DE19734565A1

DE19734565A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Aufbereitung von Materialgemengen

Info

Publication number: DE19734565A1
Application number: DE1997134565
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dr Ing Spillmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2017-08-03
Also published as: DE19734565C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufberei tung und Trennung von Materialgemengen mit einer Trom mel, die sich rotierend durch eine Flüssigkeit bewegt und Sieböffnungen aufweist, mit einem Materialzufuhr mittel, mit einem Organo-Ton-Feinsandfraktionsräum mittel oder Abschwemmittel und mit einem Sand-Stein- Glasfraktions-Räummittel. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung und Trennung von Materi algemengen, bei dem das angelieferte, organische, anor ganische und synthetische Bestandteile enthaltende Ma terialgemenge homogenisiert wird, einer biochemisch mechanischen Behandung unterzogen wird, gesiebt, gerei nigt und gerennt wird.

Aus der DE 44 34 611 A1 und der Zeitschrift Entsor gungsraxis, Heft 6/94 und der ZAF, Heft 9/94 ist ein Verfahren zur biologisch-mechanischen Behandlung von festen Siedlungsabfällen bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Verfahrensschritte Siebung, Reinigung und Trennung nachinander ausgeführt.

Diese Verfahren sind kostenintensiv aufgrund der für jeden Verfahrensschritt benötigten Vorrichtungen und dem Transport zwischen diesen. Eine zusätzliche negati ve Eigenschaft dieses Verfahrens ist, daß organische oder tonartige Anhaftungen bei der Siebung nicht erfaßt werden, da sie erst bei der der Siebung nachgeschalte ten Reinigung von den anorganischen oder synthetischen Bestandteilen gelöst werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor richtung zu schaffen, die kostengünstig und einfach in der Herstellung und Wartung ist.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß in der Trommel eine hydraulische Trennung angeordnet ist. Die Kunst stofffraktion wird durch bekannte Ausschwemmtechniken unter Verwendung eines vertikal ausgerichteten Strö mungsmittels entfernt. Der Ausschwemmvorgang kann durch ein Kunststofffraktionsräummittel, wie durch einen Re chen, unterstützt werden, das im Bereich der Oberfläche der Flüssigkeit angeordnet ist.

Um die Kunststoffe zu zerkleinern und zu reinigen, wer den diese durch eine mit einem hohen Flüssigkeitsdruck arbeitende Schneidvorrichtung, die Schneiddüsen auf weist, zerschnitten. Die Schneiddüsen sind im Material zufuhrmittel, vorzugsweise auf dem Rand einer Förder schnecke, und auf der Innenfläche der Trommel angeord net. Die Schneidvorrichtung ist gegen mechanische An griffe geschützt und nur während des Kontakts mit dem Materialgemenge in Betrieb.

Die hydraulische Siebung erfolgt durch Auswaschung der Organo-Ton-Feinsandfraktion, die durch Sieböffnungen in der Trommel ausgetragen werden. Der Austrag der gewa schenen gröberen Sand-Steine-Glasfraktion erfolgt durch in der Trommel angeordnete Sand-Stein-Glasfraktions räummittel, wie z. B. durch eine an der Innenwand der Trommel ausgebildete Transportschnecke.

In einer weiteren Ausführungsform, die insbesondere bei Trommeln mit kleinerem Durchmesser oder bei ballistisch leicht trennbaren Materialgemengen Anwendung findet, transportiert ein Räummittel die Kunststofffraktion so wie die Sand-Steine-Glasfratktion zu einem Abwurf, der die Fraktionen ballistisch trennt. Für dieses Verfahren kann die hydraulische Trennung entfallen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das eine kostengünstige Trennung, Siebung und Reinigung des Materialgemenges mit einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Siebung, Reinigung und Trennung in einem Verfahrensschritt unter Verwendung einer Flüssigkeit erfolgt. Bei der Flüssig keit handelt es sich vorzugsweise um Wasser, das einer seits die organischen und feinen mineralischen Anhaf tungen löst, wodurch bei der Siebung eine Organo-Ton- Feinsandfraktion von den restlichen gröberen Bestand teilen abgetrennt wird. Andererseits werden die restli chen Bestandteile in eine Sand-Steine-Glasfraktion und eine Kunststofffraktion mit geringer Tonanhaftung ge trennt.

