DE19502504A1 - Verfahren zur Gewinnung eines Recycling-Substrates aus Deponierückbaumaterial und gerottetem Restmüll - Google Patents

Description

Die Problematik der Entsorgung immer stärker wachsender Müll­ mengen stellt die Kommunen und privaten Entsorger in der Bun­ desrepublik und in anderen Ländern vor ernste Probleme. Durch die Grundsätze der Vermeidung und Verwertung von Müll wird versucht, die Müllmengen zu reduzieren und geeignete Verwer­ tungsmöglichkeiten zu entwickeln. Neben dem Hausmüll fallen in großen Mengen Gewerbeabfälle sowie Bauschutt und Bodenaus­ hub an. Bezüglich des Hausmülls wird eine ökonomisch und öko­ logisch sinnvolle Verwertung besonders dadurch erschwert, daß im Hausmüll eine Mischung unterschiedlichster Abfälle vor­ liegt. Durch getrennte Sammlung von Wertstoffen und Bioabfäl­ len können diese Komponenten bereits jetzt gut verwertet wer­ den. Es bleibt eine Restmüllfraktion übrig, die nach Vorbe­ handlung auf einer Restmülldeponie entsorgt werden muß.

Als Vorbehandlung dieser Restmüllfraktion sind neben der thermischen Behandlung verschiedene "kalte" Vorbehandlungs­ verfahren auf dem Markt. Hierbei wird der Restmüll durch Kom­ postierung aerob oder durch Vergärung anaerob vorbehandelt. Dadurch wird die leichtabbaubare organische Substanz verat­ met. Die Verfügbarkeit von eluierbaren Substanzen und Schad­ stoffen soll vermindert werden.

Neueste Entwicklungen trennen den Restmüll vor der Rotte nochmals in eine oder mehrere Leichtfraktionen und eine oder mehrere Schwerfraktionen. Die Leichtfraktion kann unter Um­ ständen thermisch genutzt werden, die Schwerfraktion muß bis­ lang "kalt" vorbehandelt und deponiert werden. Auf diese Wei­ se muß immer noch für ein großes Volumen teurer und ökolo­ gisch nicht unbedenklicher Deponieraum gebaut und vorgehalten werden. In Anbetracht der Massenströme im Megatonnenbereich sind hierbei bundesweit Investitionen von vielen Milliarden DM notwendig.

Die eben skizzierten Verfahren und ihre Problembereiche sind sehr neu und befinden sich z. T. noch im Forschungsstadium. Bislang werden sie nicht flächendeckend angewendet. Bis in die siebziger Jahre wurde vielmehr ungetrennter Hausmüll auf wilden Kippen unkontrolliert abgelagert. Seit dem Beginn der siebziger Jahre wurden "geordnete" Deponien angelegt, die heute oft weitgehend verfüllt sind, die aber in vielen Fällen als sogenannte Altablagerungen massive ökologische und ge­ sundheitliche Probleme aufwerfen. Auch hier sind Sanierungs- und Folgekosten im hohen Milliardenbereich errechnet worden.

Andererseits werden Altdeponie bereits als "Rohstofflagerstätten" gesehen. Im Zuge des Deponierückbaus werden bereits abgelagerte Deponiebereiche in Modellversuchen wieder ausgekoffert und das ausgekofferte Material separiert und in Einzelfraktionen wiederverwertet. Als größte Fraktion mit einem Volumenanteil von ca. 50% bleibt jedoch eine erde­ artige Feinkornfraktion übrig, für die bisher keine Verwer­ tungsmöglichkeiten bestehen. Diese Fraktion muß wiederum de­ poniert werden und beansprucht somit teuren und knappen Depo­ nieraum.

Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mit dem es ge­ lingt, sowohl die Schwerstofffraktion von vorgerottetem Rest­ müll (Feinkorn) als auch die Feinkornfraktion aus dem Depo­ nierückbau so zu behandeln, daß sie als Baustoff und als Re­ kultierungssubstrat wiederverwertet werden kann. Das Verfah­ ren ermöglicht es somit, im Deponierückbau und in der Ablage­ rung von Restmüll massiv Deponievolumen einzusparen. Auf die­ se Weise werden knappe Deponieflächen geschont und stehen für einen wesentlich längeren Zeitraum zur Verfügung. Gleichzei­ tig wird den Vorgaben des Abfallgesetzes sowie des Kreislauf­ wirtschaftsgesetzes und ökologischer Forderungen bezüglich einer weitgehenden Wiederverwertung von Reststoffen genüge getan.

