassers aus einer gemeinsamen Prozessstufe (3) in einer Hydrolysestufe (6) unter Zugabe von oxidiertem bzw. oxidierend wirkendem Prozesswasser (55) aus der Prozessstufe (9) oder wenigstens einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Belüftung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Feststoffpfad (FP) in der Prozessstufe (4) das in der ersten Prozessstufe (3) behandelte Stoffgemisch (2) durch eine mechanisch wirkende Entwässerungseinrichtung (35) entwässert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserpfad (WP) in der Prozessstufe (5) eine mechanische Aufbereitung eines Prozesswasserablaufs (24), welcher in der Prozessstufe (3) erzeugt wurde, erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserpfad (WP) in der Prozessstufe (5) eine mechanische Aufbereitung eines Prozesswasserablaufs (38) aus der Prozessstufe (4) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessstufe (9) im Wasserpfad (WP) der Prozessstufe (3) direkt folgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessstufe (9) im Wasserpfad (WP) der Prozessstufe (5) direkt folgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch Siedlungs- und/oder Gewerbe- bzw. Industrieabfälle umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswaschung und Hydrolyse in der Prozessstufe (3) vorzugsweise in einer dynamisch wirkenden, wahlweise in zwei Richtungen rotierenden oder schwingenden Auswascheinrichtung (11) vorgenommen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prozessstufe (4) auch abgeschiedene Feststoffe (31) aus der mechanischen Prozesswasseraufbereitung (5) entwässert werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prozessstufe (9) Prozesswasserablauf (49) aus der Gärungs-Prozessstufe bzw. Methanisierungs-Prozessstufe (7) und/oder Prozesswasserablauf (50) aus der Prozessstufe (8) mit Feststoff-Schlammabtrennung (8) einer biologischen und/oder chemisch-physikalischen Behandlung unterzogen wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prozessstufe (9) auch direkt ohne Zwischenschaltung einer der Prozessstufen (6, 7, 8) das Prozesswasser (33) aus der Prozessstufe (5) einer biologischen und/oder chemisch-physikalischen Behandlung unterzogen wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gärungs-Prozessstufe (7) und der Prozessstufe (9) eine Prozessstufe (8) mit Feststoff-Schlammabtrennung durchlaufen wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswasserablauf (55) aus der Prozessstufe (9) durch biologische und/oder chemische Vorgänge oxidiert wird bzw, oxidierend wirkt.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch (2) einer mechanischen Vorbehandlung beispielsweise mittels Dekompaktierung, Zerkleinerung, Siebung und Entnahme der Wert- und Störstoffe unterzogen wird, bevor das Stoffgemisch (2) in der Prozessstufe (3) behandelt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prozessstufe (3) als Auswascheinrichtung (11) und insbesondere als dynamische Siebung als rotierende, siebförmige Waschtrommel (11) bzw. als Schwing- oder Rüttelsieb ausgebildet ist, wobei das Stoffgemisch (2) durch Aufgabe eines oxidierten oder oxidierend wirkenden Prozesswassers in Form von Auswaschflüssigkeit (15) insbesondere aus der dritten Prozessstufe (9) derart behandelt wird, dass einerseits leicht lösliche organische Komponenten und andererseits inerte abrasive Stoffe mit einem Prozesswasserablauf (24) ausgetragen werden und das zu behandelnde Stoffgemisch (2) und/oder der Prozesswasserablauf (24) oxidiert wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch (2) durch Aufgabe eines oxidierten oder oxidierend wirkenden Prozesswasserzulauf in Form von Auswaschflüssigkeit (15) insbesondere aus der dritten Prozessstufe (9) derart behandelt wird, dass der Abbau bzw. die Umsetzung und insbesondere die Hydrolyse des Stoffgemisches (2) und/oder der Prozesswasserablauf (24) gefördert werden.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung in der ersten Prozessstufe (3) und/oder der zweiten Prozessstufe (4) und/oder der dritten Prozessstufe (9) in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Behandlungsprozess erfolgt, wobei die Verweildauer des Stoffgemisches (2) in der ersten Prozessstufe (3) zwischen 1 bis 24 Stunden und insbesondere zwischen 4 bis 8 Stunden beträgt.
