DK164446B - Fremgangsmaade til bortskaffelse af affald - Google Patents

Description

i

DK 164446 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til bortskaffelse af husholdningsaffald af den i krav l's indledende del angivne art.

En sådan fremgangsmåde er beskrevet i FR-A-2.484.294.

5 Ifølge denne tidligere kendte proces komprimeres husholdningsaffald (eller tilsvarende materiale) til briketter under et tryk på flere hundrede bar, hvorved det løse affaldsmateriale deformeres (nedbrydes) og derved homogeniseres og fortørres, dvs. overskud af fugtighed presses ud 10 (husholdningsaffald indeholder gennemsnitligt ca. 30% fugtighed som kun delvist er absorberet i affaldet), mens den resterende fugtighed fordeles jævnt gennem den komprimerede affaldsmasse, som derved opnår ensartede egenskaber gennem massen. De fortørrede affaldsbriketter, som derved 15 opnås, opvarmes til en temperatur på mellem 600 og 1200°C til pyrolyse af affaldet, hvorved der frigøres brændbare gasser, og koks produceres. De dannede brændbare gasser og en del af den producerede koks forbrændes i praksis, og de varme udstødningsgasser benyttes til indirekte opvarmning 20 af affaldsbriketterne i pyrolysezonen.

Det samlede resultat er, at kun koks og ubrændbart uorganisk materiale (metaller, glas) udvindes.

Et problem med denne tidligere kendte proces er at den fugtighed, som forbliver i briketterne efter komprimerings-25 trinet, og som fordampes under pyrolysen, reagerer med visse af deponeringsprodukterne, som dannes under pyrolysen, såsom HC1 (fra chlorholdigt affald, f.eks. sirup-poly-vinylclorid), hvilket giver en korrosiv gasblanding.

Der har imidlertid nu vist sig, at problemerne med udvik-30 ling af korrosive produkter i en fremgangsmåde af den ovenfor nævnte type kan forhindres, og endvidere kan en værdifuld oliefraktion udvindes ved siden af koks og uorganiske materialer, dersom husholdningsaffaldet efter komprimering tørres yderligere ved, at det i en i det væsent- 2

DK 164446 B

lige anaerob tilstand udsættes for elektromagnetiske bølger med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz.

Det er ikke fuldstændig klart, hvorfor ovennævnte resultat opnås, når denne fremgangsmåde anvendes.

5 En mulig forklaring er, at de elektromagnetiske bølger med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz (såkaldte mikrobølger) opvarmer det vand, som er ensartet fordelt i de støbte stykker af komprimeret husholdningsaffald, ved dielektriske tab (dielektrisk opvarmning), idet vandet for-10 damper og drives ud af husholdningsaffaldet, og fordi det er ensartet fordelt i husholdningsaffaldet, trækker det samtidig oxygenet ud af husholdningsaffaldet, medens der desuden også i de organiske molekyler, især i de polære bindinger deraf, på grund af dielektriske tab sker foran-15 dringer, som gør det organiske materiale mere følsomt over for de betingelser, som forekommer under pyrolyse. Fugtigheden såvel som oxygenet drives hurtigt ud, og tørre, formede blokke af husholdningsaffald opnås, idet disse er af en anaerob natur og nedbrydes let under pyrolysen. Det er 20 essentielt for dette resultat, at det husholdningsaffald, som udsættes for elektromagnetiske vibrationer, er fortørret og homogeniseret ved komprimering.

Det skal bemærkes, at det er i og for sig kendt (jfr. US-patentskrift nr. 3.843.457 og 4.118.282) at pyrolysere hus-25 holdningsaffald under indvirkning af elektromagnetiske bølger med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz. Vibrationerne bevirker en fuldstændig nedbrydning af de organiske bestanddele i husholdningsaffaldet, idet der dannes olie og carbonholdige (tjæreagtige) materialer. 1

Husholdningsaffaldet separeres fra uorganiske materialer og rives op, og det føres derefter direkte gennem en pyro lysezone, hvor det udsættes for mikrobølger i det lave GHz-område (ca. 0,8100 GHz).

