DE60214204T2

DE60214204T2 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von faser- und brennstoff aus siedlungsabfall

Info

Publication number: DE60214204T2
Application number: DE60214204T
Authority: DE
Inventors: Markku HUHTAMÄKI; Kai SIPILÄ; Jouko Hautala
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: FI20011848A0; DE60214204D1; EP1427883B1; FI20011848A; US20040256071A1; CA2460821A1; WO2003025279A8; EP1427883A1; WO2003025279A1; ATE337431T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Faserpulpe und Brennstoff aus Siedlungsabfall. Bei dem Verfahren wird der Abfall vorbehandelt und der vorbehandelte Abfall wird zu Pulpe verarbeitet, um das in ihm enthaltene Papier in Wasser zu zerfasern. Zwei Materialströme werden aus dem Pulper entfernt, wobei der erste von ihnen hauptsächlich Fasersuspension enthält und der zweite hauptsächlich nicht zersetzbaren Rejekt enthält. Die in der ersten Materialströmung enthaltenen Fasern werden wiedergewonnen und in Faserpulpe umgewandelt, und der in der zweiten Materialströmung enthaltene Rejekt wird in entsprechender Weise wiedergewonnen und zu Brennstoff umgewandelt. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unterstützt auch das Wiedergewinnen von anderen Abfallkomponenten wie beispielsweise Metalle aus Trockenabfall in einem ausreichend sauberen Zustand für ein effizientes Recyceln.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen einer Faserpulpe aus Papierabfall.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Gerät zum Ausführen der vorstehend erwähnten Verfahren.
Häusliche, industrielle und kommerzielle Abfallströme enthalten in großer Menge verwendungsfähiges Material, dessen Recyceln vernünftig und umweltfreundlich wäre, wenn es in einer ökonomisch profitablen Weise ausgeführt werden könnte. Herkömmliche Alternativen zum Abfallablagern und -behandeln waren ein Transport des Abfalls zu einer Deponie, eine Verbrennung in Massenverbrennungsanlagen und ein Recyceln von recycelfähigen Materialien. Herkömmliche Recycelverfahren machen es erforderlich, dass der Abfall sorgfältig an der Quelle getrennt wird und die verschiedenen Abfallkomponenten separat gesammelt werden. Die Quellentrennung ist jedoch stets in gewissem Ausmaß unvollständig, und aufgrund dessen ist die Menge an Mischabfall inzwischen bedeutend und wird auch in der Zukunft bedeutend sein.
In der jüngsten Zeit gab es eine Zunahme im Hinblick auf die Popularität der Abfallenergiewiedergewinnung durch ein Verbrennen von im Hinblick auf die Qualität veredeltem recyceltem Brennstoff (REF, RDF), der aus Abfall entweder in herkömmlichen Kesseln zusätzlich zu einem anderen Brennstoff umgewandelt wird oder als ein Hauptbrennstoff in Verbrennungsanlagen, die speziell für recycelte Brennstoffe gestaltet sind. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Massenverbrennungsanlage von Mischabfall ergeben sich daher geringere Kosten und eine bessere Effizienz bei der Erzeugung von Elektrizität und Wärme. Abfall, der am besten für die Energiewiedergewinnung geeignet ist, umfasst industriellen und kommerziellen Verpackungs-, Papier- und Kunststoffabfall und Bauabfall, die zusammen bis zu 70–80% der Menge an Abfall ausmachen können, die von diesen Quellen herrührt, und wobei diese Menge üblicherweise zu einer Deponie transportiert wird. Häuslicher Trockenabfall kann außerdem bei der Energieerzeugung verwendet werden, solange beispielsweise Metalle, Glas und organischer Abfall aus diesem zunächst getrennt wird.
Die Raffinationsphasen von recyceltem Brennstoff umfassen typischer Weise das Entfernen von Gegenständen mit Übergröße, das Zerkleinern von Abfall, das Trennen von Metallen und das Entfernen von Sand und Steinen. Der fertige recycelte Brennstoff enthält hauptsächlich Kunststoff, Holz, Papier und Textilien. Die Menge an nicht verbrennbaren Verunreinigungen in dem Brennstoff kann in Abhängigkeit von dem Sortierprozess beispielsweise in der Größenordnung von ungefähr 5% sein. Recycelter Brennstoff wird am vorteilhaftesten aus dem Energieanteil hergestellt, der an der Quelle getrennt wird und separat gesammelt wird, wobei in diesem Fall der fertige Brennstoff REF-Brennstoff genannt wird (REF = rückgewonnener Brennstoff). Rückgewonnener Brennstoff kann auch aus unsortiertem Mischabfall mittels mechanischen Behandlungsprozessen hergestellt werden, wobei in diesem Fall das Enderzeugnis RDF-Brennstoff genannt wird (RDF = Brennstoff aus Abfall). Die Behandlung von Mischabfall macht mehr Sortierphasen als die Behandlung von Trockenabfall, der an der Quelle getrennt wird, erforderlich. Schweres Material wie beispielsweise Nahrungsmittelreste kann effizient von dem Anteil, der für die Verbrennung gedacht ist, beispielsweise bei gravimetrischen Sortierphasen getrennt werden (das heißt auf der Grundlage der Größe und der Dichte der Partikel). Die Zusammensetzung von dem fertigen RDF-Brennstoff ist derjenigen von dem REF-Brennstoff in einem großen Maß ähnlich, jedoch kann der Anteil von Verunreinigungen in ihm ein wenig größer als in dem REF-Brennstoff sein, beispielsweise in der Größenordnung von ungefähr 8%.
Patentveröffentlichungen beschreiben viele verschiedene Verfahren zum Wiedergewinnen von Papierfasern und/oder brennbarem Material, das für eine Verwendung als recycelter Brennstoff aus Abfall und insbesondere aus Siedlungsabfall geeignet ist. Keines dieser bekannten Verfahren ist jedoch aufgrund der Nachteile, die ihnen im Allgemeinen innewohnen, sehr populär geworden.
Die Patente US 4 026 678 , US 4 049 391 und US 5 009 672 beschreiben Verfahren zum Herstellen von recyceltem Brennstoff aus Siedlungsabfall.
Die Veröffentlichung FI-B-54 936 beschreibt ein Verfahren und ein Gerät zum Wiedergewinnen von verwendbarem Material aus Siedlungsabfall. Ein Gemisch aus Abfall und Wasser wird intensiv mittels mechanischer Scherkräfte gerührt, wobei als eine Folge davon die Abfallpartikel schneller werden und das in dem Abfall enthaltende Papier zerfasert wird. Nicht zerfasertes Material und faserhaltiger Schlamm, der zusätzlich zu Fasern eine große Menge an Verunreinigungen enthält, werden aus dem Nassauflösungsbehälter entfernt. Die Verunreinigungen werden aus dem Faser enthaltenden Schlamm mittels eines Zentrifugalreinigens und Siebens extrahiert. Die Rejekte von den Reinigungsphasen treten zu einer Verbrennung, werden kompostiert oder zu Tierfutter oder zu Hartkarton umgewandelt. Die ziemlich ähnliche Partikelgröße und spezifische Schwerkraft von Papierfasern und von einigen anderen Komponenten, die in dem Siedlungsabfall enthalten sind, hat sich als problematisch im Hinblick auf die Faserwiedergewinnung erwiesen. Um eine ausreichend gute Qualität bei der wiedergewonnenen Faserpulpe sicherzustellen, muss die Menge an Rejekt bei einer hohen Höhe bei der Zentrifugalreinigungsphase und Siebphase gehalten werden. Als eine Konsequenz muss über 25–60% der Faser, die ursprünglich in das System zugeführt worden ist, ausgeschieden werden.
