WO2014086977A1 - Verfahren zur verwertung von reststoffen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a process for the utilization of residues, in particular of waste mixtures.
  • the invention relates to the technical field of treatment processes, in particular to the treatment of organic residues from municipal and commercial emergence including the bamboo industry as well as the residue treatment with the objective of the production of fuels and other valuable materials, such as fertilizer and / or Soil improvers for bamboo production, but also as fuels such as diesel and / or gasoline.
  • Waste management has come into disrepute as the "cause" of landfill gas emissions and leachate containing heavy metals, elaborate treatment measures were necessary both for the removal of pollutants and for thermal treatment and for long-term aftercare, and the acceptance of waste management measures, especially for reasons of cost, continues to decline.
  • deposits of household waste and household waste usually contain not only a high proportion of mineralized fractions, but also metallic and slightly rotten organic fractions (plastics, various fibers, coarse wood constituents, etc.) with more or less high levels of contamination.
  • metallic and slightly rotten organic fractions plastics, various fibers, coarse wood constituents, etc.
  • a reprocessing of old deposits can not be carried out in most cases, if it depends on the permanent securing of the respective deposit location or on the decontamination and reinstallation.
  • Biodegradation treatment with the aim of mineralizing biodegradable waste components by means of aerobic and / or anaerobic treatment steps.
  • the aim is to create a clean, largely wastewater-free and low-emission technology for biowaste utilization with high plant flexibility in terms of quality and quantity of input material, and
  • MCT biological-mechanical waste treatment plants
  • the entire residual waste is fed after value and impurity separation of an MBA and then dumped.
  • the residual waste is separated into a low-calorific fraction and into a high-calorific waste-to-waste incineration plant after incineration and separation.
  • the low-calorific material is treated biologically before landfilling.
  • the residual waste is converted into a plastic-containing light fraction (for thermal utilization including thermal decomposition), into a fraction with predominantly mineral heavy materials (inert material landfill) and biologically in an MBA or through separate thermal utilization (eg pyrolysis) to be used residual waste.
  • the present invention relates to a process for the treatment of residues, characterized in that
  • a first treatment stage in particular having screening, classification, in particular air classification, and Nachmahlung subjected; in which
  • the discharged from the first stage treatment effluent is optionally subjected to a second treatment stage, the second treatment stage includes coarse and fine comminution and sieve classification with the following division by size of the grain fraction and the grain fractions; furthermore
  • sludge-like residues are subjected to an anaerobic biological treatment stage, in particular sludge digestion, whereby
  • the anaerobic biological treatment stage removed discharge material is fed to a post-drying
  • the discharge material removed from the after-drying is optionally mixed with a discharge material of the first treatment stage of the solid residue in a mixer, and - the discharge material taken from the after-drying or, if appropriate, the discharge material removed from the mixer is supplied for thermal utilization.
  • the method according to the present invention is thus based on a method in which cost-increasing effects and environmental damage are avoided by reducing the waste.
  • the biological treatment with degradation of the biogenic components and concomitant reduction of the solid moisture can be carried out.
  • An essential advantage of this method is that, after drying, in particular residual moisture ⁇ ⁇ 10 -12, fine fine grain fractions adhering to the feed material are separated or deposited as carriers of the heavy metal load during the sieving and screening process and optionally fed to an immobilizing treatment can.
  • the fuels can lead to significantly better combustion conditions of the recycling plants than their previous utilization in steam boilers or thermal fission, resulting in a high-grade granulated slag suitable for building purposes and also in a drastic way Contribute to reducing the otherwise required waste incineration capacity, with separate pyrolysis plants for the recovery of individual residue fractions are explicitly included.
  • the other products with dominant mineral shares may, depending on their mineralogical see, chemical and granulometric properties for soil improvement, be used as fertilizers, as a fertilizer carrier or for construction purposes, etc.
  • the start of the process is carried out with the task in the aerobic or anaerobic biological treatment.
  • the solid residues may also be offered as a mixture of several different substances such as household waste with varying biodegradable proportions, residues from agricultural production and residues from processing agricultural and / or forestry products such as bamboo for recycling.