3

DK 164446 B

I denne tidligere kendte fremgangsmåde er pyrolysezonen under et reduceret tryk (fortrinsvis 13,3 Pa til 13,3 kPa og typisk ca. 1,33 kPa) , og samtidig føres en gasstrøm, som fortrinsvis indeholder reaktive gasarter, gennem pyrolyse-5 zonen.

Det kan ikke udledes fra denne kendte teknik, at et godt pyrolyseresultat kan opnås uden anvendelse af et vakuum, dersom husholdningsaffald først homogeniseres og fortørres ved komprimering, tørres yderligere ved at udsætte det for 10 elektromagnetiske bølger med en frekvens på mellem 300 MHz til 300 GHz og derefter pyrolyseres.

Det vand, som udskilles under komprimeringstrinnet i fremgangsmåden ifølge opfindelsen, indeholder sædvanligvis en høj procentdel opløste stoffer, især organiske stoffer, og 15 kan hensigtsmæssigt underkastes spildevandsoprensning på i og for sig kendt måde.

Virkningen af yderligere tørring af det fortørrede affald ved udsættelse for elektromagnetiske vibrationer er optimal, når det fortørrede og homogeniserede husholdnings-20 affald udsættes for elektromagnetiske bølger med en frekvens på 800-2000 MHz.

I New Scientist fra 4. marts 1982 er en sådan fremgangsmåde beskrevet i grove træk, ved hvilken fremgangsmåde den uorganiske fraktion (jern og andre materialer, glas, sten og 25 sand) fjernes fra husholdningsaffaldet, som er blevet delt i stykker med samme størrelse, den resterende fraktion, som i det væsentlige består af organiske bestanddele, tørres, og efter adskillelse af fibrøst materiale underkastes den pyrolyse i nitrogenatmosfære (anaerobe betingelser), idet 30 der tilføres en lille mængde damp. Efter afkøling af pyro-lyseprodukterne giver dette en olie med en forbrændingsvarme i størrelsesordenen 4000 MJ/t, tjære, en gasfraktion og vand.

DK 164446 B

4

Fordelen ved denne fremgangsmåde er, at husholdningsaffaldet bortskaffes samtidig med, at der udover de uorganiske bestanddele fra husholdningsaffaldet (metaller, keramisk materiale) også tilvejebringes en olie, som har en betyde-5 ligt højere værdi end den organiske husholdningsaffaldsfraktion (forbedret affald), som er tilbage efter fjernelse af uorganisk materiale, og som har en gennemsnitlig forbrændingsvarme på ca. 15.000 MJ/t.

For at gøre en sådan fremgangsmåde anvendelig i praksis bør 10 den være billig. Dette betyder, at de forskellige trin i en sådan fremgangsmåde bør være så effektive som muligt.

Det har nu vist sig, at der ved en fremgangsmåde af ovennævnte type opnås den højest mulige effektivitet, hvis husholdningsaffaldet fortørres og homogeniseres ved at kompri-15 mere det ved et tryk på mindst 15 MPa og fjerne det udskilte vand, hvorefter det tørres, idet også luft drives ud, og det tørre husholdningsaffald, som således er blevet bragt i en i det væsentlige anaerob tilstand, underkastes pyrolyse.

Det er i og for sig kendt at komprimere husholdningsaffald 20 til blokke ved et tryk på mindst 15 MPa, idet disse blokke imidlertid anvendes som byggeelementer ved landindvinding fra havet, konstruktion af kajanlæg og lignende; i hollandsk patentansøgning nr. 68 02199 beskrives der fx en fremgangsmåde til fremstilling af blokke af komprimeret 25 husholdningsaffald, hvor husholdningsaffaldet først kompri-meres hydraulisk, idet fugt skilles fra, og de således dannede blokke i et andet fremgangsmådetrin overtrækkes med et lag af overtræksmateriale, som er uigennemtrængeligt for fugt og luft. 1

Det kan imidlertid ikke sluttes ud fra denne hollandske patentansøgning nr. 68 02199, at det er fordelagtigt først at komprimere husholdningsaffald, som skal underkastes pyrolyse efter tørring, til blokke.