Die Veröffentlichung US-A-5 100 066 beschreibt ein Verfahren, mit dem beispielsweise Brennstoff und Papierfaser aus Siedlungsabfall hergestellt werden. Der Abfall wird vorbehandelt und ein leichter Anteil, der Papier, Textilien und Kunststoff enthält, wird von ihm getrennt, wobei der leichte Anteil gewaschen und in einem Pulper verarbeitet wird, um das in ihm enthaltene Papier in Wasser zu zerfasern. Der beim Pulpeprozess hergestellte Schlamm wird gesiebt, um die Fasern von dem nicht zersetzbaren Rejekt zu trennen, der zu der Brennstoffproduktion tritt. Die Fasersuspension wird trocken gepresst und die Papierfasern werden zu der Papiermühle geliefert. Abwässer von dem Sieben und dem Faserpulpepressen werden gereinigt und kehren zu dem Pulper zurück. Bei diesem Prozess bleibt die Faserrückgewinnung ebenfalls schlecht, da Fasern sowohl bei der Wascheinrichtung, die dem Pulper vorangeht, als auch an dem Sieb, das dem Pulpeprozess folgt, verloren gehen, wobei von dem Sieb ein Teil der Fasern mit der Rejektströmung zu der Verbrennung entfernt wird. Die Qualität der wiedergewonnenen Faserpulpe ist schlecht, da sie nicht in irgendeiner Weise nach dem Sieben, das dem Pulpen folgt, und vor dem Pressen und der Lieferung zu der Papiermühle sortiert wird. Außerdem ist die Qualität von dem Brennstoff, der bei dem Prozess hergestellt wird schlecht, da er aus gemischtem Abfallmaterial zusammengesetzt ist.
Ein Problem in Zusammenhang mit der Wiedergewinnung von Siedlungsabfall ist der große Mikrobengehalt des Abfalls, wobei dieser Gehalt aufgrund des Verarbeitens des Abfalls noch zunehmen kann. Dies kann zu Problemen bei den verschiedenen Phasen des Prozesses führen und die Probleme können außerdem Auswirkungen bei der Faserpulpe haben, die aus dem Abfall hergestellt wird. Eine hohe Höhe an Mikrobenaktivität kann außerdem Probleme beispielsweise im Hinblick auf die Hygiene und Gerüche bewirken und auch zu Faserverlust und schlechter Faserqualität führen. Einige bekannte Aufbauarten haben versucht, die Probleme zu vermeiden, die durch Mikroben verursacht werden, indem Fasern von anderen Abfallkomponenten in einem Trockenprozess von dem Anfang bis zu dem Ende entfernt werden. Ein Nassverarbeiten hat jedoch seine Vorteile wie beispielsweise die Reinheit und die gute Qualität der Faserpulpe und des hergestellten Brennstoffs.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme im Zusammenhang mit der Wiedergewinnung und dem Recyceln von recycelfähigen Anteilen aus Siedlungsabfall zu verringern.
Eine Aufgabe ist es insbesondere, einen Prozess vorzusehen, durch den es möglich ist, gleichzeitig aus dem Abfall mikrobiologisch reine Faserpulpe in guter Qualität und homogenen Brennstoff mit einem guten Heizwert herzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prozess für das Herstellen von Faserpulpe zu schaffen, der die Qualitätsanforderungen erfüllt, die für Faserprodukte aufgestellt werden, die in Kontakt mit Nahrungsmitteln gelangen, wie beispielsweise Wellkartonbehälter, die für das Abpacken von Obst und Gemüse gedacht sind.
Um diese Aufgaben und andere Aufgaben, die aus dem weiteren Zusammenhang hervorgehen, zu lösen, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durch den kennzeichnenden Teil der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gekennzeichnet. Das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist in entsprechender Weise durch den kennzeichnenden Teil der Ansprüche 15 und 16 gekennzeichnet.
Aus Gründen der Reinheit der Faserpulpe ist es wesentlich, dass die Retentionszeit bei dem Prozess so kurz gehalten wird, dass ein in einem nachteilhaften Ausmaß erfolgendes Reproduzieren der Mikroben verhindert wird. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Prozessbehälter so gestaltet, dass die Retentionszeit von dem Prozess weniger als 12 Stunden beträgt, vorzugsweise weniger als 6 Stunden, wobei weniger als 2 Stunden noch eher bevorzugt wird. Die Reinheit von dem Prozess kann außerdem verbessert werden, indem die Menge an Wasser, die zu der Wasserbehandlung von dem Prozess tritt, erhöht wird. In einem derartigen Fall zirkulieren Filtrate und verunreinigte Wässer von dem Prozess zurück zu einer Verwendung durch eine biologische Behandlung, wodurch das Wasser, das durch die biologische Behandlung zirkuliert, den Prozess spült und Nährstoffe und Mikroben aus diesem heraus wäscht. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an Wasser, die durch die biologische Behandlung zirkuliert, 5–50 m³, vorteilhafter Weise 10–30 m³, pro wiedergewonnene Tonne an Fasern.
Die Reproduktion von Mikroben in ihrer Wachstumsphase kann einfach durch die folgende Gleichung veranschaulicht werden: dC/dt = rC (1)woraus folgt: Ct = C0 ert (2)
In diesen Gleichungen bedeutet:

dC/dt: = Zunahme der Menge an Mikroben pro Zeiteinheit,
t: = Retentionszeit in dem Prozess,
C₀: = Menge an Mikroben zum Startpunkt,
C: = Menge an Mikroben in dem Prozess zum Beobachtungspunkt,
C_t: = Menge an Mikroben in dem Prozess nach dem Ablauf der Zeit t,
r: = Reaktionsratenkonstante (Wachstumsratenkonstante) in Abhängigkeit von den Bedingungen.

Für die Reaktionsratenkonstante r gilt die folgende Gleichung: r = 1/k (3)wobei k = Durchschnittsteilungszeit der Mikroben bei den in Frage kommenden Bedingungen.
Die Teilungszeit der meisten Mikroben, die in den Prozessen der Papierindustrie gefunden werden können, liegt zwischen einer halben Stunde und ein paar Stunden in Abhängigkeit von beispielsweise dem Säuregehalt und der Temperatur von dem Prozess und auch den Nährstoffen, die in dem Rohmaterial enthalten sind. In der Praxis können unter Verwendung von Bioziden die Reproduktion von Mikroben und die durch sie bewirkten Probleme gehemmt werden.