Die Trennung erfolgt unter Ausnutzung der unterschied lichen Dichte und dem Durchmesser der Materialgemenge bestandteile. Verfahrenstechnisch wird dies durch eine hydraulische Trennung erreicht, der eine ballistische Trennung nachgeschaltet werden kann. Bei kleineren An lagen kann die hydraulische Trennung der gröberen Frak tionen durch eine ballistische ersetzt werden. Die Ver wendung einer hydraulischen Zerkleinerung für Kunst stoffbestandteil erhöht den Wirkungsgrad der Trennung.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprü chen beschrieben. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den bei liegenden Zeichnungen darge stellt und werden nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 die schematische Vorderansicht einer Trennvorrichtung mit einer Trommel, die Sieböffnungen aufweist und be reichsweise in ein Flüssigkeitsbecken taucht, mit einem Materialzufuhrmit tel, mit einem Kunststofffraktions räummittel mit einem Sand-Stein-Glas fraktionsräummittel, mit einem Organo- Ton-Feinsandfraktionsräummittel, mit einer Schneidvorrichtung, die Schneid düsen aufweist, und mit Strömungsmit teln, die für einen Auftrieb sorgen;

Fig. 2 die schematische Seitenansicht der Trennvorrichtung aus Fig. 1 mit einer Trommel, die ein Schneckenförmig aus gebildetes Sand-Stein-Glasfraktions räummittel aufweist, mit einem Kunst stofffraktionsräummittel und Kunst stofffraktionsausschwemmittel, mit einem Sand-Stein-Glasfraktionsräum mittel und Fördermittel, mit einem Or gano-Ton-Feinsandfraktionsräummittel und Abschwemmittel, mit einer Schneidvorrichtung, die Schneiddüsen aufweist, wobei die Schneiddüsen im Materialzufuhrmittel angeordnet sind;

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Verfahrens zur Materialgemengetren nung.

Fig. 1 zeigt eine Trennvorrichtung 32 für Materialge menge. Das Materialgemenge besteht dabei vornehmlich aus Steinen, Glas und Sand 27 sowie aus Ton und Schluff 28 als anorganisches Materialgemenge. Des Weiteren be steht es aus frischer Organik 29 bzw. humifizierte Or ganik 31 als organisches Materialgemenge und aus Kunst stoff 30 als synthetisches Materialgemenge.

Die Trennvorrichtung 32 für diese Materialgemenge be steht aus einer Trommel 33, die - wie eine Waschmaschi nentrommel - gleichmäßig verteilte Sieböffnungen 43 aufweist. Die Sieböffnungen 43 haben vorzugsweise einen Durchmesser von drei bis fünf Millimetern. Durch die Sieböffnungen 43 werden die feinen Organo-Ton- Feinsand fraktionen 16 von den restlichen Fraktionen 17 bzw. 18 abgesiebt.

Die Trommel 33 dreht sich vorzugsweise langsam um eine Trommelachse 34, wobei sie bereichsweise in eine Flüs sigkeit 40 eintaucht. Die Flüssigkeit 40 wird in einem Becken 39 gehalten, an dessen Boden ein Organo-Ton- Feinsandfraktionsräummittel 38 angeordnet ist, das die Organo-Ton-Feinsandfraktion 16 zur Weiterverarbeitung aus dem Becken 39 entfernt. Die Trommel 33 wird dabei mittels einer Schnecke 37 auf einen Kettenbandförderer 37a entleert.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ist zusätzlich ein Organo- Ton-Feinsandfraktionsabschwemmmittel 38a vorgesehen, das eine Strömung entlang des Bodens des Beckens 39 er zeugt. Die durch die Strömung transportierte Organo- Ton-Feinsandfraktion 16 wird durch das Organo-Ton- Feinsandfraktionsabschwemmittel 38a abgesaugt.