Das innovative Verfahren arbeitet nach folgendem Prinzip. Ausgekoffertes Deponiematerial wird nach dem Stand der Tech­ nik separiert und eine Siebfraktion mit Korngröße bis etwa 0-30 mm gewonnen. Vorzugsweise verarbeiten wir Korngrößen von 0-6 mm oder 0-10 mm. Bei größeren Korngrößen muß auf eine op­ tische Reinheit des Materials bezüglich mülltypischen Be­ standteilen geachtet werden.

Es kann auch vorgerotteter Restmüll auf die gleiche Weise ab­ gesiebt werden. Durch die Rotte wurden viele strukturbildende organische Bestandteile zerstört, so daß sich die notwendige Feinkörnigkeit und Absiebbarkeit ergibt.

Das so gewonnene Material wird sodann in kontinuierlichen be­ probten Chargen chemisch-analytisch auf seine Eigenschaften und Schadstoffgehalte untersucht. Als Bewertungskriterium in Deutschland kann das LAGA-Merkblatt "Wiederverwertung von Bö­ den" herangezogen werden. In der Regel werden Überschreitun­ gen bei der Leitfähigkeit sowie bei einzelnen organischen Schadstoffen angetroffen. Einer Entscheidungsmatrix folgend werden die unter den formulierten Patenansprüchen aufgeführ­ ten Behandlungskombinationen durchgeführt.

Besitzt das Material Eigenschaften, die eine Überschreitung der Grenzwerte bei der Leitfähigkeit oder den Katio­ nen/Anionen zur Folge haben, so wird das Material dem Le­ aching-Prozeß unterzogen. Das Material wird mit Wasser im kontinuierlichen Prozeß übersättigt, so daß Überschußwasser aus dem Material aussickert. Das Leaching wird solange fort­ geführt, bis die Leitfähigkeitsmessung des eluierten Wassers die notwendigen Werte unterschreitet. Der gültige Leitfähig­ keitswert kann hierbei vorteilhaft durch Eichungen mit Eluat­ messungen im Labor gefunden werden. Das Material kann nach Absinken des Wassergehaltes unter den Wert der Feldkapazität zu Rekultivierungszwecken verwendet werden. Die salzhaltigen Sickerwässer werden aufkonzentriert und die Salze entsorgt oder verwertet. Dies kann bei Eignung zum Beispiel als Auf­ tausalz geschehen.

Sollte die chargenweise oder kontinuierliche Qualitätsanalytik ergeben, daß organische oder anorganische Schadstoffe den Eluatwert überschreiten, werden geeignete Zuschlagstoffe zu­ gegeben. Das Material wird kontinuierlich über Kastenmischer oder Rütteltische, mittels Dosierpumpe oder auf andere geeig­ nete Art zugegeben und in einer Mischtrommel oder einem Dop­ pelwellenzwangsmischer oder auf andere geeignete Art ge­ mischt.

Das gemischte Gut wird danach auf eine Inkubationsmiete auf­ geschichtet und in regelmäßigen Abständen umgesetzt. Es kön­ nen auch andere Inkubationsformen gewählt werden. Besonders geeignet erscheint aufgrund unserer Versuchsergebnisse die Container-Inkubation. Diese Variante erscheint für kleinere Anlagen oder für Anlagen im Siedlungsbereich aufgrund der besseren Kontrollierbarkeit von Geruchsemissionen die Methode der Wahl zu sein.