Das exponentiale Anwachsen des Mikrobengehalts kann mit einem Beispiel veranschaulicht werden. Wenn die Anzahl an Mikroben, die in dem Rohmaterial enthalten sind, Co beträgt und die Teilungszeit der Mikroben eine Stunde beträgt, beträgt nach zwei Stunden die Anzahl an Mikroben C₀ ² und nach sechs Stunden C₀ ⁶. In entsprechender Weise beträgt nach 24 Stunden diese Anzahl C₀ ²⁴ unter der Voraussetzung, dass die in den Wässern enthaltenen Nährstoffe nicht das bakterielle Anwachsen einschränken.
Bei den vorhandenen Recycelfaserprozessen betragen die Retentionszeiten in der Praxis mehr als 24 Stunden, sogar einige Tage. Die Retention in den Prozessen und Zwischentanks von dem Pulperaum kann mehrere Stunden betragen. In dem Pulpeturm beträgt sie beispielsweise häufig 8 bis 12 Stunden, und der Wasserturm von dem Pulperaum hat üblicherweise eine ähnliche Größe und der Klarfiltratturm gleicherweise. Aus Gründen der Steuerbarkeit von dem Prozess sind kürzere Retentionszeiten bei herkömmlichen Prozessen nicht wirklich akzeptiert worden. Um dazu in der Lage zu sein, den schweren Schlamm, der sich aufbaut, und die Papiermaschinenprobleme, die durch das Mikrobenanwachsen bewirkt werden, zu steuern, wird die Wasserzirkulation der Maschinen mit Bioziden gegen Mikroben dosiert, mit denen die Menge an Bakterien in den meisten Fällen auf eine Höhe von 10⁵ bis 10⁷ Kolonien/ml eingeschränkt wird.
Es kann aus der vorstehend dargelegten einfachen Berechnung geschlussfolgert werden, dass durch ein Verringern der Retentionszeit von dem Prozess von 24 Stunden auf 6 Stunden die Menge an durch Anwachsen erzeugten Bakterien bestenfalls um eine Größenordnung von C₀ ¹⁸ verringert werden kann, was bedeutet, dass der Bakteriengehalt von dem Erzeugnis auf ein Milliardstel von einem Milliardstel verringert wird. In der Praxis ist die Differenz nicht sehr bedeutend aufgrund der Anwendung der Biozide und einer Teilungszeit, die eine Stunde im Durchschnitt länger ist. Es ist jedoch klar, dass mittels des Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei bei diesem Prozess die Retentionszeit lediglich einige wenige Stunden beträgt, sowohl der Bedarf an einer Anwendung von Bioziden und die Menge an mit der Produktströmung beförderten Bakterien im Vergleich zu dem herkömmlichen Prozess, bei dem die Retentionszeit lang ist, sehr entscheidend verringert sind.
Eine kurze Retentionszeit kann mit sich gebracht werden, indem das gesamte Flüssigkeitsvolumen von dem Prozess ausreichend gering gehalten wird. Dieses Ziel kann mittels einer Gleichung veranschaulicht werden, die die Retentionszeit t darstellt: t = VP/(FK + FR + FB) (4)wobei

V_P: = gesamtes Flüssigkeitsvolumen von der Prozesseinrichtung,
F_K: = Volumenströmung, die zusammen mit den Fasern abgegeben wird,
F_R: = Volumenströmung, die zusammen mit dem Rejekt abgegeben wird, und
F_B: = Volumenströmung, die zu einer biologischen Behandlungsanlage tritt.

Die Gleichung veranschaulicht gut die durchschnittliche Retentionszeit von Wässern innerhalb der Gleichgewichtsgrenzen des Betriebs. Die reale Retentionszeit unterscheidet sich von dieser geringfügig, da die Wasseraustauschrate in verschiedenen Tanks variiert.
Dieses gesamte Flüssigkeitsvolumen von der Prozesseinrichtung weist das Flüssigkeitsvolumen von sämtlichen Pulpetanks, Wassertanks und Rejekttanks, das Flüssigkeitsvolumen mit den Pulpen und den Wässern auf. Wenn beispielsweise der Rejekttank und der Pulpetank voll sind, ist das Wasserreservoir üblicherweise leer und umgekehrt. Das heißt das Volumen bei der echten Prozessanwendung und nicht das berechnete Volumen von sämtlichen Tanks, die miteinander addiert worden sind, ist gemeint. Dies ist eine wesentliche Information im Hinblick auf die Reproduktion der Bakterien, die in der flüssigen Phase gelöst sind. Im Hinblick auf das bakterielle Anwachsen ist es außerdem wesentlich, dass, wenn Tanks und Rohre gestaltet werden, unübersichtliche Winkel, in denen die Mikroben sich frei reproduzieren können, vermieden werden.
Die Retentionszeit kann verkürzt werden, beispielsweise durch ein Minimieren der Wasservolumina von dem Prozess und durch ein Recyceln von dem größten Teil des Wassers, das in dem Prozess kontaminiert wird, zurück zu einer Verwendung durch die biologische Behandlung.
Bei herkömmlichen Aufbauarten sind Versuche unternommen worden, die Menge an Wasser, die zu der Abwasserbehandlung tritt, minimal zu gestalten, und bei den einfachsten Recycelpapiermühlen beträgt diese Menge 3 bis 5 m³/t. In den Fällen, bei denen die Wasserzirkulation geschlossen ist, indem die biologische Behandlung mit ihr verbunden ist, ist die Menge an durch sie zirkulierendem Wasser in dieser Größenordnung.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge an Wasser nicht minimal gestaltet, sondern stattdessen ist die biologische Behandlung ein Teil der Reinheitssteuerung von dem Prozess. Eine ausreichende Menge an Wasser wird zu der biologischen Behandlung von den am meisten kontaminierten Phasen von dem Prozess genommen und das Zirkulieren des Wassers durch diese verringert das Anwachsen der Mikroben in dem Prozess. Die Mehrheit der Mikroben, die in die biologische Behandlung mit dem Wasser gelangen, wird bei der Behandlung und in der Trenn-/Kläranlage entfernt, die ein wesentlicher Teil von ihr ist. Das Wasser, das zu dem Prozess von der biologischen Behandlung zurückkehrt, kann außerdem sterilisiert werden durch die Anwendung von an sich bekannten Verfahren wie beispielsweise mittels UV-Licht, Chlorierung oder Ozonisierung. Mittels Sterilisation kann die biologische Aktivität entweder vollständig oder bei Bedarf lediglich teilweise beseitigt werden. Somit spült und reinigt die Wasserzirkulation, die durch die biologische Behandlungsanlage läuft, den gesamten Wiedergewinnungsprozess, indem biologisches Material zu einer Reinigungsanlage geliefert wird, von der es von der Wasserzirkulation entfernt wird, womit die biologische Aktivität in der erzeugten Faserpulpe verringert wird. Um ein gutes Endergebnis zu erreichen, sollten zumindest 5 m³ und nicht mehr als 50 m³, vorteilhafter Weise 10–30 m³ an Wasser pro Tonne an Fasern, die durch die Wiedergewinnungsanlage hergestellt wird, zu der biologischen Behandlung treten. Eine Anwendung von mehr Wasser als vorstehend erwähnt in der Zirkulation verringert nicht wesentlich die Höhe an biologischem Sauerstoffbedarf (BOD) von dem Prozesswasser. Stattdessen fügt ein übermäßiges Erhöhen der Zirkulation Verluste bei.
