NO165096B - Fremgangsmaate for avhending av husholdningsavfall. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for avhending av husholdningsavfall som angitt i ingressen til krav 1.

En slik fremgangsmåte er beskrevet i FR-A-2 484 294. Ifølge denne tidligere kjente prosessen komprimeres husholdningsavfall (eller tilsvarende materiale) til briketter under et trykk på flere hundre bar, hvorved det løse avfallsmaterialet deformeres (nedbrytes) og derved homogeniseriseres og dehydratiseres, dvs. overskudd av fuktighet presses ut (husholdningsavfall inneholder gjennomsnittlig ca. 30% fuktighet som bare delvis er absorbert i avfallet), mens den gjenværende fuktigheten fordeles uniformt gjennom den komprimerte avfallsmassen, som derved oppnår uniforme egenskaper gjennom massen. De dehydratiserte avfallsbrikettene som derved oppnås oppvarmes til en temperatur mellom 600 og 1200"C for pyrolysering av avfallet, derved frigjøres brennbare gasser og koks produseres. De brennbare gassene som dannes forbrennes i praksis, og også en del av koksen forbrennes, de varme avgassene benyttes for indirekte oppvarming av avfallsbrikettene i pyrolysesonen.

Det samlede resultatet er at bare koks og ubrennbart organisk materiale (metaller, glass) utvinnes.

Et problem med denne tidligre kjente prosessen er at fuktigheten som blir igjen i brikettene etter kompresjonstrinnet og fordampes under pyrolysen, reagerer med visse av deponeringsproduktene som dannes i pyrolysen, såsom HC1 (fra klorholdig avfall, f.eks. siruppolyvinylklorid), hvilket gir en korrosiv gassblanding.

Det er nå funnet at med en fremgangsmåte av den ovenfor nevnte typen forhindres problemene med utvikling av korrosive produkter, og videre kan en verdifull oljefraksjon utvinnes ved siden av koks og uorganiske materialer dersom husholdningsavfallet etter kompresjon tørkes ytterligere, ved at det i et rom uten lufttilførsel utsettes for elektromagnetiske bølger som har en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz.

Hvorfor det ovenfor nevnte resultatet oppnås ved anvendelse av den nevnte fremgangsmåten er ikke fullstendig klarlagt.

En mulig forklaring er at de elektromagnestiske bølgene som har en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz (såkalte mikro-bølger) varmer vannet som er homogent fordelt i de pressede stykkene av komprimert husholdningsavfall ved dielektriske tap (dielektrisk oppvarming), vannet fordampes og drives ut av avfallet ved en temperatur hvorved avfallet fremdeles ikke er dekomponert, og på grunn av den homogene fordelingen i husholdningsavfallet oppfanges samtidig oksygen gjennom husholdningsavfallet, samtidig også i de organiske mole-kylene, spesielt i deres polare bindinger, fordi endringer finner sted ved dielektriske tap som gjør det organiske materialet mer følsomt for betingelsene som opptrer under pyrolyse. Fuktigheten såvel som oksygenet drives raskt ut og tørre, formede stykker av husholdningsavfall oppnås, disse er av anaerop natur og dekomponerer lett under pyrolysen. Det er vesentlig for å oppnå det nevnte resultatet at husholdningsavfallet som utsettes for de elektromagnetiske vibrasjonene er fortørket og homogenisert ved hjelp av kompresjon.

Det skal videre bemerkes at det i og for seg er kjent (se USpatent nr. 3 843 457 og USpatent nr. 4 118 282) å pyroly-sere husholdningsavfall under innvrikning av elektromagnetiske bølger som har en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz. Vibrasjonene skal bevirke en fullstendig dekomponering av de organiske komponentene av husholdningsavfallet, samtidig som det dannes olje og karbonholdige (tjæreformige) materialer.

Husholdningsavfallet separeres fra uorganiske materialer og rives opp og føres deretter direkte gjennom en pyrolysesone hvor det utsettes for mikrobølger i det lave GHzområdet (ca. 0,8100 GHz).

I denne tidligere kjente fremgangsmåten bevirkes pyrolysesonen under redusert trykk (fortrinnsvis 13,3 Pa til 13,3 kPa og typisk ca. 1,33 kPa) og samtidig føres en gasstrøm, som fortrinnsvis inneholder reative gasspesies, gjennom pyrolysesonen.

At et godt pyrolyseresultat kan oppnås uten pålegging av et vakuum dersom husholdningsavfall først dehydratiseres og homogeniseres ved kompresjon, tørkes ytterligere ved eksponering mot elektromegnetiske bølger på 300 MHz til 300 GHz og deretter pyrolyseres, kan ikke avledes fra denne tidligere kjente teknikken.

Vannet som presses ut under kompresjonstrinnet av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen inneholder generelt en høy prosentandel oppløste stoffer, spesielt også organiske stoffer, og kan hensiktsmessig underkastes spillvannrensing på i og for seg kjent måte.

Virkningen av ytterligere tørking av det dehydratiserte avfallet ved eksponering mot elektromagnetiske vibrasjoner er optimal dersom det dehydratiserte og homogeniserte avfallet eksponeres mot elektromagnetiske bølger på 800*000 MHz.