Die Art und Zugabemenge der Zuschlagstoffe ist im folgenden angegeben:

• (1) Biomüllkompost des Reifegrades 2-6 oder Klärschlamm in Anteilen von 0.01-30 Vol.-%.
• (2) Getreideabreinigungsstaub, Spelzen, gehäckseltes oder ge­ mahlenes Stroh oder andere Rückstände oder Produkte der land­ wirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Produktion in un­ behandelter, gehäckselter oder gemahlener Form in Anteilen von 0,01-30 Vol.-%.
• (3) Rückstände der Lebensmittelproduktion in fester, flüssi­ ger oder pastöser Form in den Anteilen 0,01-15 Vol-%.
• (4) Rückstände der Zuckerproduktion, sowohl mit hauptsächlich organischen Bestandteilen als auch mit hauptsächlich anorga­ nischen Bestandteilen, beispielsweise kalkhaltig, in Anteilen von 0,01-15 Vol.-%.
• (5) Rückstände oder Produkte der Textilindustrie, der chemi­ schen Industrie, insbesondere der Düngemittelproduzierenden Sparten, soweit sie die gültigen Grenzwerte einhalten in An­ teilen von 0,0001-20 Vol.-%.
• (6) Reststoffe und Produkte der Ton-, Steine- und Erdenindu­ strie, insbesondere Lehme, Lößlehme, Mergel, Tuff-Steine, Steinmehle, Ziegelstaub, insbesondere Siebdurchgangmaterial und anderes Material aus dem Baustoffrecycling und dem Recy­ cling von Deponierückbaumaterial in Anteilen von 0,001-30 Vol. -%.
• (7) Erdaushub aus Baumaßnahmen in Anteilen von 0,1-30 Vol.-%.

Aufgrund unserer Versuche wurden ideale Einsatzmengen für or­ ganische Zuschlagstoffe von ca. 5-10 Vol.-% gefunden. Die anorganischen Komponenten wirken zwischen 2-5 Vol.-% opti­ mal. Die genaue Komposition der Zuschlagstoffe richtet sich nach dem Gehalt an Schadstoffen.

Die Zuschlagstoffe führen zu einem Abbau der Schadstoffe auf folgendem Wege:
Humifizierung: Laut neuesten Forschungsergebnissen können or­ ganische Schadstoffe durch chemische Bindung in die organi­ sche Substanz des Zuschlagstoffes eingebunden werden. Dieser Vorgang wird Humifizierung genannt. Die Humifizierung ist ein biochemischer Vorgang, der durch Mikroorganismen unterhalten und beschleunigt wird. Die notwendigen Mikroorganismen befin­ den sich bereits in dem Ausgangssubstrat. Durch die Zumi­ schung des Zuschlagstoffes erhalten sie die notwendige orga­ nische Matrix und Nähr- und Hilfsstoffe. Im Laufe des Humu­ sturnover auf der Inkubationsmiete werden die Schadstoffe en­ doxidiert und somit beseitigt. Daneben findet ein direkter Abbau durch Mikroorganismen statt.

Schwermetalle und andere organische Kontaminanten werden durch die ton- und kalkhaltigen Komponenten der Zuschlagstof­ fe gebunden und immobilisiert. Aufgrund der feinkörnigen Aus­ bringung ist neben der reinen Fällungs- und Sorptionsreaktion auch eine "Alterung" durch Einschluß in mikrokristalline Strukturen möglich. Dies gewährleistet eine sichere und öko­ logische kompatible Festlegung der betreffenden Komponenten. Die Eluatwerte sinken in Laufe der Inkubation unter relevante Grenzwerte. Das Material kann somit für Rekultivierungszwecke eingesetzt werden.

Sind sowohl die Grenzwerte für den Salzgehalt als auch für einzelne organische Schadstoffe überschritten, werden die Be­ handlungsansätze Leaching, Zumischung von Zuschlagstoffen und Inkubation auf der Miete oder im Containerverfahren in geeig­ neter Weise kombiniert.

Die Nutzung des Mechanismus der Humifizierung zur Dekontami­ nierung von organisch belastetem Material ist sehr innovativ. In wichtigen Forschungsprojekten des Anmelders Dr. Baumgärt­ ner werden im Moment detailliert die Mechanismen untersucht, die dem genannten Sanierungserfolg zugrunde liegen.