  • an anaerobic biological treatment stage (commonly known as sewage sludge production) in sludge-like feed materials (especially sewage sludges), with the following treatment steps, but not the need for anaerobic waste treatment, except coarse grain and contaminant separation (if not before delivery)
  • Facilities for the treatment and utilization of the methane-containing fermentation gas produced in the digestion during energy production and waste heat utilization for the drying / drying of the (possibly pre-dewatered) digested or sewage sludge and the rotting products installed and operated.
  • the feed streams of the aerobic and the anaerobic utilization line can contain not only conventional household waste and sewage sludge from wastewater treatment but also appropriately treated partial flows with agricultural and / or horticultural production residues.
  • the light fraction made of plastics and plastic should be used in a first treatment stage, at least consisting of the screening, air classification and post-grinding steps not completely rotted biogenic waste) and then added to a mixing stage for mixing with the dried sewage sludge.
  • a compost fraction in the first treatment stage can be separated as a special mineral component.
  • the solid incineration residues resulting from the thermal utilization of the fuel pellets in central plants accrue as finely divided or coarse-pored granules together with or separate from the finely divided residues of the exhaust gas purification in the Ascheaufleung and the subsequent treatment of fine particulate solids prepared so that the economic use of the resulting partial flows, for example, by their integration into processes for the production of horticultural soil and / or filling and leveling compounds for terrain regulations including reclamation measures is possible and account for landfilling of mineral residues largely eliminated can. It is understood that the individual sub-streams to be introduced into the overall system must be treated differently according to their respective material specifics.
  • the fine grain fractions accumulating in a second treatment stage by subsequent reduction and sieving of the coarse mineral fraction are also abandoned.
  • the resulting coarse grain fraction is generally largely free of pollutants and can be used as a building material, eg for road construction.
  • Advantages of such a complex use of the mentioned waste streams are, in addition to the abovementioned waste
  • the opportunities for increasing the organic content of the topsoil layer and stimulating microbial soil life, the supply of plant-available nutrients, the regulation of the soil pH, and the improvement of the site-specific water balance are important in terms of both the environment and the environment.
  • FIG. 1 shows a complex waste treatment technology as an embodiment of the method according to the invention.
  • the one or more abandoned (s) residue (s) 1, which may include about waste are processed in the process stage pre-crushing 2.1 according to their feedstock condition and then according to the known Rotte technology conditions prior to the task on the aerobic Rotten or aerobic biological Treatment 3 by a mixture or mixing stage 2.2 sent, whereby the greatest possible mechanical digestion of the feedstock or the residual materials 1 in the sense of crushing and Auffaesthe materials before mixing is desirable.
  • sludge-like products 4 such as sewage sludge, for example, thickened raw sewage sludge, vermaischbare biowaste such as spoiled fruit, fat waste and residues from the processing of biogenic raw materials together or successively to a mashing stage 5 for producing a uniform in its chemical and physical properties properties addition sludge.
  • the sludge then passes into the sludge digestion 6, which corresponds to an anaerobic biological treatment stage, and is treated there with known methods and equipment anaerobically to obtain the largest possible amount of biogas 6.1.
  • the biogas 6.1 should before the utilization 9, ie before the digestion gas utilization, such as a power generation in a gas engine generator set for useful energy production 9.2, a cleaning, for example, for separation hydrogen sulfide (H 2 S) in a gas treatment 7.
  • the digested sludge 6.2 is fed to the sludge drying or after-drying 8 and then reaches the mixer 12.
  • the sludge drying 8 in turn can be wholly or partly operated with waste heat from the 9.1 Biogasverêt 9.
  • the Austragsgut 3.1 from the aerobic Rotte 3 can be subjected to the task prior to the task in the first processing stage 11 with the intention of a prior additional sanitation of heated with waste heat from the 9 9 9 afterdrying 10, which, for example, known per se drum drying with appropriate cleaning system for Extracting 10.1 and / or underfloor heating for an intermediate storage area would be formed.
  • the first treatment stage 11 should be designed so that with process steps such as single or multi-stage screening and air classification, the light fraction 11.1, such as formed from plastics and not completely rotted biogenic waste, separated and after fine grinding, e.g. in a granulator of a mixing stage for mixing in the mixer 12 with the largely dried sludge 8.1, in particular sewage sludge, are abandoned.