5

DK 164446 B

Under komprimering af husholdningsaffaldet ifølge den foreliggende opfindelse deformeres (nedbrydes) det løse materiale og homogeniseres således, og herudover presses overskydende fugtighed ud (husholdningsaffald indeholder i 5 gennemsnit ca. 30% fugtighed, som kun delvis er absorberet i affaldet). Den resterende fugtighed fordeles ensartet i den komprimerede affaldsmasse, der som følge heraf får i det væsentlige ensartede egenskaber.

Det vand, der udskilles under komprimeringen, indeholder 10 sædvanligvis en stor andel opløste stoffer, især organiske stoffer, og kan underkastes vandrensning på kendt måde. De fortørrede og homogeniserede støbte stykker (blokke), som dannes, når husholdningsaffaldet komprimeres, indeholder stadig luft, som bør fjernes. Med den sædvanlige tørrings-15 metode, hvor en (varm) gasstrøm lades passere hen over blokkene af komprimeret husholdningsaffald, er dette en besværlig proces.

Ved at udsætte husholdningsaffaldet for elektromagnetiske bølger som har en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz, i 20 et rum uden lufttilførsel, drives både fugtighed og oxygen hurtigt ud, og der fås tørre, støbte stykker af husholdningsaffald, som er af anaerob natur, og som endvidere let nedbrydes under pyrolysen.

Opfindelse angår således en fremgangsmåde til bortskaffelse 25 af husholdningsaffald, hvorved husholdningsaffaldet fortørres og homogeniseres ved komprimering ved et tryk på mindst 15 MPa, idet det udskilte vand fjernes, og derefter underkastes pyrolyse under udvinding af olie- og carbon-holdige materialer, metaller og keramiske materialer, 30 hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at det ved komprimering fortørrede husholdningsaffald før pyrolysen tørres yderligere ved i et rum, som er afskåret fra lufttilførsel, at udsætte det for elektromagnetiske bølger med en frekvens på mellem 300 Mhz og 300 GHz.

6

DK 164446 B

Olie og carbonholdige materialer som opstår ved pyrolysen udvindes, og metaller og keramiske materialer (indbefattende glasformige) separeres ved inddeling i klasser.

Hensigtsmæssige apparater, hvormed udsættelsen for elektro-5 magnetisk bestråling med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz, især 800-2000 MHz, kan udføres, er såkaldte mag-netronovne og/eller ionotronovne.

Ifølge den foreliggende opfindelse anvendes der fortrinsvis to eller flere sådanne ovne, gennem hvilke det fortørrede 10 husholdningsaffald successivt lades passere ved hjælp af tilløbs- og afløbsrender, som forhindrer atmosfærisk luft i at komme ind i ovnene.

Dette giver mulighed for at regulere temperaturprofilen i husholdningsaffaldet, fugtigheden og den aerobe og anaerobe 15 tilstand af husholdningsaffaldet, før husholdningsaffaldet går til pyrolysereaktoren.

Der er ikke tale om at anvende sådanne vibrationer til tørring af husholdningsaffaldet, før det pyrolyseres, og det kan ikke udledes af de ovenfor omtalte US-patentskrifter, 20 at sådanne vibrationer bør anvendes på husholdningsaffald, som ved komprimering er fortørret og homogeniseret, hvorved der på en enkel måde opnås det resultat, at husholdningsaffaldet tørres og bringes i en i det væsentlige anaerob tilstand. 1 2 3 4 5 6 Før husholdningsaffaldet udsættes for elektromagnetiske 2 vibrationer med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz, 3 især 800-2000 MHz, anbefales det at forvarme husholdnings 4 affaldet ved hjælp af kontakt med en varm væske. Når hus 5 holdningsaffaldet udsættes for elektromagnetiske vibratio- 6 ner med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz, sker der opvarmning i stykkerne af komprimeret husholdningsaffald, således at temperaturen stiger, især inde i stykkerne af husholdningsaffald. Når der forvarmes med en varm væske, 7

DK 164446 B

sker der opvarmning fra ydersiden til indersiden. Ved at anvende begge opvarmningsmetoder opnås det, at stykkerne af husholdningsaffald får en i høj grad ensartet temperatur, hvilket vil gavne tørringen og uddrivningen af oxygen.