Die Anwendung dieser Mechanismen auf die Behandlung der hier genannten Substrate ist neu und erscheint uns deswegen beson­ ders interessant, weil das zu behandelnde Material bereits die geeigneten Mikroorganismen mitbringt. Eine kostenintensi­ ve Anzucht von Mikroorganismen und der Ausbringung kann somit entfallen. Es kann sowohl die "kalte Rotte" als auch der langjährige Verbleib von Rückbaumaterial auf der "Reaktordeponie" als Vorinkubation gesehen werden. Die die Humifizierung ausführenden oder induzierenden Bakterien (z. B. Streptomyceten) und Pilze wurden dort bereits in ausreichen­ der Menge "vorgezüchtet".

Die Aufgabe des hier beschriebenen Verfahrens ist es, die Re­ aktionskomponenten für die Humifizierung in geeigneter Menge, in feiner Verteilung und in hoher Dispersion möglichst homo­ gen dem Material beizumischen. Auf eine homogene Beimischung ist hierbei in besonderem Maße zu achten. Weiterhin können Hilfsstoffe beigegeben werden, die als Lösungsvermittler, Be­ netzungsmittel oder als Immobilisierungskomponente für anor­ ganische Substanzen wirken.

Da Stoffe mit relativ weitem C/N-Verhältnis zugegeben werden, wird das in der Ausgangssubstanz oftmals in zu hohen Konzen­ trationen vorhandene Ammonium durch Assimilation zu Biomasse zuverlässig und ökologisch kompatibel entfernt.

Durch die nachgeschaltete Inkubation wird weiterhin die Qua­ lität des Materials als Rekultivierungssubstrat stark verbes­ sert. Nährstoff-Imballancen werden ausgeglichen und die Pools an evt. vorhandenen leichtlöslichen Substanzen werden stark vermindert.

Das Substrat wirkt in der Rekultivierung als Bodenverbesse­ rer, da es Humus einträgt und die Wasserhaltekapazität armer Böden verbessert. Weiterhin wirkt es als langsam wirkender Dünger und ist in diesem Zusammenhang vor allem im Gartenbau (Anlage von Gehölzen, etc.) und in der forstlichen Rekulti­ vierung einzusetzen.

Durch die Einfügung der zusätzlichen Behandlungsstufe Sedi­ mentation/(Naß-)Siebung nach der Leaching-Stufe können aus dem aufgeschlämmten Material in einem Sedimentationsbecken die grobkörnigen mineralischen Anteile abgezogen werden. Al­ ternativ kann feinkorniges Material über eine (Naß-)Siebung abgetrennt werden. Das feinsandig-schluffige humusreiche Ma­ terial wird sodann nach Entwässerung auf der Inkubationsmiete weiter behandelt. Besonders interessant ist das Verfahren, wenn eine Kombination der Leaching-Stufe mit der Sedimentati­ ons-/(Naß-)Siebungsstufe möglich ist. Besonders bei mittleren bis geringen Salzgehalten müßte dies in der Regel immer mög­ lich sein.

Das hier zusätzlich gewonnene mineralische Material kann auf­ grund seiner Eigenschaften, insbesondere des niedrigen Glüh­ verlust-Wertes, in vielfältiger Weise im Tief- und Straßenbau eingesetzt werden. Die feinerkörnige und humose Fraktion wird in der Rekultivierung oder im Gartenbau eingesetzt.

Bezüglich der wirtschaftlichen Verwertung sehen wir folgende besonders interessante Effekte:

• (1) Aufgrund der Verwertung der genannten Materialien kann eine Entlastung teuren Deponieraumes erzielt werden.
• (2) Die Verwertung der genannten Materialien erfüllt wichtige nationale Gesetze und Verordnungen. Es wird eine technisch machbare und wirtschaftlich interessante Verwertung durchge­ führt.
• (3) Dadurch, daß die Zuschlagstoffe vornehmlich aus dem Rest­ stoffbereich gewonnen werden, ist auch für diese Substanzen eine sinnvolle Verwertung gegeben.