Die Anwachsrate der Mikroben hängt unter anderem von der Temperatur und dem pH-Wert und von der Menge an Nährstoffen ab, wie beispielsweise Phosphor, Stickstoff und BOD. Die Menge an Nährstoffen in dem Prozess wird verringert, wenn ein größerer Teil von dem Wasser, das bei dem Prozess verwendet wird, durch die biologische Behandlung zirkuliert. Dank der effizienten Wasserbehandlung und der kurzen Retentionszeiten steigt der pH-Wert der Pulpeerzeugung auf über 7,5, wohingegen er normalerweise unter 7 ist. Die biologische Behandlung entfernt in effizienter Weise organische Säuren aus den Wässern, indem diese zu Kohlendioxid und Sauerstoff abgebaut werden. Gleichzeitig wird ein Teil der Säuren durch Bikarbonationen ersetzt. Als eine Folge regelt sich der pH-Wert von dem Wasser zwischen 7,0 bis 8,5 ein ohne die Anwendung von Chemikalien. Ein hoher pH-Wert bewirkt außerdem, dass das Kalziumkarbonat, das in dem Papier als ein Füllstoffmaterial vorhanden ist, sich zu einem geringeren Ausmaß löst, wodurch die Ausstoßrate verbessert wird und die Menge an Abfall verringert wird.
Die Reinheit und die Hygienehöhe von der aus Abfallfasern hergestellten Pulpe kann weiter verbessert werden durch Dispergieren, wobei die Pulpe auf eine Temperatur von ungefähr 100°C, bei Bedarf bis zu 130°C erwärmt wird und bei einer Konsistenz von ungefähr 30–40% zerfasert wird, wobei die in der Pulpe vorhandenen Haftmittel abgebaut werden. Die Retentionszeit der Pulpe beim Dispergieren beträgt üblicherweise lediglich 5 bis 20 Sekunden. Durch ein Erhöhen der Retentionszeit der Pulpe bei einer hohen Temperatur und Konsistenz ist es möglich, die Lebensbedingungen der Mikroben weiter zu schwächen, wodurch eine reine und sterile Pulpe hergestellt wird. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung folgt dem Dispergieren ein Heißspeichern, dessen Dauer 2 bis 120 Minuten betragen kann. Die minimale Dauer des Heißspeicherns wird in Abhängigkeit von der Temperatur gewählt, so dass die Summe der Temperatur, die durch die Lebensmittelgesetze für die Sterilisation von Nahrungsmitteln bestimmt wird, erreicht wird.
Eine ähnliche thermische Behandlung von Pulpe kann außerdem in Verbindung mit dem Trocknen der Produktpulpe ausgeführt werden, die zu ballen ist. Das Trocknen kann mittels heißer Luft, Verbrennungsgas oder in einer Dampfatmosphäre ausgeführt werden. Der Dampftrockner kann einen Aufbau haben, bei dem die Pulpe pneumatisch durch Wärmetauscher tritt, wobei bei diesem Aufbau die Retentionszeit typischerweise 0,2 bis 5 Minuten beträgt, oder er kann ein Fluidisierbetttrockner oder ein Trommeltrockner sein, bei denen die Retentionszeit in überhitztem Dampf mehrere Zehntel Minuten betragen kann.
Alternativ kann die Sterilisierung von Pulpe auch mittels Bleichen ausgeführt werden, indem derartige Bleichbedingungen, Chemikalien und Retentionen gewählt werden, dass das Produkt sterilisiert wird.
Der Aschegehalt der Faserpulpe, die aus Abfallfasern hergestellt wird, kann beeinflusst werden, indem der Wiedergewinnungsgrad von Asche in Verbindung mit dem Waschen der Pulpe eingestellt wird. Eine Wascheinrichtung, die zum Steuern der Aschehöhe geeignet ist, ist beispielsweise der durch die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung hergestellte GapWasher^TM. Das Filtrat von der Wascheinrichtung tritt zu einer Mikroflotation oder Mikrofiltration, von wo die Asche aus dem Prozess zusammen mit dem Schlamm genommen wird. Die Asche kann außerdem teilweise oder vollständig zu dem Prozess in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Rohmaterials und den Anforderungen des Erzeugnisses zurückkehren.
Die Anwendung von recycelten Erzeugnissen, die aus Abfallfasern hergestellt werden, bei dem Verpacken von Nahrungsmittelerzeugnissen ist durch strenge Reinheitsanforderungen beschränkt. Mittels der vorstehend aufgezeigten Vorgänge ist es möglich, bei dem Enderzeugnis eine Reinheitshöhe zu erzielen, bei der Karton, der aus recycelten Fasern hergestellt ist, die Anforderungen erfüllt, die Erzeugnissen auferlegt sind, die in Verbindung mit Nahrungsmitteln verwendet werden.
Bei der Pulpeerzeugung von vorbehandeltem Siedlungsabfall werden zwei Materialströmungen voneinander getrennt, wobei der erste von ihnen hauptsächlich aus der Wassersuspension der Fasern besteht und die zweite hauptsächlich aus Rejekt besteht, der während des Pulpeerzeugens nicht zersetzt worden ist. Die Trennung in zwei Materialströmungen, die in Verbindung mit dem Pulper stattfindet, ist natürlich unvollständig. In der Tat ist eine zusätzliche Eigenschaft der vorliegenden Erfindung die Wiedergewinnung von Fasern aus der Rejekt enthaltenden Materialströmung. Dies geschieht, indem der Rejekt mit Zirkulationswasser gewaschen wird, von dem die Fasern wiedergewonnen worden sind, und in dem ein Teil von den Fasern enthaltenden Waschwässern und den von dem Zirkulationswasser wiedergewonnenen Fasern geleitet wird, um mit der Fasern enthaltenen Materialströmung vermischt zu werden. In dieser Weise ist es nicht nur möglich, die Faserwiedergewinnung von dem Prozess zu erhöhen, sondern auch den Heizwert von dem Brennstoff, der aus dem Rejekt hergestellt wird, zu verbessern, da der Heizwert von Fasern, wie dies gut bekannt ist, wesentlich geringer als derjenige von beispielsweise Kunststoff ist, der den größten Teil von dem Rejekt ausmacht, der den Pulper verlässt.
Die Qualität und die Reinheit von dem Brennstoff, der aus dem Rejekt hergestellt wird, kann außerdem verbessert werden, indem die PVC-Kunststoffe aus diesem entfernt werden beispielsweise unter Anwendung der Nahinfrarottechnologie und die Aluminiumfolien beispielsweise mittels der Wirbelstromtechnologie. Das Ergebnis ist ein Brennstoff, dessen Gehalt an Chlor und Aluminium so gering ist, dass er sicher in herkömmlichen Kesseln verbrannt werden kann. Das in dem Abfall enthaltene Natriumchlorid wird in Wasser in Verbindung mit dem Pulpeerzeugen gelöst, was das Erzielen eines geringen Chlorgehalts unterstützt. Der Heizwert von dem Kunststoff enthaltendem Brennstoff, der mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, beträgt 20 bis 40 MJ/kg, wohingegen der Heizwert von beispielsweise Brennstoff, der aus Hausabfall hergestellt wird, geringer als 10 MJ/kg beträgt und der Heizwert von reinem Holz 17–18 MJ/kg beträgt.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung auf deren Einzelheiten jedoch keineswegs eng begrenzt sein soll.