5 Denne foropvarmning sker fortrinsvis ved hjælp af den varme, som bliver frembragt under komprimeringen af husholdningsaffaldet, og på denne måde er ingen yderligere energi nødvendig til for op varmn ingen. Den frembragte varme kan hensigtsmæssigt overføres ved hjælp af komprimerings-10 pressens hydrauliske olie.

Det tørre husholdningsaffald, som er blevet bragt i en i det væsentlige anaerob tilstand, anbringes derefter i en pyrolyseovn af sædvanlig konstruktion, hvori det passeres gennem et antal rør, som opvarmes udefra, fx ved hjælp af 15 varme gasser eller ved hjælp af strålevarme, medens temperaturen af husholdningsaffaldet, som ankommer til magnetron- og/eller ionotronovnene ved ca. 120-200°C, stiger til 350-600°C. Ved denne temperatur nedbrydes de organiske bestanddele, idet der dannes en gas- eller dampstrøm, som 20 slippes ud og kondenseres, idet der dannes en oliefase med tungere carbonholdige bestanddele dispergeret deri.

Ved at lade oliefasen bundfælde sig i nogen tid, fortrinsvis mindst 12 timer, kan de tunge carbonholdige bestanddele fjernes og isoleres som et separat produkt.

25 Det husholdningsaffald, som underkastes behandlingen ifølge opfindelsen, kan først befries for den uorganiske fase, hvilket i og for sig er sædvanligt.

I fremgangsmåden ifølge opfindelsen foretrækkes det imidlertid at udføre fortørring og homogenisering ved komprime-30 ring, tørring, eventuelt foropvarmning af det komprimerede husholdningsaffald og pyrolyse med komplet husholdningsaffald, som ikke er blevet delt op i fraktioner. Den uorganiske fase, som også undergår de successive fremgangsmåde- 8

DK 164446 B

trin, og især metalbestanddelene i husholdningsaffaldet, virker da som varmeleder, hvilket fører til ensartet opvarmning af husholdningsaffaldet. I pyro lysereaktoren udgør metallerne en fast remanens, og de keramiske bestanddele 5 (glas) danner en smelte, som, når den afkøles, størkner og nedbrydes til en granulær masse. Metallerne og den granu-lære, keramiske masse kan meget lettere fjernes fra remanensen fra pyrolysereaktoren end fra det oprindelige husholdningsaffald .

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til bortskaffelse af husholdningsaffald, hvorved husholdningsaffaldet fortørres og homogeniseres ved komprimering ved et tryk på mindst 15 MPa, idet det ud- 5 skilte vand fjernes, og derefter underkastes pyrolyse under udvinding af olie- og carbonholdige materialer, metaller og keramiske materialer, kendetegnet ved, at det ved komprimering fortørrede husholdningsaffald før pyrolysen tørres yderligere ved 10 i et rum, som er afskåret fra lufttilførsel, at udsætte det for elektromagnetiske bølger med en frekvens på mellem 300 MHz og 300 GHz. i

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det komprimerede hushold-15 ningsaffald udsættes for elektromagnetiske bølger med en frekvens på 800-2000 MHz.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det komprimerede husholdningsaffald lades passere gennem to eller flere raagnetron-20 og/eller ionotronovne.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det ved komprimering fortørrede og homogeniserede husholdningsaffald foropvarmes, før 25 det udsættes for de elektromagnetiske bølger.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at for opvarmningen sker ved hjælp af varme, som frembringes under komprimeringen af affaldet. 1

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at varmen overføres ved hjælp af den til komprimeringen anvendte presses hydrauliske DK 164446 B olie, som opvarmes under komprimeringen af husholdningsaffaldet ved hjælp af frembragt varme.