Claims (9)

1. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Sieb­ fraktion von 0-max 20 mm von gerottetem Restmüll oder Depo­ nierückbaumaterial ein Recycling-Substrat gewonnen wird, in­ dem vorhandene Salze durch Leaching ausgetragen werden und evt. vorhandene Schadstoffe durch die Zugabe von organischen und anorganischen Zuschlagstoffen und nachfolgender Inkubati­ on humifiziert, abgebaut und/oder immobilisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Zugabe von Zuschlagstoffen mineralische Bestandteile durch Sedimentation/(Naß-)Siebung abgetrennt werden und lediglich die humushaltige Feinkornfraktion mit den unter Anspruch 1 genannten Zuschlagstoffen beaufschlagt und inkubiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff allein oder in Kombination untereinander fol­ gende Substanzen verwendet werden:
Biomüllkompost des Reifegrades 2-6 oder Klärschlamm in Antei­ len von 0.01-30 Vol.-%
Getreideabreinigungsstaub, Spelzen, gehäckseltes oder gemah­ lenes Stroh oder andere Rückstände oder Produkte der land­ wirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Produktion in un­ behandelter, gehäckselter oder gemahlener Form in Anteilen 30 von 0,01-30 Vol.-%.
Rückstände der Lebensmittelproduktion in fester, flüssiger oder pastöser Form in den Anteilen 0,01-15 Vol-%.
Rückstände der Zuckerproduktion, sowohl mit hauptsächlich or­ ganischen Bestandteilen als auch mit hauptsächlich anorgani­ schen Bestandteilen, beispielsweise kalkhaltig, in Anteilen von 0,01-15 Vol.-%.
Rückstände oder Produkte der Textilindustrie, der chemischen Industrie, insbesondere der düngemittelproduzierenden Spar­ ten, soweit sie die gültigen Grenzwerte einhalten in Anteilen von 0,0001-20 Vol.-%.
Reststoffe und Produkte der Ton-, Steine- und Erdenindustrie, insbesondere Lehme, Lößlehme, Mergel, Tuff-Steine, Steinmeh­ le, Ziegelstaub, insbesondere Siebdurchgangsmaterial und an­ deres Material aus dem Baustoffrecycling und dem Recycling von Deponierückbaumaterial in Anteilen von 0,001-30 Vol.-%.
Erdaushub aus Baumaßnahmen in Anteilen von 0,1-30 Vol.-%

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff allein oder in Kombination untereinander fol­ gende Substanzen verwendet werden:
Biomüllkompost des Reifegrades 2-6 oder Klärschlamm in Antei­ len von 0.01-30 Vol.-%.
Getreideabreinigungsstaub, Spelzen, gehäckseltes oder gemah­ lenes Stroh oder andere Rückstände oder Produkte der land­ wirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Produktion in un­ behandelter, gehäckselter oder gemahlener Form in Anteilen von 0,01-30 Vol.-%.
Rückstände der Lebensmittelproduktion in fester, flüssiger oder pastöser Form in den Anteilen 0,01-15 Vol.-%.
Rückstände der Zuckerproduktion, sowohl mit hauptsächlich or­ ganischen Bestandteilen als auch mit hauptsächlich anorgani­ schen Bestandteilen, beispielsweise kalkhaltig, in Anteilen von 0,01-15 Vol.-%.
Rückstände oder Produkte der Textilindustrie, der chemischen Industrie, insbesondere der Düngemittelproduzierenden Spar­ ten, soweit sie die gültigen Grenzwerte einhalten in Anteilen von 0,0001-20 Vol.-%.
Reststoffe und Produkte der Ton-, Steine- und Erdenindustrie, insbesondere Lehme, Lößlehme, Mergel, Tuff-Steine, Steinmeh­ le, Ziegelstaub, insbesondere Siebdurchsgangmaterial und an­ deres Material aus dem Baustoffrecycling und dem Recycling von Deponierückbaumaterial in Anteilen von 0,001-30 Vol.-%.
Erdaushub aus Baumaßnahmen in Anteilen von 0,1-30 Vol.-%

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leaching und die Sedimentation/(Naß-)Siebung der gröberkörni­ gen Fraktion in einem Arbeitsgang durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Schadstoffgehalten und Anforderungen auf die Zumischung von Zuschlagstoffen und die anschließende Inkubation verzich­ tet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Schadstoffgehalten und Anforderungen auf die Zumischung von Zuschlagstoffen und die anschließende Inkubation verzich­ tet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Schadstoffgehalten und Anforderungen auf die Zumischung von Zuschlagstoffen und die anschließende Inkubation verzich­ tet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Schadstoffgehalten und Anforderungen auf das Leaching verzichtet wird.