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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abfallbehandlung. Im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Behandlung von Abfällen, die insbesondere für die Verwendung in den Bereichen Schifffahrt, Eisenbahn, Krankenhaus und Industrie angezeigt ist.
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Insbesondere in der Schifffahrt spielt die Abfallbehandlung eine wesentliche Rolle.
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Auf Kreuzfahrtschiffen und Langstrecken-Handelsschiffen fallen tonnenweise Abfälle verschiedenster Art an, die zwingend zur Einhaltung der hygienischen Sicherheitsvorschriften verstaut und anschließend nach der Ankunft im Hafen auf öffentliche Deponien verbracht werden müssen.
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Umso größer das Abfallvolumen ist, desto größer ist selbstverständlich der Platzbedarf zum Stauen der Abfälle.
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Vor allem ist das Stauen der Abfälle ein langer und kostspieliger Vorgang, da die Abfälle sortiert werden müssen und anschließend jede Abfallart entsprechend den hygienischen Sicherheitsvorschriften gelagert und am Boden zur Einhaltung der geltenden Vorschriften entsorgt werden muss.
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Wenn der Abfall beispielsweise nicht in angemessener Weise behandelt wird, muss die Lagerung bei niedrigen Temperaturen erfolgen, was zu einem erheblichen Anstieg der Abfallmanagementkosten führt.
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Deshalb wird im Schifffahrtsbereich – und nicht nur dort – immer mehr die Forderung nach Vereinfachung, Beschleunigung und insbesondere nach einer Reduzierung der Abfallbehandlungs- und -lagerkosten laut.
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Gemäß diesen Zielsetzungen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur Abfallbehandlung gemäß Anspruch 1.
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Im Vergleich zu den beim Stand der Technik bekannten Lösungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die Abfälle auf diese Weise so behandeln, dass das Volumen und die Keimzahl verringert werden und gleichzeitig ein Endprodukt entsteht, das einfach zu stauen und zu transportieren ist.
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Ein weiterer Zweck der Neuerung ist die Bereitstellung einer weiteren Vorrichtung zur Abfallbehandlung, welche die Behandlung und das Stauen der Abfälle schneller, einfacher und kostengünstiger macht.
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Entsprechend diesen Zielsetzungen betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Abfallbehandlung gemäß Anspruch 14.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abfallbehandlung;
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2 ein schematisches Blockdiagramm der Abfallbehandlung.
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In 1 ist mit Bezugsziffer 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abfallbehandlung bezeichnet.
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Die Vorrichtung 1 umfasst eine Sammelvorrichtung 2, die zum Sammeln des Abfalls konfiguriert ist, eine Transportvorrichtung 3, eine Vorrichtung zur Abfallbehandlung 4, die zur angemessenen Behandlung der gesammelten Abfälle konfiguriert ist, und eine Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung 5, die so konfiguriert ist, dass sie die behandelten Abfälle verpackt und einfach transportierbar, recyclebar und lagerfähig macht.
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Die Sammelvorrichtung 2 umfasst mindestens eine Sammelkammer 7, in der die Abfälle gesammelt werden.
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Die Anzahl der Sammelkammern 7 hängt von der Abfallart ab, die der Vorrichtung 1 zugeführt wird.
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Wenn der Sammelvorrichtung 2 jeweils eine spezielle Abfallart zugeführt wird, genügt eine einzige Sammelkammer 7.
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Wenn der Sammelvorrichtung 2 unterschiedliche sortierte Abfälle zugeführt werden, muss die Sammelvorrichtung so viele Sammelkammern 7 umfassen, wie der Sammelvorrichtung 2 verschiedene Abfallarten zugeführt werden.
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Im hier beschriebenen und dargestellten nicht einschränkenden Beispiel besteht die Sammelvorrichtung 2 aus einem Silo mit mindestens vier Sammelkammern 7 (von denen in 1 nur zwei sichtbar sind) und zwar eine Kammer für Kunststoff bzw. trockene Abfälle bzw. Restmüll, eine für Glas, eine für Metall und eine für feuchte/organische Abfälle.
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Der Silo ist mit einem Ausgangskanal 8 ausgestattet, der wahlweise mit den Sammelkammern 7 verbunden werden kann.
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Beispielsweise ist zwischen dem Ausgangskanal 8 und den Sammelkammern 7 eine (in 1 schematisch dargestellte) Drehscheibe 9 mit einer Öffnung 10 angeordnet. Im Betrieb dreht sich die Drehscheibe 9 so, dass die Öffnung 10 so angeordnet, dass sie mit der gewählten Sammelkammer 7 übereinstimmt.