1 zeigt ein Fraktionieren des Abfalls in verschiedene Anteile bei den verschiedenen Phasen der Behandlung.
2 zeigt die Pulpeherstellung aus Abfall und die folgenden Prozessphasen bei der Herstellung von Faserpulpe und Brennstoff.
1 zeigt in schematischer Weise einen Prozess zum Herstellen von Faserpulpe und Brennstoff, bei dem industrieller, kommerzieller oder häuslicher Energieabfall, der an der Quelle getrennt wird und hauptsächlich aus Holz, Kunststoff, Papier und Karton und anderen brennbaren Substanzen besteht, als ein Rohmaterial verwendet wird. Mischabfall kann alternativ als ein Rohmaterial verwendet werden, wobei in diesem Fall das Entfernen von organischem Abfall einen stärkeren Aufwand erforderlich macht.
Das Abfallmaterial tritt von einem Zwischenspeicher 40 zu Zerkleinerungsvorrichtungen 41, bei denen es zu Stücken in einer Größe zerkleinert wird, die für eine weitere Behandlung geeignet ist. Nach den Zerkleinerungseinrichtungen 41 werden eisenhaltige Metalle von dem Abfall, der an dem Riemen voranschreitet, mittels einer magnetischen Trenneinrichtung 42 entfernt. Das Abfallmaterial tritt zu einem Sternsieb 43, bei dem ein leichter Anteil, der Papier und Kunststoff enthält, von diesem mittels einer Luftströmung (ein Saugvorgang oder ein Blasvorgang) getrennt wird. Ein Anteil, der große und schwere Partikel enthält, bleibt an dem Sieb 43 übrig, wobei dieser Anteil beispielsweise Holz, schwere Kunststoffe und Metalle enthält. Feinstoffe und organischer Abfall werden durch die Schlitze des Siebes 43 abgegeben.
Der leichte Anteil, der von dem Abfall mit dem Sternsieb getrennt worden ist, tritt zu einem Windsieb 44, bei dem Gegenstände mit einem schweren spezifischen Gewicht von diesem mittels einer Luftströmung und Schwerkraft getrennt werden, wobei die Gegenstände so geleitet werden, dass sie mit dem schweren Abfallanteil, der das Sternsieb 43 verlässt, vermischt werden. Der reine leichte Anteil tritt zu einer Pulpestation 45.
Bei der Pulpestation 45 wird der Abfall mit Wasser verdünnt und wird intensiv gerührt, wodurch das Papier und der Karton, die ihm vorhanden sind, in Wasser zerfasert werden. Verschleißteilchen werden aus dem Faser enthaltendem Schlamm entfernt und er tritt zu einer Faserbehandlung 47. Der Rejekt, der unter anderem Kunststoff und Aluminiumfolien enthält, der während des Pulpeerzeugens nicht zersetzt worden ist, tritt zu einem Rejektbehandeln 48, bei dem Aluminium von diesem mit einem Wirbelstromseparator und PVC-Kunststoffe mit einem Nahinfrarotseparator getrennt werden. Diese Abtrennphasen erzeugen einen Kunststoffanteil, der reich an Polyethylen- und Polypropylenkunststoff ist, wobei dieser Anteil sehr gut dazu geeignet ist, dass er als ein Brennstoff oder als ein Rohmaterial für Kunststofföl verwendet wird. Das Aluminium kann wieder verwendet werden und die PVC-Kunststoffe können als ein Mischbrennstoff bei der Energieerzeugung verwendet werden, wodurch Chloremissionen bei den Reinigungsvorrichtungen, die dem Kessel folgen, verhindert werden.
Bei der Pulpestation 45 werden Faser enthaltende Rejekte erzeugt, die beispielsweise als Brennstoff verwendet werden können. Die Filtrate und verunreinigten Wässer von der Pulpestation 45 treten zu einer Reinigungsanlage 51 – die „Niere" von dem Prozess – und von dort weiter zu dem Prozess. Die Niere umfasst eine biologische Behandlungsanlage und die erforderliche Anzahl an anderen Wasserreinigungseinrichtungen.
Der schwere Abfallanteil von dem Sternsieb 43 tritt zu einer Metalltrennung 46, bei der Metalle aus diesem beispielsweise mit einer magnetischen Trenneinrichtung, einer Wirbelstromtrenneinrichtung auf der Grundlage der Induktivität von Metallen und/oder eines Vibrationssiebes getrennt werden. Nach dem Entfernen von Metallen tritt der Abfall zu einer Wasserbadtrenneinrichtung 52, bei der schwere Substanzen wie beispielsweise Glas und Steine aber auch feine Substanzen wie beispielsweise Schlamm und organischer Abfall von diesem mittels Klärung getrennt werden. Von der Wasserbadtrenneinrichtung 52 tritt der Abfall zu einem zweiten Windsieb 53 des Prozesses, bei dem mittels einer Luftströmung Holz von dem anderen Abfall getrennt wird, der an diesem Punkt hauptsächlich Kunststoff aufweist. Kunststoffabfall kann als solcher wiedergewonnen werden oder er kann zu den Trennphasen 48 für Aluminium und PVC zusammen mit dem nicht zersetzbaren Rejekt von der Pulpeerzeugung 45 treten.
Kontaminiertes Holz, das Holzschutzmittel oder andere Verunreinigungen enthält, kann weiter von dem Holzanteil, das durch das Windsieb 53 wiedergewonnen wird, mittels einer Röntgenstrahlungsvorrichtung 54 oder einem anderen bekannten Trennverfahren getrennt werden. Danach kann das kontaminierte Holz verbrannt werden beispielsweise in einem Fluidbettkessel mit einer Verbrennungsgasreinigungsanlage, die durch die EU-Abfallverbrennungsrichtlinie erforderlich ist. Reines Holz kann als ein Rohmaterial für Spanplatten oder als Brennstoff verwendet werden.
Von dem in 1 gezeigten Prozess werden ein reiner Faseranteil und verschiedene Holz-, Kunststoff- und Metallanteile wiedergewonnen, die entweder als ein Rohmaterial oder als Brennstoff wiedergewonnen werden können. Eine weitere Alternative ist es, zwischen dem Windsieb 44 und der Pulpestation 45 eine Anlage zum Trennen verschiedener Papieranteile voneinander auf der Grundlage der Farbe vorzusehen, wodurch braunes und weißes Papier zu verschiedenen Pulpelinien treten können und zwei verschiedene Pulpen aus dem Abfall erzeugt werden können.