  • the still to be separated in the first stage 11 to be separated relatively fine-grained partial stream 11.2 composted material is kept for mixing with the mineral fine grain fraction 16.1 after the ash treatment or after the second stage 17 processing fine grain fractions 17.1 or corresponding mineral residues, with particles of fine grain content 17.1 in particular in a range dpart ⁇ 0.5-1.0 mm or less than or equal to 1.0 mm, in particular less than or equal to 0.5 mm.
  • the intensive mixing in the mixer 12 of the light fraction 11.1 and the residual moisture of, for example, about 10% dried sludge fraction 8.1 is required to a mixed product 12.1 with moisture contents of about 10% for the production of fuel pellets 13th reproach.
  • the pellet production itself can be carried out by means of per se known machines, such as annular mills or extrusion presses. With regard to pellet dimensions and properties, it is based on the subsequent thermal utilization 14 of the fuel pellets 13. Pellet lengths between 5 and 20 mm are to be measured as the dimension range to be envisaged! named between 5 and 20 mm.
  • Useful energy 14.2 generated in the thermal utilization 14 of the pellets can be used analogously to the useful energy 9.2 from the digester gas utilization 9.
  • a waste gas purification device 15 which is preferably to be designed as a hot gas filter, should be switched on, whose solid outlets, such as fine-grained ash 15.1, together with the coarser combustion residues 14.3 from the thermal pellet recycling 14, are to be fed to the ash processing 16.
  • the hot cleaned exhaust air 15.2 should be used in the sewage sludge drying in the manner already described.
  • the ash treatment 16 following the exhaust gas purification 15 has the task of uniforming the total solid combustion residues which are obtained, for example, by processes known per se and equipment such as grinding the coarse component with an impact mill, screening with a spiral screening machine and subsequent mixing and Moistening of the fractions can be achieved in a drum or paddle mixer. It is quite conceivable that the process steps ash processing 16, separation of the fine grain fraction in the second stage 17 and the treatment of fine-grained solids 18 zT are summarized and as a result of the given material and granulometric conditions corresponding mineral fine grain fraction 18.1 is present.
  • fine-grained external additives 18.2 such as inorganic or organic fertilizer components, such as finely divided composts, carbonate of lime, nitrate and / or phosphate-containing mineral fertilizers, guano-like products, etc.
  • fine-grained external additives 18.2 such as inorganic or organic fertilizer components, such as finely divided composts, carbonate of lime, nitrate and / or phosphate-containing mineral fertilizers, guano-like products, etc.
  • the resulting coarse grain fraction 17.2 with particles of the coarse grain fraction 17.2, in particular in a range d part > 2.0 mm, is generally largely free of pollutants and can be a building material, eg as a pack bearing component of an unbound base layer or aggregate as one of several components are used for a cement or bitumen-bound base course in road construction.
  • FIG. 2 shows in addition to Figure 1, the schematic arrangement of the process stages for the treatment of separately detected biodegradable residues with different components share.
  • the groupage material or rottable biomaterial 1a passes through a coarse material separation 2.0 for the separation of coarse impurities and / or valuable substances 2.3, after which it is fed to pre-shredding 2.1 and can reach intermediate silos 2.1a, depending on the composition of the substance (moisture, density, degree of decomposition, etc.) , Together with returned structure 11.4 the components which are freely selectable in the sense of an optimum material and granulometric composition for the aerobic compost in Mixing Stage 2.2 are mixed, if necessary also moistened, and then the aerobic compost 3 is discarded for biodegradation including the associated sanitization and drying.
  • the discharge material 3.1 from the aerobic compost passes into the required afterburning heated after-drying 10 and is then in the 1st processing stage 11 by the combined application of the known process stages coarse and fine screening, if necessary supplemented by the equally equip- and process-known air classification for separating light (film) components, in part streams such as light fraction 11.1, such as from plastic and Textilantei- len, usually relatively fine-grained partial stream composted sectionrom 11.2 (mineral) material, the feed material 11.3 for the 2nd processing stage and the recycled structural material 11.4 divided.
