DE19503669A1 - Sekundärbrennstoff auf Basis von verrottetem Abfall - Google Patents
Sekundärbrennstoff auf Basis von verrottetem AbfallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Sekundärbrennstoff und insbesondere
einen Sekundärbrennstoff auf Basis von verrottetem Abfall.
Seit langem ist die Verwertung von Müll und insbesondere von
organisches Material umfassendem Müll und die Verringerung des
zu deponierenden Gutes von Interesse. Vorwiegend findet bisher
eine Trennung der verschiedenen Müllkomponenten statt, die dann
getrennt verwertet oder deponiert werden können. Die Trennung
der Komponenten kann sich jedoch recht schwierig gestalten, so
daß häufig keine vollständige Trennung stattfindet und die er
haltenen Fraktionen mit den jeweils anderen Komponenten noch
stark verunreinigt sind, was die Weiterverarbeitung schwieriger
macht und auch hinsichtlich der Deponierung des nicht verwert
baren Restes (Restmüll) von Bedeutung ist. Problematisch sind
neben schadstoffhaltigen Abfallprodukten beispielsweise organi
sches Material umfassender Abfall wie Hausmüll, hausmüllähnli
cher Gewerbemüll, Restmüll, Panseninhalte, Abfälle der Lebens
mittelindustrie oder land- und forstwirtschaftliche Abprodukte.
Prinzipiell gibt es die Verfahren der mechanischen, biologischen
und thermischen Abfallbehandlung.
Bei der mechanischen-biologischen Behandlung wird in der Regel
der Müll zerkleinert und in dieser Form gegebenenfalls nach
einer Vorsortierung deponiert bzw. kompostiert. Dies hat jedoch
keine Wiederverwertung der darin enthaltenen Stoffe zur Folge,
und vor allem ist das Volumen beträchtlich. Bei unsachgemäßer
Deponierung können die enthaltenen Schadstoffe beispielsweise in
das Grundwasser gelangen.
Weiterhin wird zur Müll- und Abfallbeseitigung die thermische
Aufbereitung (Müllverbrennung, Pyrolyse) angewendet. Bei der
thermischen Behandlung wird der angefallene Müll daher einfach
verbrannt, wobei sich jedoch aufgrund der sehr unterschiedlichen
Zusammensetzung des zu verbrennenden Materials Verfahrenspro
bleme ergeben. Diese haben beispielsweise bei Anwendung auf
organische Materialien und Schadstoffe enthaltenden Müll die
Nachteile, daß die Verbrennung nur sehr schwer unter kontrol
lierten und konstanten Bedingungen durchgeführt werden kann
und/oder die enthaltenen Schadstoffe in die Atmosphäre emittiert
oder verflüchtigt werden.
Ein bekanntes biologisches Verfahren, organische Abfälle zu
brauchbaren Sekundärprodukten zu verarbeiten, ist die Kompostie
rung. Aus einem organische Abfälle enthaltenden Müll kann auf
diese Weise Kulturboden hergestellt werden.
Bei der biologischen Abfallbehandlung kann organischer Abfall
anaerob oder aerob behandelt werden. Bei einer anaeroben Behand
lung wird jedoch in hohem Maß Methan gebildet, das sorgsam ge
handhabt werden muß. Bei der aeroben Behandlung erfolgt eine
Verrottung des organischen Materials unter Bildung von Kulturbo
den (Kompost), wozu in der Regel eine Verrottungsdauer von meh
reren Monaten erforderlich ist. Es erfolgt dabei ein vollständi
ger biologischer Abbau aller vorhandenen organischen Bestand
teile. Grundsätzlich gilt, daß eine Kompostierung umso besser
ist, je intensiver das Material verrotten kann. Es wird jedoch
aus Gründen der Wirtschaftlichkeit in der Regel angestrebt, die
erforderliche Rottedauer auf unter 6 Monate zu reduzieren, wobei
sie sich aus Intensiv- und Nachrotte zusammensetzen kann.