Die Trennvorrichtung 32 weist weiterhin ein Kunststoff fraktionsräummittel 36 - beispielsweise ein Plastikför derer - auf, das die leichtere Kunststofffraktion 18 mit geringer Tonanhaftung von der Oberfläche der Flüs sigkeit 40 entfernt. Dabei ist das Kunststofffraktions räummittel 36 innerhalb der Trommel 33 angeordnet. Das Kunststofffraktionsräummittel 36 ist vorzugsweise ein Rechen und zieht die Kunststofffraktion auf den Ketten bandförderer 36a.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, dient eine Kunststofffrak tionsausräummittel 36 dazu, die Ausschwemmung der Kunststofffraktion 18 von der Oberfläche der Flüssig keit zu unterstützen. Das Räummittel kann dabei mecha nisch und/oder hydraulisch ausgebildet sein.

Der Auftrieb der Kunststofffraktion 18 mit geringer Tonanhaftung wird durch Strömungsmittel 44 verstärkt, die vorzugsweise an den Seiten des Beckens 39 angeord net sind.

Die Tonpartikel sammeln sich oftmals in Taschen, die durch geknickten oder gefalteten Kunststoff 30 gebildet werden. Um dies zu Verhindern, weist die Trennvorrich tung eine Schneidvorrichtung 41 auf, die durch Schneid düsen 42 Flüssigkeit 40 mit einem hohen Druck auf die Materialgemenge 16, 17 und/oder 18 leitet. Hierdurch wird der Kunststoff 40 zerschnitten, und ein Großteil oder Verschmutzungen und des Tons 28 werden freigesetzt. Die Schneiddüsen 42 sind vorzugsweise am inneren Rand der Trommel 33 angeordnet oder am Materialzufuhrmittel 35, das z. B. in Form einer Förderschnecke ausgebildet sein kann.

Zur Entfernung der Sand-Stein-Glasfraktion 17 - wobei es sich um groben Sand handelt - ist ein Sand-Stein- Glasfraktionsräummittel 37 vorgesehen, das gewindeför mig an der Innenseite der Trommel 33 ausgebildet ist. Am Ende der Trommel 33 fällt die Sand-Stein-Glas fraktion 17 in ein Sand-Stein-Glasfraktionsfördermittel 37a, das die Fraktion entfernt.

Zusätzlich kann die Sand-Stein-Glasfraktion 17 durch ein ballistisches Trennmittel 47 in seine einzelnen Be standteile zerlegt werden.

Ausgangsstoff der Behandlung in Fig. 3 ist ein durch eine Homogenisierung 10 gewonnenes homogenisiertes Ma terialgemenge 11. Die Homogenisierung 10 erfolgt vor zugsweise durch einen - nicht dargestellten - bekannten Trommelmischer, der das ursprüngliche Materialgemenge durchmischt.

Als nächster Schritt erfolgt eine biochemisch mechanische Behandlung 12, bei der die frische Organik 29 in humifizierte Organik 31 umgewandelt wird. Die da bei entstehenden Gase werden durch einen Filter 13 ge reinigt, um danach entsorgt oder verbrannt zu werden. Die biochemisch-mechanische Behandlung 12 erfolgt vor zugsweise mit Hilfe von bekannten - nicht dargestellten - Rotten, wobei die aerobe Behandlung durch bekannte Biopuster beschleunigt werden kann.

Das durch die biochemisch-mechanische Behandlung 12 biochemisch stabilisierte Materialgemenge 14 wird einer Naßtrennung, Naßsiebung und Reinigung 15 zugeführt.

Die Naßsiebung erfolgt auf der Grundlage der geringeren Größe der Organo-Ton-Feinsandfraktion 16 im Vergleich zu den Fraktionen 17 und 18. Die Naßtrennung erfolgt unter Ausnutzung der unterschiedlichen Dichte der ein zelnen Fraktionen 17 und 18.

Eine mögliche Vorrichtung für diesen Behandlungsschritt ist oben und in Fig. 2 beschrieben. Hierbei wird eine hydraulische Trennung verwendet, die aufgrund von Strö mungsverhältnissen die Kunststofffraktion mit geringer Tonanhaftung in der Flüssigkeit nach oben steigen läßt, wo sie abgesaugt oder mit einem Rechen entfernt wird. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit der Verwendung einer bekannten ballistischen Trennung, bei der der Luftwiderstand der einzelnen Gemengebestandteile zur Trennung genutzt wird. Für kleinere Trennvorrichtungen besteht die Möglichkeit, die hydraulische Trennung durch die ballistische Trennung zu ersetzen.