Sämtliche Abfallvorbehandlungsphasen vor der Pulpeerzeugung 45 und der Wasserbadtrenneinrichtung 52 werden als ein Trockenprozess ausgeführt, ohne Wasser hinzu zu geben. Aufgrund der spezifischen Qualität des Rohmaterials können die Vorrichtungen, die beim Zerkleinern und Fraktionieren verwendet werden, schmutzig werden, was bedeutet, dass ihre Arbeitseffizienz beeinträchtigt ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind bestimmte Prozessvorrichtungen wie beispielsweise die Zerkleinerungseinrichtungen 41 und das Sternsieb 43 mit Waschwassersprühnebeln ausgestattet, mit denen die Prozessvorrichtungen von dem Schmutz periodisch oder immer dann, wenn dies erforderlich ist, gereinigt werden können. Zirkulationswasser, wie beispielsweise mechanisch gereinigtes Wasser von der Wasserbadtrenneinrichtung 52, wird für das Waschen verwendet. Das Waschwasser kann außerdem verwendet werden zum Verringern des Brandrisikos und zum Verhindern einer Staubbildung. Die Möglichkeit der Anwendung von Zirkulationswasser bei dem Vorbehandlungsprozess in der Art und Weise, die vorstehend veranschaulicht ist, verbessert die Zuverlässigkeit und die Betriebssicherheit von der Abfallbehandlungsanlage wesentlich.
2 zeigt detaillierter die Prozessphasen in Zusammenhang mit der Pulpeerzeugung aus dem vorbehandelten Abfall und mit der Wiedergewinnung von Fasern und Rejekt bei der Pulpestation 45 von 1 und auch die Reinigungszirkulation von den Wässern, die bei dem Wiedergewinnungsprozess verwendet werden.
In einem Pulper 11 wird vorbehandelter trockener Abfall 10 mittels Zirkulationswasser zu einem Gemisch verdünnt, dessen Konsistenz ungefähr 5 bis 20% beträgt. Das Gemisch wird intensiv gerührt, wodurch das in dem Abfall vorhandene Papier- und Kartonmaterial in Wasser zerfasert wird. Die Fasersuspension tritt aus dem Pulper 11 durch eine fixierte Siebplatte in dem Pulper, wobei der Durchmesser von den Löchern von der Siebplatte vorteilhafter Weise ungefähr 5 bis 20 mm beträgt. Eine zweite Materialströmung, die Fasern und Wasser enthält, aber auch Material, das nicht beim Pulpeerzeugen zersetzt wird, das heißt Rejekt (beispielsweise Kunststoff, Holz und Textilien), wird aus dem Pulper 11 mittels einer Zuführschraube 12 entfernt. Große schwere Partikel (Steine, Sand, Glas, etc.) sinken zu dem tiefsten Teil des Pulpers, von wo sie mittels einer (nicht dargestellten) separaten Partikelfalle entfernt werden können.
Die Fasersuspension tritt zunächst zu einem Grobsieb 20, das vorteilhafter Weise ein Drehtrommelsieb ist, wobei der Durchmesser von seinen Löchern vorteilhafter Weise in einem Bereich von 1,6 bis 3,0 mm ist. Der Pulper kann alternativ mit einer Rotoreinheit gemäß dem Patent FI 82 493 ausgestattet sein, wobei in dieser Einheit eine Grobtrennung der Pulpe gleichzeitig ausgeführt wird. An dem Grobsieb 20 werden beispielsweise Kunststoff, Späne und andere große Verunreinigungen aus der Fasersuspension entfernt und treten so, dass sie mit der Rejektströmung, die von dem Pulper 11 abgegeben wird, vermischt werden. Der Akzept von dem Grobsieben tritt zu Hydrozyklonen 21 und weiter zu einer Feintrennung 22. Der Rejekt von der Feintrennung 22 tritt durch eine Presse 29 und wird somit zu Brennstoff umgewandelt. Die abgetrennte Pulpe wird mit einer Wascheinrichtung 23 gewaschen, die vorzugsweise eine Wascheinrichtung GapWasher^TM ist. Mit dieser Wascheinrichtung 23 kann anorganisches Material (Asche) aus der Pulpe herausgewaschen werden, wobei das anorganische Material weiter aus dem Filtrat der Wascheinrichtung mittels Mikroflotation entfernt wird. Außerdem verdickt die Wascheinrichtung die Pulpe zu einer Konsistenz von 8 bis 12%. Ein Teil von dem Waschfiltrat wird durch eine Faserwiedergewinnung 33 recycelt, um als Verdünnungswasser bei den Prozessphasen vor dem Waschen zu dienen, und ein Teil tritt zu einer Reinigung in einer biologischen Behandlungsanlage 30.
Nach der Wascheinrichtung 23 wird die Pulpe mittels einer Schraubpresse 24 auf einen Trockengehalt von ungefähr 30 bis 40% verdickt und tritt zu einem Dispergieren 25. Das Dispergieren wird bei einer Temperatur von ungefähr 100 bis 130°C ausgeführt. Nach dem Dispergieren 25 wird die Pulpe zu einem Speichertank 26 transportiert, bei dem die Temperatur und die Konsistenz von der Pulpe im Wesentlichen bei der gleichen Höhe wie bei dem Dispergieren 25 gehalten werden. Die Dauer von dem Heißspeichern beträgt in Abhängigkeit von der Temperatur zumindest 2 Minuten und nicht mehr als 120 Minuten. Ein verlängertes Speichern bei einer erhöhten Temperatur und bei einer hohen Konsistenz sterilisiert das Erzeugnis und stellt sicher, dass die mikrobiologischen Anforderungen für das Erzeugnis erfüllt werden.
Nicht zersetzbares Material das heißt Rejekt, das hauptsächlich Fasern, Kunststoff, Holz, Textilien und anderes relativ leichtes Material aufweist, wird kontinuierlich von dem Pulper 11 mit dem Schraubförderer 12 entfernt. Der Rejekt, der von dem Pulper 11 abgegeben wird, wird mit Waschwassersprühnebeln gewaschen, wenn er sich entlang des Schraubförderers 12 bewegt, und das Waschen wird in einer Rejektwaschtrommel 13 fortgesetzt. Das Fasern enthaltende Wasser, das in dem Wasserreservoir der Waschtrommel 13 gesammelt wird, zirkuliert durch eine Reinigungsvorrichtung 17 zurück zu der Verwendung. Die Reinigungsvorrichtung 17 ist mit zwei Siebflächen ausgestattet, von denen die erste Siebfläche in der Strömungsrichtung für das Grobsieben (das Trennen von Körperpartikeln und Spänen) gedacht ist und die zweite Siebfläche für die Faserwiedergewinnung gedacht ist. Das Wasser, das von Fasern mit der Reinigungsvorrichtung 17 gereinigt wird, kehrt zurück zu dem Prozess, bei dem es beispielsweise so, dass es als Waschwasser bei den Waschsprühnebeln des Schraubförderers 12 dient, oder in den Pulper 11 oder so, dass es als Verdünnungswasser bei dem Grobsieben 20 dient, treten kann. Die Fasern, die mit der Reinigungsvorrichtung 17 wiedergewonnen werden, und das Fasern enthaltende Waschwasser, das von dem Schraubförderer 12 kommt, treten so, dass sie mit der Fasersuspension vermischt werden, die von dem Pulper 11 abgegeben wird.