I New Scientist av 4. mars, 1982 beskrives en slik fremgangsmåte i grove trekk, hvor den organiske delen (jern og andre materialer, glass, sten, sand) fjernes fra husholdningsavfallet som på forhånd er delt i stykker av samme størrelse, den gjenværende delen som hovedsakelig består av organiske bestanddeler tørkes og utsettes, etter fjernelse av fiberformet materiale, for pyrolyse i en nitrogenatmos-fære (anaerobe betingelser) mens det tilføres en mindre mengde damp. Etter avkjøling av pyrolyseproduktene gir dette olje med en forbrenningsvarme i området 4000 MJ/t, tjære, en gassfraksjon og vann.

Fordelen med den nevnte fremgangsmåten er at samtidig som man får avhendet husholdningsavfallet tilveiebringes, ved siden av de uorganiske bestanddeler fra husholdningsav-fallet (metaller, keramer), en olje som har betydelig større verdi enn den organiske delen av husholdningsav-fallet (raffinert avfall), med en forbrenningsvarme på ca. 15000 MJ/t.

For at en slik fremgangsmåte skal være anvendbar i praksis bør den være billig. Dette betyr at de forskjellige trinnene i en slik fremgangsmåte må være så effektive som mulig.

Det er nå funnet at med en fremgangsmåte av ovenfor nevnte type oppnås en høyest mulig effektivitet, hvis husholdningsavfallet er fortørket og homogenisert ved at det komprimeres ved et trykk på minst 15 MPa og at det utskilte vann fjernes, deretter tørkes avfallet mens luft drives ut, og det tørre husholdningsavfallet som dermed er brakt til hovedsakelig anaerobe betingelser utsettes for pyro-lyser.

Det er i og for seg kjent å komprimere husholdningsavfall til blokker ved et trykk på minst 15 MPa, hvor blokkene har vært benyttet til konstruksjonselementer ved oppdemming, konstruk-sjon av kaier og lignende; i nederlandsk patentsøknad

nr. 68 02199 beskrives f.eks. en fremgangsmåte for fremstil-ling av blokker av komprimert husholdningsavfall, hvor husholdningsavfallet først komprimeres hydraulisk mens fuktighet separeres fra, og de slik fremstilte blokkene belegges i et annet prosesstrinn med et lag av belegnings-materiale som er ugjennomtrengelig for fuktighet og luft.

Det kan imidlertid ikke avledes fra den nederlandske patentsøknaden nr. 68 02199 at det er fordelaktig å komprimere husholdningsavfall som skal utsettes for pyrolyse etter tørking til blokker først.

Under komprimering av husholdningsavfallet ifølge foreliggende oppfinnelse deformeres det løse materialet (brytes ned) og homogeniseres derved, samtidig trykkes overskuddet av fuktighet (husholdningsavfall inneholder gjennomsnittlig ca. 30% fuktighet, som bare delvis er absorbert i avfallet) ut av blokkene. Den gjenværende fuktigheten er uniformt fordelt gjennom den komprimerte avfallsmassen, som et resultat av dette oppnås uniforme egenskaper.

Vannet som separeres fra under komprimeringen inneholder generelt en høy andel oppløste stoffer, spesielt organiske stoff, og kan underkastes vannrensing på kjent måte. De fortørkede og homogeniserte pressede stykkene (blokker) dannet ved komprimering av husholdningsavfallet inneholder fremdeles luft som bør fjernes. Med de vanlige fremgangs-måter for tørking, hvor en (varm) gasstrøm føres gjennom blokkene av komprimert husholdningsavfall, er dette en arbeidskrevende prosess.

Ved å utsette husholdningsavfallet for elektromagnetiske bølger som har en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz i et rom som er uten lufttilførsel, vil fuktigheten, så vel som oksygenet, raskt drives ut, og man får tørre, pressede stykker av husholdningsavfall som er av anaerob natur, og som videre lett dekomponeres under pyrolysen.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for avhending av husholdningsavfall, hvorved kompresjon ved et trykk på minst 15 MPa, under fjernelse av det separerte vannet og oppløste stoffer, og deretter underkastes pyrolyse under gjenvinning av karbonholdige materialer, metaller og keramiske materialer, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at husholdningsavfallet etter kompresjonen og før pyrolysen tørkes ytterligere, ved at det eksponeres mot elektromagnetiske bølger med en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz i et rom uten lufttilfør-sel .

Olje og karbonholdige materialer som oppstår ved pyrolysen utvinnes, og metaller og keramiske materialer (innbefattende glassformige) separeres ved inndeling i klasser.

Egnet apparatur hvor eksponering for elektromagnetisk stråling som har en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz, spesielt 800-2000 MHz, kan finne sted, er såkalte magne-tnetronovner og/eller ionotronovner.

Fortrinnsvis anvendes to eller flere slike ovner hvor det fortørkede husholdningsavfallet suksessivt føres gjennom, ved hjelp av innløps- og utløpssluser, som hindrer at atmosfærisk luft kommer inn i ovnene.