Ein weiteres Problem ist das ständig wachsende Aufkommen von
Abfallmaterialien wie Klärschlamm, Fettabscheiderrückstände,
Mühlenabfallprodukte, beschichtete Papiere usw. Häufig müssen
diese teuer entsorgt werden oder es fehlt sogar an geeigneten
Möglichkeiten, sie auf brauchbare Weise einzusetzen, weiterzuver
arbeiten und ihre Menge zu verringern.
Es ist auch vorgeschlagen worden, die mechanische Abfallaufbe
reitung mit einer biologischen und einer thermischen Behandlung
zu kombinieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch
Verarbeitung bzw. Verwertung von organisches Material enthalten
dem Abfall einen Sekundärbrennstoff herzustellen, der einen
nutzungsfähigen Heizwert besitzt, über längere Zeit problemlos
lagerfähig ist, unter Verwendung bekannter Vorrichtungen kosten
günstig hergestellt werden kann und hinsichtlich der Ausgangs
materialien äußerst flexibel ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Sekundärbrennstoff gemäß An
spruch 1 gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine
rohfaserreiche, biologisch-reaktionsträge und schadstoffarme
Masse umfaßt, die aus einem organisches Material enthaltendem
Abfall erzeugt wird, die erhältlich ist, indem
- a) der organisches Material enthaltende Abfall einer ein- oder mehrstufigen Verrottungsvorrichtung zugeführt wird,
- b) dieses Material maximal 100 Stunden lang einer Intensiv rotte unter den hierfür üblichen Bedingungen unterzogen wird (gegebenenfalls unter Luftzufuhr und vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 bis 70°C, einer Feuchte von 50 ± 5%, in leicht saurem Zustand (pH-Wert kleiner 7) und bei einem C-N-Verhältnis von 30-40 : 1),
- c) dieses Material gegebenenfalls maximal 350 Stunden lang einer geschlossenen Nachrotte unter den hierfür üblichen Bedingungen unterzogen wird (vorzugsweise bei einer Tempera tur von 35 bis 55°C, einer Feuchte von 40 ± 5%, in leicht saurem Zustand und einem C-N-Verhältnis von 30-40 : 1),
- d) danach eine weitere Verrottung im wesentlichen unterbunden wird durch Absenkung der Feuchte in der Verrottungsvorrich tung oder Nachrotte auf unter 40% und damit
- e) die entstandene, vorrangig organische Masse auf einen Trockensubstanzgehalt von 60% oder mehr getrocknet wird.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung umfaßt auch das Verfahren zur Herstellung des
Sekundärbrennstoffs.
Überraschenderweise ist gefunden worden und dies ist ein wesent
licher Aspekt, daß die erfindungsgemäß erhaltene Masse ein
Sekundärbrennstoff mit einem Heizwert ist, der als alleiniger
Sekundärbrennstoff oder als Zusatzsekundärbrennstoff verwendet
werden kann (z. B. bei der Wirbelschicht-, der Rostfeuerung und
in der Zementindustrie).
Überraschenderweise ist ferner gefunden worden, daß der erfin
dungsgemäße Sekundärbrennstoff im Gegensatz zu anderen bekannten
aus verrottetem, organischem Material hergestellten Sekundärbrenn
stoffen, deren Heizwert erheblich schwankt, in seiner Ausgangs
zusammensetzung durch Auswahl geeigneter Abfallkomponenten bzw.
der Anteile der verwendeten Ausgangsmaterialien so eingestellt
werden kann, daß er einen Heizwert erhält, der beispielsweise an
den von Braunkohle herranreicht und gegebenenfalls sogar besser
ist.
Das verwendete, organischen Abfall enthaltende Ausgangsmaterial
umfaßt insbesondere sortierten oder unsortierten Hausmüll, haus
müllähnlichen Gewerbemüll, Restmüll, Klärschlamm, Fettabschei
derrückstände, Gülle, Panseninhalte, Abfall aus der Lebensmit
telindustrie und/oder Deponiegut, das auf diese Weise nochmals
verwertet werden kann.