Enthält die Organo-Ton-Feinsandfraktion 16 einen zu großen Sandanteil, so wird der Sand durch bekannte Ab trennverfahren 46 abgetrennt, bevor die restliche Frak tion einer chemischen Analyse zugeführt wird. Dies kann sowohl hydraulisch als auch mittels Ultraschall erfol gen.

Durch eine chemische Analyse 20 wird überprüft, ob der Anteil an Kalzium, Chloriden und/oder Sulfaten gering genug ist, um durch eine thermische Behandlung 22 die Organo-Ton-Feinsandfraktion 16 mit den darin enthalte nen toxischen Spurenelementen in eine inerte Ton- Feinsandfraktion 39 umzuwandeln. Für den Fall, daß die Grenzwerte der Spurenelemente zu hoch sind, können mi neralische Ergänzungen 21 vor der thermischen Behand lung 22 erfolgen.

Als Alternative zur thermischen Behandlung 22 wird die Organo-Ton-Feinsandfraktion 38 im Falle der Eignung ei nem bekannten Vererdungsverfahren 45 zugeführt.

Bei der thermischen Behandlung 22 wird die humifizierte Organik 31 verbrannt, und von der Organo-Ton- Fein sandfraktion 16 bleibt eine inerte Ton-Feinsandfraktion 23 übrig, die einer Deponie zugeführt werden kann, so fern sie nicht stofflich genutzt wird.

Die bei der thermischen Behandlung 22 entstehenden Ab gase - in der Hauptsache sind dies Kohlendioxid und Wasserdampf - werden durch einen Filter 13 geleitet.

Die durch die Naßtrennung, Siebung und Reinigung 15 se parierte Sand-Steine-Glasfraktion 17 ist ein deponiefä higes Materialgemenge 26, soweit es nicht stofflich ge nutzt werden kann.

Die Kunststofffraktion 18 mit geringer Tonanhaftung wird der thermischen Nutzung 19 zugeführt, wobei ein Filter 13 die dabei entstehenden Abgase - hauptsächlich Kohlendioxid und Wasser 25 - reinigt. Die Verbrennungs reste der thermischen Nutzung 22 sind vornehmlich ther misch behandelte Anhaftungen 24 aus Ton, die ebenfalls ein deponiefähiges Materialgemenge 26 sind.

Bezugszeichenliste

10

Homogenisierung

11

homogenisiertes Material gemenge

12

biochemisch-mechanische Behandlung

13

Filter

14

biochemisch stabilisiertes Materialgemenge

15

Naßtrennung, Naßsiebung und Reinigung

16

organo-Ton- Feinsandfraktion

17

Sand-Steine-Glasfraktion

18

Kunststofffraktion mit ge ringer Tonanhaftung

19

thermische Nutzung

20

chemische Analyse

21

mineralische Ergänzung

22

thermische Behandlung

23

inerte Ton- Feinsandfraktion

24

thermisch behandelte An haftungen

25

Kohlendioxid und Wasser

26

deponiefähiges Materialge menge

27

Steine, Glas und Sand (anorganisches Materialge menge)

28

Ton, Schluff (anorganisches Materialge menge)

29

frische Organik (organisches Materialge menge)

30

Kunststoff (synthetisches Materialgemenge)

31

humifizierte Organik (organisches Materialge menge)