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Vorzugsweise wird die Drehscheibe 9 über eine in den beigefügten Figuren nicht dargestellte Steuervorrichtung geregelt.
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Vorzugsweise besitzt die Steuervorrichtung eine Schnittstelle, damit der Bediener die Parameter und Einstellungen verändern/eingeben kann.
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Im hier beschriebenen und dargestellten nicht einschränkenden Beispiel wird die Drehscheibe 9 von der Steuervorrichtung automatisch geregelt. Im Einzelnen dreht sich die Drehscheibe 9 ausgehend vom Füllstand der Sammelkammern 7 und bewirkt die Leerung der Sammelkammern 7, die am vollsten sind.
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Gemäß einer nicht dargestellten Variante sind zwischen dem Ausgangskanal 8 und jeder Sammelkammer 7 entsprechende Schiebeventile mit einer oder mehreren Öffnungen angeordnet, die von der Steuervorrichtung gesteuert werden.
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Die Transportvorrichtung 3 ist so konfiguriert, dass die in der Sammelvorrichtung 2 gesammelten Abfälle automatisch zur Behandlungsvorrichtung 4 befördert werden.
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Die Transportvorrichtung 3 ist an den Ausgangskanal 8 gekoppelt.
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Die Transportvorrichtung 3 ist vorzugsweise außerdem für die Verdichtung und Entwässerung der Abfälle während des Transports konfiguriert und mit einem (in den beiliegenden Figuren nicht dargestellten) Entwässerungskanal zur Abfuhr der Flüssigkeiten ausgestattet.
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Im hier beschriebenen und dargestellten nicht einschränkenden Beispiel handelt es sich bei der Transportvorrichtung 3 um einen Schneckenförderer.
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Vorzugsweise besitzt der Schneckenförderer Öffnungen für die Inspektion, Wartung und manuelle Reinigung, mindestens eine Anzeige für den Innendruck und ein automatisches Reinigungssystem.
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Die Behandlungsvorrichtung 4 umfasst ein hohles Gehäuse 15, das eine Abfallbehandlungskammer 16 definiert, der die zu behandelnden Abfälle zugeführt werden, eine Zerkleinerungsvorrichtung 17, einen Kreislauf 18 für den Abtransport der Abfälle, einen Kreislauf 19 für die Zuführung des Mediums, einen Kreislauf 20 für den Luftabzug, eine Vorrichtung 21 zum Erhitzen der Kammer.
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Die Zerkleinerungsvorrichtung 17 umfasst eine rotierende Klinge 25, die auf dem Boden 26 des Gehäuses 15 angeordnet ist und von einem Motor 27 angetrieben wird, bei dem es sich vorzugsweise um einen Motor für beide Drehrichtungen handelt, damit die rotierende Klinge 25 wahlweise in die eine oder in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden kann.
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Vorzugsweise wird die rotierende Klinge 25 mit einer Drehzahl zwischen 0 und 2.500 Umdrehungen/min gedreht.
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Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit der rotierenden Klinge 25 entsprechend einem vorher eingegebenen Programm geregelt.
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Der Kreislauf 18 für den Abtransport der Abfälle steht mit der Abfallbehandlungskammer 16 in Verbindung und ist mit der Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung 5 verbunden.
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Im Einzelnen umfasst der Kreislauf 18 für den Abtransport der Abfälle eine Ausgangsleitung 30, die mit dem Gehäuses 15 über die Öffnung 31 mit einem (in den beigefügten Figuren nicht sichtbaren) Deckel verbunden ist, wobei der Deckel zwischen einer geöffneten Stellung, in der die behandelten Abfälle abgeführt werden, und einer geschlossenen Stellung, in der die Abfälle im Innern der Abfallbehandlungskammer 16 behandelt werden, bewegt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Öffnung 31 an einer Seitenwand des Gehäuses 15 nahe dem Boden des Gehäuses 15 angeordnet. Wenn sich der Deckel in der geöffneten Stellung befindet, treten die Abfälle aufgrund der Fliehkraft sowie der Wirkung der rotierenden Klinge 25, die sich in dieser Entleerungsphase langsam dreht und die Abfuhr der Abfälle über die Öffnung 31 unterstützt, aus.
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Eine nicht dargestellte Variante sieht vor, dass die Öffnung 31 am Boden des Gehäuses 15 angeordnet ist und der Deckel der Öffnung 31 durch zwei teilweise überlagerte Scheiben definiert ist, die beim Drehen zwei Öffnungen definieren, durch die die Abfällen abgeführt werden.