Dieser organisches Material enthaltende Abfall kann vor und/oder
nach der Verrottung gegebenenfalls zusammen mit einem oder meh
reren kohlenstoffreicheren Zuschlagstoffen vermischt werden,
wodurch zum einen der Stickstoffgehalt und der Kohlenstoffgehalt
des der Verrottung unterzogenen Materials auf einen für die
Verrottung günstigeren Wert eingestellt werden können und zum
anderen der Stickstoffgehalt und der Kohlenstoffgehalt des als
Sekundärbrennstoff geeigneten Produktmaterials auf einen für die
Verbrennung günstigeren Wert eingestellt werden können.
Falls vor der Verrottung die Ausgangsstoffe variiert zugesetzt
werden, liegt der Stickstoffgehalt bezogen auf das gesamte Mate
rial, anschließend im allgemeinen in einem Bereich von 0,9 bis
1,5 Gew.-%, bevorzugt bis 1,0 Gew.-%. Der Kohlenstoffgehalt liegt
dann im allgemeinen in einen Bereich von 15 bis 36 Gew.-%.
Falls ein Zusatz von einem oder mehreren Zuschlagstoffen nach
der Verrottung erfolgt, dient dieser der Erhöhung des Kohlen
stoffgehalts.
Die Einstellung der genannten Bereiche kann von dem Hersteller
des Sekundärbrennstoffs je nach verwendetem, organisches Materi
al enthaltendem Abfall durch Zuführung geeigneter Mengen der
Zuschlagstoffe eingestellt werden, falls dies gewünscht ist.
Als Zuschlagstoffe eignen sich insbesondere Grünabfall, Wald
holz/Schwachholz, Sägespäne, Hobelspäne, Altholz, Klärschlamm,
Papiermaterial wie beispielsweise beschichtetes Papier, nach
wachsende Rohstoffe, energiereiche Müllfraktionen und/oder Müh
lenabprodukte (organische Staubprodukte).
Als Vorrichtung zur Durchführung der Intensivverrottung kann
eine der bekannten Verrottungsanlagen verwendet werden. Hierbei
ist jedoch darauf zu achten, daß eine Temperaturkontrolle,
Feuchtigkeitskontrolle, gegebenenfalls Bewegung bzw. Umschich
tung des zu verrottenden Gutes, eine geeignete Belüftung usw.
möglich sind.
Eine geeignete Vorrichtung ist beispielsweise die Bedminster-Ab
fallbehandlungsanlage (Bedminster Bioconversion Corp, Cherry
Hill, NJ, USA). Eine solche Anlage ist beispielsweise in den
US-A-5 047 349, US-A-5 206 173, US-A-5 204 263 und US-A-5 215 921
beschrieben. Die Offenbarung dieser Schriften wird hier durch
Bezugnahme darauf eingeführt.
Insbesondere eignet sich eine Rottetrommel für die erfindungs
gemäße Verrottung des organisches Material enthaltenden Abfalls.
Die Rottetrommel kann ein- und/oder mehrstufig ausgestattet
sein, wobei die erfindungsgemäße Trocknung (Schritt d) gemäß
Anspruch 1) im Innern oder außerhalb der Rottetrommel erfolgen
kann.
Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß die Intensiv
rotte nach maximal 100 Stunden abgebrochen wird.
Vor der Zuführung von beispielsweise Hausmüll oder ähnlichen
Ausgangsmaterialien erfolgt gegebenenfalls eine mechanische Aus
lese von Störstoffen, während die Selektierung von Wertstoffen
und deren Überführung in die jeweiligen Wertstoffverarbeitungs
kreisläufe erst nach dem Intensivrotteprozeß des im wesentlichen
unzerkleinerten Materials erfolgt.