Nach der Waschtrommel 13 wird Wasser aus dem Rejekt entfernt, in dem dieser so trocken wie möglich auf einen Trockengehalt von ungefähr 50 bis 70% mittels einer Schraubpresse 28 gepresst wird. Danach tritt der Rejekt zu einer weiteren Behandlung, bei der er zu Brennstoff oder zu einer Form, die für ein Recyceln des Materials geeignet ist, umgewandelt wird. Die weiteren Behandlungsphasen können beispielsweise ein Zerkleinern oder Schleifen von dem Rejekt und eine weitere Fraktionalisierung zum Herstellen von verschiedenen Brennstoff- oder recycelfähigen Anteilen umfassen. Der Abfallbrennstoff, der in der vorstehend dargelegten Weise hergestellt wird, hat eine höhere Reinheit und Qualität im Vergleich zu einem normalen recycelten Brennstoff, der in einem Trockenprozess hergestellt wird, da organisches Material mit einem niedrigen Heizwert und nicht zersetzbares anorganisches Material von ihm in Verbindung mit der Nassbehandlung entfernt worden ist.
Es treten 5–50 m³, vorteilhafter Weise 10–30 m³, pro Tonne an Fasern, die aus Filtraten und anderen Schmutzwässern produziert werden, die bei dem Behandeln des Abfalls erzeugt werden, durch die Faserwiedergewinnung 33, um in der biologischen Behandlungsanlage 30 gereinigt zu werden. Vor der biologischen Behandlung von Fasern können Feinstoffe und Asche beispielsweise mittels eines Siebes und durch Flotation wiedergewonnen werden. Durch eine Kombination der Verfahren ist es möglich, die Qualität von dem Erzeugnis auf eine gleichförmige Höhe einzustellen, um die Anforderungen zu erfüllen. Dies kann dadurch beeinflusst werden, dass die Fasern von dem Sieb zurück zu dem Prozess kehren und indem ein Teil oder die Gesamtheit des Asche-Feststoff-Gemischs, das bei der Mikroflotation abgetrennt worden ist, zurück in die Produktion genommen wird. Bei der Mikroflotation ist es möglich, die Trennverhältnisse zwischen Asche und anderen Feinstoffen zu beeinflussen, indem die laufenden Parameter geändert werden. Nach der biologischen Behandlung 30 kehrt das gereinigte Wasser zu dem Prozess zurück, und der Überschuss tritt zu einer Abwasserbehandlungsanlage. Wenn besonders reines Wasser benötigt wird, kann ein Teil von dem biologisch behandelten Wasser noch mit einer Ultra- und/oder Nanofiltration behandelt werden. Das Wasser oder ein Teil von dem Wasser, das zu dem Prozess zurückkehren soll, kann auch sterilisiert werden, und in dieser Weise kann verhindert werden, dass lebende Biomasse zu der Faserwiedergewinnungslinie zurückkehrt.
Aufgrund der biologischen Behandlung von dem Zirkulationswasser kann der biologische Sauerstoffbedarf (BOD) von dem Prozess auf die gleiche Höhe wie in einer herkömmlichen offenen Wasserzirkulation gebracht werden. Als eine Folge steigt der pH-Wert von dem Prozess auf einen Bereich von 7,5 bis 8,5 an und die biologische Aktivität in der Wasserzirkulation nimmt ab. Die Aktivität von anaeroben Bakterien wird wesentlich verringert und Geruchsbelästigungen werden ebenfalls verringert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass das Abfallmaterial schnell durch den Behandlungsprozess tritt, was bedeutet, dass es keine ausreichende Zeit für die Mikroben gibt, dass diese sich während des Prozesses wesentlich reproduzieren. Der exponentiale Effekt der Retentionszeit t auf das Wachstum der Mikroben C/dt ist durch die vorstehend dargelegte Gleichung (2) veranschaulicht: Ct = C0 ert
Um die Retentionszeit zu verringern, wird das Flüssigkeitsvolumen V_P von dem Prozess minimal gestaltet und die Menge an Wasser F_B, die von dem Prozess zu der Wasserbehandlung tritt, wird bis über die herkömmliche Menge hinaus erhöht. Die Retentionszeit t wird durch die vorstehend aufgezeigte Gleichung (4) definiert: t = VP/(FK + FR + FB)
Mit dem Flüssigkeitsvolumen V_P von dem Prozess ist die Menge an Flüssigkeit gemeint, die in der Flüssigkeitszirkulation, die in 2 mit gestrichelten Linien angegeben ist, zwischen dem Pulper 11, der Faserpresse 24 und der Rejektpresse 28 zirkuliert. In dem beispielartigen Fall wird das Gesamtvolumen so erachtet, dass es den Pulper 11, die Vorrichtungen 20, 21, 22, 23, 24, 29 und 33, die bei der Faserwiedergewinnung verwendet werden, die Vorrichtungen 12, 13, 17 und 28, die bei der Rejektwiedergewinnung verwendet werden, und die Rohrleitungen, die diese verbinden, umfasst. F_K ist der Volumenstrom, der von der Prozessanlage zusammen mit den Fasern abgegeben wird – in 2 ist es die Wasserströmung, die die Presse 24 mit der Pulpe verlässt. F_R ist der Volumenstrom, der von der Prozessanlage zusammen mit dem Rejekt abgegeben wird – in 2 ist es die Wasserströmung, die die Presse 28 mit dem Rejekt verlässt. F_B ist der Volumenstrom, der von der Prozessanlage abgegeben wird, um in die biologische Behandlungsanlage zu gelangen, wobei in 2 die Filtrate von der Pulpewascheinrichtung 23 und der Presse 24 und auch die Filtrate von den Rejektpressen 28 und 29 umfasst sind.
Die vorliegende Erfindung hilft nicht nur, die Retentionszeit t von dem Prozess minimal zu gestalten, sondern sie verhindert auch die minimale Gestaltung der Prozessströmung F_B, die zu der biologischen Behandlung tritt, wobei dies etwas ist, was im herkömmlichen Prozess allgemeine Praxis war. Bei dem herkömmlichen Prozess betragen die Volumenströme F_K + F_R, die zusammen mit den Fasern und dem Rejekt abgegeben werden insgesamt ungefähr 1–2 m³/t, und F_B beträgt typischer Weise 3–5 m³/t. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Strömung F_B auf eine Höhe von 5–50 m³/t erhöht, vorzugsweise auf 10–30 m³/t. Die Strömungszunahme von der Höhe 4 m³/t auf die Höhe 10 m³/t beeinflusst das Wachstum der Mikroben in der gleichen Weise wie ein Halbieren des Flüssigkeitsvolumens von dem Prozess gemäß der Gleichung t = V_P/(F_K + F_R + F_B).
Aufgrund der biologischen Behandlung von dem Zirkulationswasser ist der pH-Wert von dem Prozess höher als bei einem entsprechenden Prozess, der Frischwasser anwendet. Die Zirkulation der Wässer durch die biologische Behandlung entfernt die Nährstoffe aus den Prozesswässern, wodurch die Reaktionsratenkonstante r in der Gleichung (2) abnimmt und das Wachstum der Mikroben sich verlangsamt.