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Der Kreislauf 19 für die Zuführung des Mediums steht in Verbindung mit der Abfallbehandlungskammer 16, mit einem Wassertank 33 und mit einer Wasserbehandlungsvorrichtung 36.
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Im Einzelnen umfasst der Kreislauf 19 für die Zuführung des Mediums einen Kessel 37 zur Dampferzeugung, eine Hauptleitung 38, die den Kessel 37 mit der Abfallbehandlungskammer 16 verbindet, einen ersten Zweig 39, der den Wassertank 35 mit dem Kessel 37 verbindet, und einen zweiten Zweig 40, der die Wasserbehandlungsvorrichtung 36 mit dem Kessel 37 verbindet.
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Die Hauptleitung 38 mündet vorzugsweise in einen oberen Abschnitt der Abfallbehandlungskammer 16. Vorzugsweise ist das Ende der Hauptleitung 38, das in die Abfallbehandlungskammer 16 mündet, mit (in den beigefügten Figuren nicht dargestellten) Vernebelungsdüsen versehen.
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Der Kreislauf 19 für die Zuführung des Mediums umfasst außerdem ein erstes Regelventil 43 im ersten Zweig 39, ein zweites Regelventil 44 im zweiten Zweig 40 und ein drittes Regelventil 45 in der Hauptleitung 38.
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Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung so konfiguriert, damit das erste Regelventil 43 und das zweite Regelventil 44 so geregelt werden, dass die Dampfmenge in die Abfallbehandlungskammer 16 geleitet wird, die notwenig ist, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.
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Das dritte Regelventil 45 reguliert das Öffnen oder Schließen des Kreislaufs 19 für die Zuführung des Mediums, und auch dieses Ventil wird vorzugsweise von der Steuervorrichtung gesteuert, die das Ventil in den Behandlungsphasen aktiviert, in denen das Medium in der Abfallbehandlungskammer 16 erforderlich ist.
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Der Kreislauf 20 für den Abzug der Luft umfasst eine Abzugsleitung 50, deren eines Ende 51 mit der Abfallbehandlungskammer 16 und deren Ende 52 mit der Wasserbehandlungsvorrichtung 36 verbunden ist. In der Leitung ist eine Vakuumpumpe 53 angeordnet, die die Luft aus der Abfallbehandlungskammer 16 ansaugen kann und die Luft in die Wasserbehandlungskammer 36 leitet.
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Vorzugsweise wird als Vakuumpumpe eine Flüssigkeitsringpumpe verwendet, die einen kontinuierlichen Wasserzulauf erfordert. Aus diesem Grund ist die Vakuumpumpe 53 an die Wasserbehandlungsvorrichtung 36 angeschlossen.
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Die Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe 53 kann vorteilhafterweise ohne den Einsatz eines zwischengeschalteten Kondensators große Mengen Luft mit Dampf gemischt pumpen.
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Bei dieser Pumpenart führt das Wasser, das stetig vom Verbindungskanal (entweder für die Erneuerung des Flüssigkeitsrings oder für die Kühlung) geliefert wird, zur Kondensation der geförderten Dämpfe.
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Die angesaugte Luft und der kondensierte Dampf werden zur Wasserbehandlungsvorrichtung 36 geleitet, die so konfiguriert ist, dass Luft/nicht umweltschädliche Gase in die Atmosphäre abgeblasen werden und der flüssige Anteil des Gemisches am Eingang der Wasserbehandlungsvorrichtung 36 wieder aufgefangen und in den Kreislauf 19 für die Zuführung des Mediums bzw. zur Vakuumpumpe 53 geleitet wird.
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Eine nicht dargestellte Variante der Wasserbehandlungsvorrichtung sieht vor, dass die Wasserbehandlungsvorrichtung 36 mit einem System zur Entsorgung der eventuell im Eingangsgemisch vorhandenen Partikel ausgestattet ist.
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Die Kammerheizvorrichtung 21 ist zur Erhitzung des Inneren der Abfallbehandlungskammer 16 konfiguriert.
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Im hier beschriebenen und dargestellten nicht einschränkenden Beispiel umfasst die Kammerheizvorrichtung 21 eine Mikrowellenquelle 57 und ein Bündel 58 von Widerständen, die elektrisch gespeist werden und um das Gehäuse 15 herum und außen am Gehäuse 15 angeordnet sind.