Die Intensivrotte wird insbesondere für einen Zeitraum von bis
zu 100 Stunden, bevorzugt bis zu 72 Stunden geführt, wobei die
Temperatur und die Feuchtigkeit jeweils unabhängig voneinander,
insbesondere in einem Bereich bis 70°C, vorzugsweise von 50 bis
70°C, insbesondere von 60 bis 65°C, bzw. bevorzugt von 45 bis
55% Feuchte gehalten werden. Vorzugsweise wird Luft zugeführt.
Nach maximal 100 Stunden Verrottungssdauer wird die Verrottung
unterbrochen bzw. unterbunden indem das Material aus der Rotte
trommel entfernt wird.
Im Anschluß an die Intensivrotte kann, falls gewünscht, eine
geschlossenen Nachrotte durchgeführt werden. Diese Nachrotte
kann über einen Zeitraum von bis zu 350 Stunden geführt werden,
wobei die Temperatur und Feuchtigkeit jeweils unabhängig vonein
ander, insbesondere in einem Bereich von 35 bis 55°C bzw. 35
bis 45% Feuchte gehalten werden. Die Nachrotte kann beispiels
weise in einem geschlossenen Mietenverfahren erfolgen.
Ein erfindungsgemäßer Sekundärbrennstoff weist beispielsweise
die folgenden Merkmale auf:
Kohlenstoffgehalt | |
15 bis 40 Gew.-% | |
Heizwert (trocken) | 9000 bis 17 000 kJ/kg |
Wassergehalt | 20 bis 30 Gew.-% |
Aschegehalt | 15 bis 30 Gew.-% |
Stickstoffgehalt | 0,9 bis 1,5 Gew.-% |
Die während der Verrottung bzw. Fermentierung entstandene Wärme,
die Abluftwärme oder zugeführte Luft usw. können verwendet wer
den, um die erforderliche Trocknung zu bewirken oder um zumin
dest dazu beizutragen. Hierdurch kann der Trocknungsvorgang
energiesparend durchgeführt werden.
Vor oder nach der Trocknung werden aus der entstandenen, vorran
gig organischen Masse Wertstoffe, insbesondere Metalle und/oder
Kunststoffe entfernt, indem beispielsweise Magnete, Gebläse,
Wirbelstromabscheider, Siebe usw. verwendet werden.
Die vorrangig organische Masse kann dann ohne weitere Behandlung
als Sekundärbrennstoff eingesetzt werden. Dieser kann einer
unmittelbar nachgeschalteten oder einer örtlich entfernten Ver
brennungsanlage (mit oder ohne Zwischenlagerung) zugeführt wer
den.
Falls es gewünscht ist, kann der erfindungsgemäße Sekundärbrenn
stoff auch kompaktiert und/oder in einer gewünschten Form ver
packt werden.
In der erfindungsgemäßen, als Sekundärbrennstoff geeigneten,
vorrangig organischen Masse sind die Stoffwechselvorgänge stark
reduziert, und es kann kein Sickerwasser austreten.
Hierbei handelt es sich um einen lagerfähigen Sekundärbrenn
stoff, der schadstoffarm und im wesentlichen nur noch gering
biologisch aktiv ist.
Claims (14)
1. Sekundärbrennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er eine
rohfaserreiche, biologisch-reaktionsträge und schadstoff
arme, aus organisches Material enthaltendem Abfall gewonne
ne, vorrangig organische Masse umfaßt, die erhältlich ist,
indem
- a) der organisches Material enthaltende Abfall einer ein- oder mehrstufigen Verrottungsvorrichtung zugeführt wird,
- b) dieses Material maximal 100 Stunden lang einer Inten sivrotte unter den hierfür üblichen Bedingungen unter zogen wird,
- c) dieses Material gegebenenfalls maximal 350 Stunden lang einer geschlossenen Nachrotte unter den hierfür übli chen Bedingungen unterzogen wird,
- d) danach eine weitere Verrottung im wesentlichen unter bunden wird durch Absenkung der Feuchte in der Verrot tungsvorrichtung oder in der Nachrotte auf unter 40% und damit
- e) die entstandene, vorrangig organische Masse auf einen Trockensubstanzgehalt von 60% oder mehr getrocknet wird.
2. Sekundärbrennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der verwendete, organisches Material umfassende Abfall
als Ausgangsstoff sortierten oder unsortierten Hausmüll,
hausmüllähnlichen Gewerbemüll, Restmüll, Klärschlamm, Fett
abscheiderrückstände, Gülle, Panseninhalte, Abfall aus der
Lebensmittelindustrie und/oder Deponiegut umfaßt.
3. Sekundärbrennstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der verwendete, vorwiegend organisches Materi
al enthaltende Abfall entweder als Ausgangsstoff variiert
wird und/oder vor oder nach der Verrottung zusammen mit
einem oder mehreren kohlenstoffreicheren Zuschlagstoffen
vermischt wird.
4. Sekundärbrennstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) vor der Verrottung durch die variierbaren Ausgangs stoffe der Stickstoffgehalt auf einen Bereich von 0,9 bis 1,5, bevorzugt bis 1 Gew.-% und der Kohlenstoffge halt auf einen Bereich von 15 bis 36 Gew.-% eingestellt werden und/oder
- b) bei Zusatz von Zuschlagstoffen nach der Verrottung eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts erfolgt.
5. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Intensivrotte unter Luftzufuhr bis
100, bevorzugt bis 72 Stunden lang durchgeführt wird, wobei
die Temperatur und die Feuchtigkeit jeweils unabhängig von
einander, insbesondere im Bereich von 50 bis 70°C und
50 ± 5% Feuchte bei einem pH-Wert kleiner 7 liegen.
6. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß maximal 350 Stunden lang eine geschlos
sene Nachrotte bei einer Temperatur von 35 bis 55°C, einer
Feuchte von 40 ± 5%, in leicht saurem Zustand und bei einem
C-N-Verhältnis von 30-40 : 1 durchgeführt wird.
7. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feuchte zur Unterbindung einer wei
teren Verrottung auf unter 40% abgesenkt wird.
8. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Trocknung der organischen Masse die
bei der Verrottung entstandene Wärme, die Abluftwärme oder
zugeführte Luft verwendet wird.
9. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die variierten Ausgangsstoffe und/oder
die Zuschlagstoffe Grünabfall, Waldholz/Schwachholz, Säge
späne, Hobelspäne, Altholz, Klärschlamm, Papiermaterial,
nachwachsende Rohstoffe, energiereiche Müllfraktionen und/-
oder Mühlenabprodukte (organische Staubprodukte) umfassen.
10. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die in den Ausgangsstoffen vorhandene
Wertstoffe, insbesondere Metall und/oder Kunststoffe entfer
nt worden sind, insbesondere durch Einsatz von Magneten,
Gebläsen, Wirbelstromabscheidern und Sieben.
11. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß die mittels Intensiv- und Nachrot
te erzeugte Masse volumenreduziert, gering biologisch-aktiv,
Schadstoff-immobilisiert, sickerwasserarm und gut verdicht
bar ist.
12. Sekundärbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß er kompaktiert worden ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Sekundärbrennstoffs gemäß
einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der das organische Material enthaltende Abfall einer ein- oder mehrstufigen Verrottungsvorrichtung zugeführt wird,
- b) dieses Material maximal 100 Stunden lang einer Inten sivrotte unter den hierfür üblichen Bedingungen unter zogen wird,
- c) dieses Material gegebenenfalls maximal 350 Stunden lang einer geschlossenen Nachrotte unter den hierfür übli chen Bedingungen unterzogen wird,
- d) danach eine weitere Verrottung im wesentlichen unter bunden wird durch Absenkung der Feuchte in der Verrot tungsvorrichtung oder in der Nachrotte auf unter 40% und damit
- e) die entstandene, vorrangig organische Masse auf einen Trockensubstanzgehalt von 60% oder mehr getrocknet wird.
14. Verwendung der organischen Masse gemäß einem der Ansprüche
1 bis 12 oder hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch
13 als Sekundärbrennstoff.
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