  • the remaining procedure in the further handling of the residual material components or the products produced from them or to be produced corresponds to the illustration of Figure 1 and can be omitted at this point.
  • FIG. 3 A detailed technical illustration to explain the overall process engineering solution is contained in FIG. 3 with regard to the production of fuel pellets 13 from sewage sludge 4 and / or aerobically pretreated biodegradable residues 1a and the finely divided light fraction 11.1.
  • the digested sludge 6.2 is given up the sludge drying and then comes in a subsystem 8.3 for bunkering and dosing, from which it enters the common mixing plant 12 for the light fraction 11.1 and the dried sewage sludge fraction 8.1. If necessary, the light fraction 11.1 may be subjected to fine comminution 11.5 in the sense of a known defibration and / or post-drying 11.6 before the mixer is added.
  • the mixed product 12.1 12.3 comes to compaction, which can be achieved with the help of known machines such as strand or ring matrices, especially if the input moisture content is ensured with about 10%.
  • the finished fuel pellets 13.1 are in Brennpelletlager 13.2 stored before they are fed to the thermal pellet recycling 14 or the sale to Brennpelletabsatz 13.3.
  • a first treatment stage 11 subsequent to a post-drying 10 for sanitizing and improving the work comprises, in particular, the known process steps of screening, air classification and post-grinding for separating the feed material of this stage into a light fraction 11.1, for example of plastics and not completely rotted organic - Ingene waste, and in mineral constituents such as composted material 11.2 and feed 11.3 for the second processing stage 17.
  • a light fraction 11.1 for example of plastics and not completely rotted organic - Ingene waste
  • mineral constituents such as composted material 11.2 and feed 11.3
  • known per se steps such as coarse and fine comminution and sieve classification a division into fine grain fractions 17.1 and coarse grain fraction 17.2.
  • the drying and sanitation associated with the rotting process can go through.
  • the grouped product la can pass through a coarse material separation 2.0 for rejecting coarse impurities and / or valuable substances 2.3, after which it is fed to pre-comminution 2.1 and, depending on its material properties such as moisture, density, degree of fiberization, inter alia passes into intermediate silos 2.1a then together with recycled structural material 11.4 after Humidification and mixing in the mixing stage 2.2 of the aerobic Rotte 3 to known biological degradation including the associated sanitation and drying to be supplied.
  • the Austragsgut 3.1 from the aerobic Rotte 3 enters the as needed zuzurine heated after-drying 10 and is then by the combined application of the known process steps coarse and fine screening, optionally supplemented by the equally equipment and process side known air classification for separation easier ( Film) components, in part streams such as light fraction (consisting mainly of plastic and paper shares), usually relatively fine-grained partial stream of composted (mineral) material 11.2, the feed material 11.3 for the second processing stage 17 and the recycled structural material 11.4 divided.
  • the pellets are to be used either as fuel in combustion plants known per se, as feedstock of a process engineering likewise known pyrolysis plant for the final production of liquid fuels or as stabilizer material in landscaping:
  • the digested sludge 6.2 is given up the sludge drying 8, then comes in a subsystem 8.3 for bunkering and metering from which it in the joint mixing plant 12 for all potential components la, 8.1, 11.1, 11, wherein individual components such as the light fraction 11.1 et al. before addition to the mixing stage 12 still a fine comminution in the sense of a to undergo known defibration and / or post-drying 11.6.
  • the mixing product 12.1 to be adjusted to an average input moisture content of about 10% comes to compaction 13.
  • mixed substrates 12.1 from compost 11.2, from digested sludges 6.2 and shredded / fiberized organic components la for use as fertilizers in agriculture and forestry including bamboo forests and plantations and / or horticulture or landscaping by continuous or batchwise mixing of components 11.2, 6.2, la are produced.