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Wie im Weiteren im Einzelnen zu sehen sein wird, sieht die Behandlungsvorrichtung 4 je nach der zu behandelnden Abfallart spezielle Behandlungszeiten vor und kann nicht stetig, sondern nur zyklisch mit Abfällen beschickt werden.
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Daher ist die Transportvorrichtung 3 so konfiguriert und wird automatisch von der Steuervorrichtung betätigt, um der Behandlungsvorrichtung 4 zyklisch eine bestimmte Abfallmenge zuzuführen.
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Deshalb ist die Transportvorrichtung 3 so konfiguriert, dass sie automatisch von der Steuervorrichtung betrieben wird, um der Behandlungsvorrichtung 4 zyklisch eine bestimmte Abfallmenge zuzuführen.
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Die Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung 5 ist so konfiguriert, dass die von der Behandlungsvorrichtung 4 behandelten Abfälle verpackt werden.
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Im hier beschriebenen und dargestellten nicht einschränkenden Beispiel umfasst die Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung 5 eine Vakuumverpackungsmaschine, die für die Herstellung von Paketen behandelten Abfalls unter Vakuum konfiguriert ist.
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Eine nicht dargestellte Variante sieht vor, dass die Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung 5 eine Verdichtervorrichtung umfasst, die für die Herstellung von brennbaren Pellets oder Briketts konfiguriert ist.
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Eine weitere nicht dargestellte Variante sieht vor, dass die Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung 5 eine Verdichtervorrichtung umfasst, die für die Herstellung von Ziegeln aus behandelten Abfällen konfiguriert ist.
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Eine weitere Variante sieht vor, dass die Verpackungs- oder Verdichtungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Vakuumverpackung und eine Verdichtervorrichtung, die für die Herstellung von Briketts bzw. Pellets konfiguriert ist, sowie eine Maschine zur Verteilung des behandelten Abfalls auf die Vakuumverpackungsvorrichtung und die Verdichtervorrichtung umfasst.
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Eine nicht dargestellte Variante sieht vor, dass die Vorrichtung 1 außerdem mit einer Vorrichtung zur Konditionierung der Abfälle ausgestattet ist, die für die Erhitzung und Entwässerung der Abfälle vor der Zuführung zur Behandlungsvorrichtung 4 konfiguriert ist. Die Erhitzung kann über die Verwendung einer Widerstandsheizung erreicht werden, während die Entwässerung mittels eines Systems zum Zentrifugieren der Abfälle erfolgen kann.
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Auf diese Weise ist die Behandlungsphase in der Behandlungsvorrichtung 4 von kürzerer Dauer und es ergibt sich eine globale Energieersparnis der Vorrichtung 1.
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Bezug nehmend auf das Blockdiagramm in 2 umfasst die erfindungsgemäße Behandlung von Abfällen im Wesentlichen folgende Phasen:
- – Sammeln der Abfälle (Block 60); in dieser Phase werden die Abfälle in der Sammelvorrichtung 2 gesammelt, der Abfall wird vorzugsweise von einem oder zwei Bedienern eingebracht, die die getrennten Abfälle in die Sammelkammern 7 füllen; eine Variante sieht die Automatisierung dieses Schrittes vor;
- – Transport der gesammelten Abfälle (Block 61); in dieser Phase werden die Abfälle automatisch über eine Transportvorrichtung 3 von der Sammelvorrichtung 2 zur nächsten Vorrichtung (im hier beschriebenen und dargestellten nicht einschränkenden Beispiel zur Abfallbehandlungsvorrichtung 4) transportiert; vorzugsweise wird die Transportvorrichtung 3 während des Transports zyklisch eingeschaltet, um die im nachfolgenden Schritt erforderlichen Behandlungszeiten einzuhalten;
- – Behandlung der gesammelten und transportierten Abfälle (Block 62); in dieser Phase werden die Abfälle im Vakuum und bei hoher Temperatur zerkleinert;
- – Verpackung oder Verdichtung der behandelten Abfälle (Block 63); in dieser Phase werden die behandelten Abfälle vakuumverpackt oder zu Pellets/Briketts verdichtet.