Dette gir muligheten for å regulere temperaturprofilen i husholdningsavfallet, fuktigheten og aerobe, så vel som anaerobe, betingelser av husholdningsavfallet før avfallet går til pyrolysereaktoren.

Det er ikke spørsmål om å anvende slike vibrasjoner for tørking av husholdningsavfallet før det pyrolyseres og det kan ikke avledes fra spesifikasjonene i nevnte patent at slike vibrasjoner bør anvendes på husholdningsavfall som er fortørket ved komprimering og homogenisert, slik at man på en enkel måte oppnår at husholdningsavfallet tørkes og bringes til en hovedsakelig anaerob tilstand.

Det anbefales å forvarme husholdningsavfallet ved kontakt med en varm væske før det utsettes for elektromagnetiske vibrasjoner som har en frekvens av 300 MHz - 300 GHz, spesielt 800-2000 MHz. For når det utsettes for elektromagnetiske vibrasjoner som har en frekvens på 300 MHz - 300 GHz finner oppvarming sted i delen av det komprimerte husholdningsavfallet, slik at temperaturen kommer spesielt inne i stykkene av avfallet, øker. Ved forvarming med en varm væske finner oppvarmingen sted fra utsiden mot innsiden. Ved å anvende begge oppvarmingsmetoder, oppnår man at stykkene av husholdningsavfall får en høy uniformtemperatur, som bedrer tørkingen og driver ut oksygenet.

Fortrinnsvis finner forvarmingen sted med den varme som blir generert under komprimeringen av husholdningsavfallet. På denne måte trenges ikke noe ekstra energi for forvarmingen.

Det tørre husholdningsavfall som er brakt til en hovedsakelig anaerob tilstand, føres deretter inn i en pyrolyseovn av vanlig utførelse, hvor den føres gjennom et stort antall rør som er oppvarmet fra utsiden, dvs. ved hjelp av varme gasser eller bestrålingsvarme, mens temperaturen av husholdningsav-fallet, som når magnetron- og/eller ionotronovnene ved ca. 120-200°C, øker til 350-600°C. Ved denne temperaturen dekomponerer de organiske komponentene under dannelse av en gass eller dampstrøm, som slippes ut og kondenseres, og en oljefase som inneholder tyngre karbonholdige komponenter dispergert i oljen.

Ved å la oljefasen sette seg i noen tid, fortrinnsvis minst 12 timer, kan de tunge karbonholdige komponentene fjernes og gjenvinnes som et separat produkt.

Husholdningsavfallet som underkastes behandling ifølge oppfinnelsen kan først, frigjøres fra den uorganiske fasen, slik det vanligvis gjøres.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det imidlertid foretrukket å utføre fortørking og homogenisering ved komprimering, tørking, eventuelt forvarming av det komprimerte husholdningsavfall og pyrolysen på det fullstendige husholdningsavfall som ikke er separert i fraksjoner. Den uorganiske fasen som også undergår de suksessive prosesstrinn, og spesielt metallbestanddelene i husholdningsav-fallet, virker da som varmeledere og bidrar til uniform-oppvarming av husholdningsavfallet. I pyrolysereaktoren tilveiebringer metallene et fast residu, og de keramiske bestanddelene (glass) danner en smelte som når den avkjøles størkner og dekomponerer til en granulær masse. Metallene og den granulære keramiske masse kan lettere fjernes fra residuet i pyrolysereaktoren enn fra den opprinnelige blanding av husholdningsavfall.

Oppfinnelsen vedrører også en apparatur for avhending av husholdningsavfall, som innbefatter en presse for komprimering av husholdningsavfallet til blokker, etterfulgt av en tørker og en pyrolyseovn.

Fortrinnsvis består tørkeren i en slik apparatur av en eller flere magnetron- og/eller ionotronovner, som genererer elektromagnetiske vibrasjoner av 300 MHz - 300 GHz, og spesielt 800-2000 MHz.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for avhending av husholdningsavfall, hvorved husholdningsavfall dehydratiseres og homogeniseres, ved kompresjon ved et trykk på minst 15 MPa, under fjernelse av det separerte vannet og oppløste stoffer, og deretter underkastes pyrolyse under gjenvinning av karbonholdige materialer, metaller og keramiske materialer, karakterisert ved at husholdningsavfallet etter kompresjonen og før pyrolysen tørkes ytterligere, ved at det eksponeres mot elektromagnetiske bølger med en frekvens mellom 300 MHz og 300 GHz i et rom uten lufttilførsel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det komprimerte husholdningsavfallet utsettes for elektromagnetiske bølger av 800-2000 MHz.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det komprimerte husholdningsavfallet føres gjennom to eller flere magnetron— og/eller ionotronovner .

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at husholdningsavfallet som er dehydratisert og homogenisert ved kompresjon oppvarmes før det utsettes for de elektromagnetiske bølgene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at oppvarmingen finner sted ved hjelp av varme som genereres under kompresjonen av avfallet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at varmen overføres ved hjelp av den hydrauliske oljen av pressen som benyttes for kompresjonen.