  18. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Prozessstufe (3) durch die teilweise oder vollständige Verwendung von oxidierten bzw. oxidierend wirkendem Prozesswasserablauf (55) aus der dritten Prozessstufe (9) als Prozesswasserzulauf in Form von Auswaschflüssigkeit (15) der Abbau und die Hydrolyse des zugeführten Stoffgemisches (2) sowie des Prozesswasserablaufes (24) erfolgen.
  19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prozessstufe (3) eine Auswascheinrichtung (11) umfasst, bei welcher eine Siebung mit einer Korngröße von 5 mm bis 30 mm und vorzugsweise von 8 mm bis 15 mm erfolgt, wobei die Auswascheinrichtung (11) vorzugsweise im Falle einer Waschdrehtrommel (11) eine Länge von 8 m bis 20 m und einen Durchmesser von 2 m bis 4 m aufweist.
  20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Prozessstufe (3) lösliche organische Stoffkomponenten, Inertstoffe und/oder Faserstoffe sowie dem zugeführten Stoffgemisch (2) anhaftende Feinsubstanz ausgewaschen werden.
  21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hydrolysestufe (6) oxidiertes bzw. oxidierend wirkender Prozesswasserablauf (55) aus der Prozessstufe (9) zugeführt wird, um aerobe Bedingungen in der Hydrolysestufe (6) zu schaffen.
  22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswasserablauf (24) der ersten Prozessstufe (3) und/oder der aus der zweiten Prozessstufe (4) anfallende Prozesswasserablauf (38) in einer mechanischen Prozesswasseraufbereitung (5) behandelt wird insbesondere zur Abscheidung von biologisch nicht oder schwer abbaubaren Stoffen wie beispielsweise Inertstoffe (44), Grob- und Faserstoffe (31).
  23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswasserablauf (24) aus der ersten Prozessstufe (3) und/oder der aus der zweiten Prozessstufe (4) anfallende Prozesswasserablauf (38) nach der mechanischen Prozesswasseraufbereitung (5) als Prozesswasserablauf (33) einer Gärung zur Erzeugung verwertbarer Produkte wie Essigsäure, Milchsäure, Buttersäure oder Biogas unterzogen wird.
  24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prozessstufe (9) auch direkt, ohne Zwischenschaltung einer oder mehrerer der Prozessstufen (6, 7, 8), der Prozesswasserablauf (33) aus der Prozessstufe (5) einer biologischen und/oder chemisch-physikalischen Behandlung unterzogen wird.
  25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswascheinrichtung (11) die Zugabe von Prozesswasserzulauf in Form von Auswaschflüssigkeit (15) in eine Einfüllöffnung (12) und/oder über eine Berieselungseinrichtung (13) dem Stoffgemisch (2) zugeführt wird.
  26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zugabe von Prozesswasserzulauf in Form von Auswaschflüssigkeit (15) die Auswaschvorrichtung (11) teilweise bis zur Hälfte ihres Durchmessers eingestaut wird (26) und damit ein intensiveres Abspülen und Auswaschen von vorzugsweise löslichen, organischen Stoffkomponenten sowie anhaftender Feinsubstanz und eine oxidierende Einwirkung des Prozesswasserzulaufes (15) erfolgen.
  27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Prozesswasserzulaufes in Form von Auswaschflüssigkeit (15) im Gleichstrom oder Gegenstrom zum zugeführten Stoffgemisch (2) erfolgt.
  28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Gärung behandelten Prozesswasserabläufe 48 bzw. 49 ganz oder teilweise nachfolgenden Prozessstufen (8, 9) zugeführt werden und anschließend einer Feststoff-Schlammabtrennung (8) unterzogen werden.
  29. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswasserablauf (50) ganz oder teilweise der Prozesswasserbehandlung (9) insbesondere zur biologischen und/oder chemischen Oxidation der organischen und anorganischen Verbindungen sowie zur biologischen und/oder chemisch-physikalischen Schadstoffausschleusung und/oder zur Entnahme von Stoffen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwermetalle, organische Halogenverbindungen oder dergleichen unterzogen wird, wobei der so behandelte Prozesswasserablauf (55) ganz oder teilweise der ersten Prozessstufe (3) und/oder teilweise der mechanischen Prozesswasseraufbereitung (5) und/oder der Hydrolysestufe (6) zugeführt wird.
  30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der mechanischen Prozesswasseraufbereitung (5) abgeschiedenen Feststoffe (31) wie Schwimm-, Faser- und Grobstoffe in die erste Prozessstufe (3) und/oder in die zweite Prozessstufe (4) zurückgeführt werden.