32

Trennvorrichtung

33

Trommel

34

Trommelachse

35

Materialzufuhrmittel

36

Kunststofffraktions räummittel

36

a Kunststofffraktionsaus schwemmmittel

37

Sand-Stein- Glasfraktionsräummittel

37

a Sand-Stein-Glasfraktions fördermittel

38

organo-Ton-Feinsand fraktionsräummittel

38

a organo-Ton-Feinsand fraktionsabschwemmmittel

39

Becken

40

Flüssigkeit

41

Schneidvorrichtung

42

Schneiddüsen

43

Sieböffnung

44

Strömungsmittel

45

Vererdungsverfahren

46

Abtrennung der Feinsand fraktion bei Bedarf

47

ballistisches Trennmittel

Claims

1. Vorrichtung zur Aufbereitung und Trennung von Ma terialgemengen, mit einer Trommel, die sich rotierend durch eine Flüssigkeit bewegt und Sieböffnungen auf weist, mit einem Materialzufuhrmittel, mit einem Orga no-Ton- Feinsandfraktionsräummittel und/oder einem Or gano-Ton-Feinsandfraktions-Abschwemmmittel bzw. Räum mittel, und mit einem Sand-Stein-Glasfraktionsräum mittel, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trommel (33) ein hydraulisches Trennmittel (36) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Sand-Stein-Glasfraktionsräummittel (37) eine Förderschnecke ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sand-Stein-Glasfraktionsräum mittel (37) auf der Innenseite der Trommel (33) ange ordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Trennmittel ein Kunststofffraktionsräummittel (36) und/oder ein Kunst stofffraktionsausschwemmittel (36a) ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Trennmittel im Bereich der Oberfläche der Flüssigkeit (40) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß Kunststofffraktionsräummittel (36) ein Rechen ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekenn zeichnet durch eine mit einem hohen Flüssigkeitsdruck arbeitende Schneidvorrichtung (41).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Schneidvorrichtung (41) die Schneiddüsen (42) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Schneiddüsen (42) an der Innenwand der Trommel (33) und/oder an dem Materialzufuhrmittel (35) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekenn zeichnet durch einen Auftrieb erzeugende Strömungsmit tel 44.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekenn zeichnet durch ein ballistisches Trennmittel (47).

12. Verfahren zur Aufbereitung und Trennung von Mate rialgemengen, bei dem das angelieferte organische, an organische und synthetische Bestandteile enthaltende Materialgemenge homogenisiert wird, einer biochemisch mechanischen Behandlung unterzogen wird und dann ge siebt, gereinigt und getrennt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß die Siebung, Reinigung und Trennung in einem Verfahrens schritt unter Verwendung einer Flüs sigkeit erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß bei der Siebung eine Organo-Ton- Feinsand fraktion ausgesiebt wird, bei der Trennung eine gerei nigte Sand-Steine-Glasfraktion von einer gereinigten Kunststofffraktion mit geringer Tonanhaftung getrennt wird und bei der Reinigung Anhaftungen gelöst werden.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Sand-Steine-Glas fraktion von der Kunststofffraktion mit geringer Ton anhaftung unter Ausnutzung der unterschiedlichen Dich te erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß eine hydraulische Trennung erfolgt.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulischen Zerkleinerung der Kunststofffraktion mit geringer Tonanhaftung er folgt.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine ballistische Trennung er folgt.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialgemenge durch einen Trommelmischer homogenisiert wird.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das homogenisierte Materialgemenge in einer Rotte der biochemisch-mechanischen Behandlung unterzogen wird.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Siebung, Reinigung und Trennung des Materialgemenges die Organo-Ton- Fein sandfraktion in Abhängigkeit von der Sandmenge in eine Sandfraktion und Organo-Tonfraktion getrennt wird.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffraktion mit gerin ger Tonanhaftung einer thermischen Nutzung zugeführt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich net, daß die Tonfraktion nach der thermischen Behand lung einer Deponie oder einer stofflichen Wiederver wendung zugeführt wird.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sand-Steine-Glasfraktion einer Deponie oder stofflichen Wiederverwendung zugeführt wird.

24. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Organo-Ton-Feinsandfraktion nach einer chemischen Analyse einer thermischen Be handlung unterzogen wird, und die dabei entstehende inerte Ton-Feinsandfraktion einer Deponie oder stoff lichen Wiederverwendung zugeführt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich net, daß die Organo-Ton-Feinsandfraktion nach der che mischen Analyse und vor der thermischen Behandlung mi neralisch ergänzt wird, um geochemisch stabile Endpro dukte nach der thermischen Behandlung gewährleisten zu können.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich net, daß die Orango-Ton-Feinsandfraktion nach der che mischen Analyse und festgestellter Eignung einem Ver erdungsverfahren zugeführt wird.

27. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feinsandfraktion hydraulisch mit oder ohne Ultraschall von der Organo-Ton- Feinsandfraktion abgetrennt wird.

28. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 22 bis 24 aufgeführten Verfahrensschritte mit einer Organo- Tonfraktion durchgeführt werden.