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Im Einzelnen sieht die Phase der Abfallbehandlung die Durchführung eines Behandlungszyklus der in eine Abfallbehandlungskammer 16 eingebrachten Abfälle vor. Jeder Behandlungszyklus sieht im Wesentlichen Folgendes vor:
- – Zerkleinerung der Abfälle durch Betätigung der Zerkleinerungsvorrichtung 17, die die rotierende Klinge 25 vorzugsweise mit einer Drehzahl von mindestens 2.000 Umdrehungen/min in Drehung versetzt; vorzugsweise wird die Drehrichtung der rotierenden Klinge 25 gewechselt, um das Zerkleinern zu verbessern;
- – Erhitzung der Abfälle zur Erhöhung der Abfalltemperatur während des Zerkleinerns durch Einschaltung der Kammerheizvorrichtung 21;
- – Zuführung von Dampf in die Abfallbehandlungskammer 16 über die Einschaltung des Mediumzuführkreislaufs 19;
- – Luftabzug aus der Abfallbehandlungskammer 16 durch die Einschaltung des Luftabzugkreislaufs 20;
- – Ausstoß der Abfälle aus der Abfallbehandlungskammer 16 durch Einschaltung des Abfallabfuhrkreislaufs 18; vorzugsweise dreht sich die rotierende Klinge 25 während des Abfallausstoßes mit niedriger Drehzahl, um den durch die Zentrifugalkraft bedingten Austritt der Abfälle durch die Öffnung 31 des Abfallabfuhrkreislaufes 18 zu unterstützten.
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Vorzugsweise werden die Schritte Zerkleinern, Erhitzen und Dampfzufuhr gleichzeitig ausgeführt.
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Danach wird die Luft abgezogen. Im Einzelnen erfolgt die Einschaltung des Luftabzugkreislaufs 20, wenn die Temperatur im Innern der Abfallbehandlungskammer 16 einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
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Der Temperaturgrenzwert hängt von der Art der Behandlung ab, die vorgenommen werden soll. Wenn eine Desinfektion für notwendig erachtet wird, bei der nur die pathogenen Mikroorganismen zerstört werden sollen, muss der Temperaturgrenzwert über 100°C liegen und dieser Grenzwert muss für einen vorgegebenen Zeitraum aufrecht beibehalten werden.
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Wenn jedoch eine Sterilisierung, bei der die sporenbildenden und nicht sporenbildenden Mikroorganismen unschädlich gemacht werden, für angemessen betrachtet wird, muss der Temperaturgrenzwert über 120°C liegen.
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Vorzugsweise ist die Abfallbehandlungskammer 16 mit einem (in den beigefügten Figuren nicht dargestellten) Temperaturfühler versehen, über den der Luftabzugkreislaufes 20 automatisch eingeschaltet werden kann, wenn die gewünschten Temperaturbedingungen erreicht sind.
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Der Luftabzugskreislauf 20 bleibt für einen vorgegebenen Zeitraum eingeschaltet. Nach dem Luftabzug wird der Abfallausstoßkreislauf 18 durch Betätigung des Deckels der Öffnung 31 eingeschaltet.
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Eine nicht dargestellte Variante sieht vor, dass erfindungsgemäß eine weitere Konditionierungsphase zwischen Transport- und Behandlungsphase vorgesehen ist, in der die Abfälle vorgeheizt und entwässert werden. Die Erhitzung kann durch die Verwendung eines Widerstandheizsystems erreicht werden, während die Abfälle durch ein Zentrifugiersystem entwässert werden können.
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Dieser zusätzliche Schritt hat den Vorteil, dass die Zeiten und der Verbrauch der Abfallbehandlungsphase verringert werden.
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Die oben beschriebene Behandlung von organischen und nicht organischen Abfällen ist an Bord von Schiffen oder auf Offshore-Plattformen besonders wirkungsvoll, da es automatisiert, schnell und hocheffizient ist.
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Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, die eingehenden Abfälle zu behandeln und am Ausgang ein sehr trockenes, hygienisiertes, fein zerkleinertes und kompaktes Material zu produzieren, sodass der Raumbedarf auf ein Minimum reduziert sowie Transport und Recycling vereinfacht sind.
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Die gesamte Behandlung der Abfälle läuft automatisch ohne ein zwischenzeitliches Eingreifen eines Bedieners ab.
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Die Bestückung der Behandlungsvorrichtung 4 erfolgt nämlich dank des von der Transportvorrichtung 3 gesteuerten Automatismus automatisch und zyklisch.
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Vorteilhafterweise kam die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 verdichtetes Material herstellen, das direkt als Brennstoff verwendet werden kann. Dieser Aspekt kann sich an Bord von Schiffen besonders nützlich erweisen, wo der Abfall – anstatt verstaut zu werden – direkt als Brennstoff verwendet werden kann.
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Schließlich ist offensichtlich, dass bezüglich der hier beschriebenen Vorrichtung Änderungen und Varianten möglich sind, ohne dadurch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