  31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswaschflüssigkeit (15) einer Erwärmung (10) von mind. 35°C und vorzugsweise 40-70°C unterzogen wird, um den Auswaschungsvorgang und die biologischen Vorgänge zu beschleunigen und/oder eine Hygienisierung des behandelten Stoffgemisches (2) zu erzielen.
  32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolysestufe (6) einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Belüftung (46) unterzogen wird.
  33. Anlage zur Behandlung eines Stoffgemisches (2) aus Abfällen, welches organisch umsetzbare Stoffe, biologisch umsetzbare Stoffe sowie stofflich und/oder energetisch verwertbare Fraktionen umfasst, dadurch gekennzeichnet, – dass die Anlage eine Auswascheinrichtung (11) umfasst, welche eine erste Prozessstufe (3) bildet, wobei in der Auswascheinrichtung (11) aus dem Stoffgemisch (2) mittels eines wenigstens teilweise wiederverwendeten Prozesswassers (15) vorzugsweise lösliche, organische Stoffkomponente sowie anhaftender Feinsubstanz auswaschbar sind, dass die Anlage eine Prozesswasserbehandlung (9) umfasst, welche eine dritte Prozessstufe (9) bildet, wobei in der Prozesswasserbehandlung (9) der Prozesswasserablauf (53) einer biologischen und/oder chemisch-physikalischen Behandlung unterziehbar ist und dass in der Anlage wenigstens ein Teil des Prozesswasserablaufes (55) als Prozesswasserzulauf in Form von Auswaschflüssigkeit (15) wiederverwendbar ist
  34. Anlage nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanisch wirkende Entwässerungseinrichtung (35) eine zweite Prozessstufe (4) bildet, wobei in der Entwässerungseinrichtung (35) behandeltes Stoffgemisch (2) und/oder abgeschiedene Feststoffe (31) aus einer mechanischen Prozesswasseraufbereitung (5) durch die mechanisch wirkende Entwässerungseinrichtung (35) entwässerbar sind.
  35. Anlage nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswascheinrichtung (11) als eine dynamisch wirkende, wahlweise in zwei Richtungen rotierende oder schwingende Auswascheinrichtung (11) mit vorzugsweise siebförmiger Mantelfläche (21) ausgebildet ist.
  36. Anlage nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswasserablauf (53) in der Prozesswasserbehandlung (9) durch biologische und/oder chemische Vorgänge oxidierbar bzw. reduzierbar ist.
  37. Anlage nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass aufbereiteter Prozesswasserablauf (55) in einer Hydrolysestufe (6) und/oder in der ersten Prozessstufe (3) wiederverwertbar ist.
  38. Anlage nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswascheinrichtung (11) insbesondere als dynamische Siebung als rotierende, siebförmige Auswaschtrommel bzw. als Schwing- oder Rüttelsieb ausgebildet ist, wobei das Stoffgemisch (2) durch Aufgabe des oxidierten oder oxidierend wirkenden Prozesswasserzulaufes in Form von Auswaschflüssigkeit (15) derart behandelbar ist, dass einerseits leicht lösliche organische Komponenten und andererseits inerte abrasive Stoffe mit dem Prozesswasserablauf (24) austragbar sind.
  39. Anlage nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswascheinrichtung (11) durch fördernde und/oder umwälzende Einbauten (27) eine Entzerrung, eine Durchmischung und ein Transport in vertikaler und horizontaler Richtung erzielbar sind, wobei diese Einbauten (27) vorzugsweise an einem Innenmantel der Auswascheinrichtung (11) angebracht sind.
  40. Anlage nach einem der Ansprüche 33-39, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswaschvorrichtung (11) der ersten Prozessstufe (3) durch fördernde und/oder umwälzende Einbauten (27) eine Entzerrung, Durchmischung und Transport in vertikaler und horizontaler Richtung erfolgen, wobei diese Einbauten (27) vorzugsweise an einem Innenmantel der Auswascheinrichtung (11) angebracht sind.
  41. Verfahren (1) zur Behandlung eines Stoffgemisches (2) aus Abfällen, welches organisch umsetzbare Stoffe, biologisch umsetzbare Stoffe sowie stofflich und/oder energetisch verwertbare Fraktionen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behandlung des Stoffgemische (2) nur durch Auswaschen mit Prozesswasser erfolgt und nur das Prozesswasser einer Hydrolyse in einer Hydrolysestufe (6) unterzogen wird.
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