Wenn die Faserpulpe außerdem thermisch bei einer erhöhten Temperatur behandelt wird, enthält die fertige Faserpulpe kein lebendes biologisches Material.
Die grundsätzliche Idee der vorliegenden Erfindung zum Vermindern der Mikrobenaktivität durch ein Verringern der Retentionszeit von dem Prozess kann gut auch bei einer herkömmlichen Herstellung von Pulpe und Papier unter Verwendung von Abfallpapier angewendet werden. In einem derartigen Fall sind die Menge an Rejekt und die Volumenströmung F_R, die mit ihm abgegeben werden, natürlich geringer als in dem Fall, bei dem häuslicher Abfall angewendet wird.
Anstelle einer biologischen Behandlung kann ein anderes bekanntes Wasserbehandlungsverfahren für ein Verringern der Menge an Mikroben in der Wasserzirkulation angewendet werden. Alternativ kann die Menge an Wasser, die zu der Wasserbehandlung treten soll, durch Frischwasser ersetzt werden, wenn dieses in großen Mengen zur Verfügung steht.
Die Ansprüche sind nachstehend aufgeführt und innerhalb der erfinderischen Idee, die durch die Ansprüche definiert ist, können die Einzelheiten der Erfindung variieren und sich von der vorstehend lediglich in beispielartiger Weise dargelegten Ausführung unterscheiden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Faserpulpe und Brennstoff aus häuslichem Abfall, wobei das Verfahren Phasen aufweist, bei denen der Abfall zu Pulpe gestaltet wird, um das in ihm enthaltene Papier in Wasser zu zerfasern, wobei zwei Materialströmungen von dem Pulper entfernt werden, wobei die erste Strömung hauptsächlich Fasersuspension enthält und die zweite Strömung hauptsächlich nicht zersetzbaren Rejekt enthält, wobei die in der ersten Materialströmung vorhandenen Fasern wiedergewonnen werden und zu Faserpulpe umgewandelt werden, und wobei der Rejekt, der in der zweiten Materialströmung enthalten ist, wiedergewonnen wird und zu Brennstoff umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bevor er zu dem Pulper tritt, der Abfall in einem trockenen Zustand vorbehandelt wird und die Retentionszeit von dem anschließenden Nassprozess t = V_P/(F_K + F_R + F_B) kürzer als 12 Stunden, in vorteilhafter Weise kürzer als 6 Stunden, gehalten wird.
Verfahren zum Herstellen einer Faserpulpe aus Abfallpapier, wobei das Verfahren Phasen aufweist, bei denen das Abfallpapier zu Pulpe gestaltet wird und die Pulpensuspension, die aus der Pulpeerzeugung erhalten wird, zu Faserpulpe umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Retentionszeit von dem Prozess t = V_P/(F_K + F_R + F_B) kürzer als 12 Stunden, in vorteilhafter Weise kürzer als 6 Stunden, gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Retentionszeit t von dem Prozess kurz gehalten wird, indem das gesamte Flüssigkeitsvolumen V_P von dem Prozess minimal gestaltet wird und indem die Menge an Wasser F_B, die von dem Prozess zu der Wasserbehandlung tritt, erhöht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser von dem Prozess zu einer biologischen Behandlung tritt, und gereinigtes Wasser verwendet wird, um den Prozess zu spülen, um seinen Mikrobengehalt zu verringern.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5–50 m³, in vorteilhafter Weise 6–30 m³ an Wasser pro Tonne an wiedergewonnenen Fasern zu der biologischen Behandlung tritt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Feststoffe aus dem biologisch behandelten Wasser entfernt werden, damit sie zu dem Prozess zurückkehren und möglicherweise chemisch oder physikalisch sterilisiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Behandeln der Fasern die Faserpulpe gewaschen wird und der Aschegehalt der Pulpe gesteuert wird und eingestellt wird in Verbindung mit dem Waschen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Behandeln der Fasern die Faserpulpe bei einer Temperatur von 100–130°C und einer Konsistenz von 30–40% dispergiert wird, wobei sie danach in Abhängigkeit von der Sterilisationstemperatur zumindest 2–120 Minuten lang bei einer erhöhten Temperatur und Konsistenz gehalten wird, wodurch die für die Sterilisation von Nahrungsmitteln auferlegten Normen erfüllt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Behandeln der Fasern die Faserpulpe gebleicht wird und bei dem Bleichen derartige Prozessbedingungen verwendet werden, bei denen die in der Pulpe vorhandenen Mikroben zerstört werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserpulpe, die aus den Fasern behandelt wird, unter Bedingungen getrocknet wird, bei denen die in der Pulpe vorhandenen Mikroben zerstört werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern aus der Rejekt enthaltenden Materialströmung wiedergewonnen werden, indem sie mit Zirkulationswasser gewaschen werden, aus den die Fasern wiedergewonnen werden und das zu der Fasern enthaltenden Materialströmung geleitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Behandeln des Rejekts aus der Pulpeerzeugung PVC-Kunststoff und/oder Aluminium von diesem entfernt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung von dem Abfall vor der Pulpeerzeugung Phasen aufweist, bei denen der Abfall zerkleinert wird und schweres Material von ihm entfernt wird, und das Wasser in Intervallen zu den Prozessvorrichtungen tritt, die in diesen Phasen verwendet werden, um sie zu waschen.
Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Waschwasser, das zu den Vorbehandlungsprozessvorrichtungen tritt, von dem Zirkulationswassersystem des Abfallbehandlungsprozesses genommen wird.
Gerät zum Herstellen von Faserpulpe und Brennstoff aus häuslichem Abfall, wobei das Gerät Vorrichtungen zum Pulpebilden aus dem Abfall, Vorrichtungen zum Wiedergewinnen von Fasern und Umwandeln von ihnen zu Faserpulpen und auch Vorrichtungen zum Wiedergewinnen des Rejekts aus dem Pulpebilden und zum Umwandeln von diesem zu Brennstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren Vorrichtungen für ein Vorbehandeln von Abfall in einem trockenen Zustand aufweist und das gesamte Flüssigkeitsvolumen V_P der Vorrichtungen, die bei dem Pulpebilden und bei den diesem folgenden Wiedergewinnungsprozessen verwendet werden, so gestaltet ist, dass es die Gleichung der Retentionszeit t = V_P/(F_K + F_R + F_B) < 12 Stunden, in vorteilhafter Weise t = V_P/(F_K + F_R + F_B) < 6 Stunden erfüllt.
Gerät zum Herstellen von Faserpulpe aus häuslichem Abfall, wobei das Gerät Vorrichtungen für ein Pulpebilden aus Abfallpapier und Vorrichtungen zum Umwandeln der Pulpesuspension, die aus dem Pulpebilden erhalten wird, zu Faserpulpe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Flüssigkeitsvolumen V_P der Vorrichtungen, die bei dem Pulpebilden und bei den dieser folgenden Wiedergewinnungsprozessen verwendet werden, so gestaltet ist, dass es die Gleichung der Retentionszeit t = V_P/(F_K + F_R + F_B) < 12 Stunden, in vorteilhafter Weise t = V_P/(F_K + F_R + F_B) < 6 Stunden erfüllt.