  • a further advantageous application for the treatment and complete use of organic residues is characterized in that mixed products 18.1 for use as culture and water storage layer or recultivation layer are produced in such a way that a good bulkiness, high organic admixtures, to the planned planting / Planting coordinated nutrient contents, low or permissible pollutant contents and high water storage capacity in the sense of retention capacity for plant-available water with permeability coefficient of k f ⁇ -8
  • BRAM fuel from waste
  • the required sewage sludge pretreatment by anaerobic digestion for 1 million inhabitants in one Anaerobic plant with 300 t / d is to be interpreted as follows (Dimensioning data: Linde KCA GmbH Dresden):
  • a gas flare In addition to the combined heat and power plant, a gas flare, a buffer tank for 2,000 m 3 , the condensate separation and a pressure booster station are provided.
  • the energy content of the biogas to be generated based on a year-round operation with 8,760 h / a, will be 6,537 KW.
  • slaughterhouse waste with TS contents 20% can not be ruled out; Due to their sometimes high fat and nitrogen content, significantly larger energy production quantities are possible without adversely affecting the subsequent agricultural utilization of fermentation or digestion residues compared to current primitive technology.
  • the starting mixture for the anaerobic utilization is to be composed under the aspect of maximum biogas yield (in 1 / kg of organic dry matter), ie materials such as breeze from bamboo processing with 690- ⁇ 800 1 / kg OTS at an OTS degradation of 80- ⁇ 85% and a methane content ⁇ 65 vol .-% are to be regarded as particularly advantageous.
  • a sewage sludge container For the further treatment of digested sludge, a sewage sludge container will be provided.
  • the dewatered digested sludge is treated with equal proportions of finely chopped green waste or max. 10 M.- sawdust or wood chips from inferior bamboo fractions or max. 5 M.- shredded waste paper to adjust a C / N value ⁇ 50 mixed and can then be subjected because of the reliable sanitation of the feed a relatively slow running aerobic rotting with residence time in the rotting stage of about 30 days.
  • a biocompost is provided which (as far as the above-mentioned sludge does not contain unduly high heavy metal loads) can be used for any purposes in agriculture and / or horticulture.
  • sewage sludge drying is applicable if the preconditioned sewage sludge having a dry matter content of about 35% to be brought to dry substance contents of at least 75% can be supplied to the further treatment.
  • the drying is proposed using a proven in practice use Schubleitensesystems.
  • Another possibility of energy supply is the use of excess thermal energy from other processes of sewage sludge utilization, for example, by a powered by means of excess heat floor heating.
  • the system is called designed a conveyor line with a rectangular cross-section and 2 different types arranged therein shearbar rungs.
  • the sewage sludge to be dried is applied to the conveyor line.
  • the movement of the conveyor section results in a rapid, even distribution of the material and in a constant transfer and relocation of the individual particles. These are thereby repeatedly exposed to the solar energy and / or underfloor heating heat and dried.
  • This method achieves a somewhat time-consuming, but energy-saving and very intensive drying, in which dry matter contents of up to 95% can be achieved. Due to the permanent movement in sewage sludge material, this material is not compacted, resulting in a granular, porous end product. An additional energy supply is only necessary for drives of the plant, the energy for drying itself is provided mainly by the greenhouse effect of the building shell. 1.
  • Remedy is possible by adding reusable structural material from hard-to-eradicate biogenic constituents such as shredded and / or chopped wood and / or bamboo chips and shredded tree and shrub cutting material, but also by admixing residues to influence the C / N ratio.
  • rents should be covered with air-permeable foils, in order to limit their natural drying.
  • Optimum rotting results can be achieved if the C / N ratio can be adjusted to values of 20-30 by mixing various components, and a particle size of 10-50 mm, a feedwater content of 50-60, an air pore volume of 30-50, a ventilation rate of 0.6-1.8 m 3 air / kg OTS xd, a beginning srottetemperatur of 55-60 ° C and a pH 6-8 guaranteed.
  • the required K f value is 10 " , and layer thicknesses of a culture and storage layer to be performed are in the range 1.0 m ⁇ d ⁇ 1.5 m.
  • reclamation layer materials that can be produced by waste recycling are:
  • the contents of total nitrogen N, ⁇ 2 0 5 and K 2 O to be set in the mixture must be taken into account, eg NK IV to NK V: 35-50 kg N / ha, 20-40 kg P 2 0 5 / ha and 40-80 kg K 2 0 / ha.
  • the aftertreatment of the abovementioned mixtures by compacting in continuously operating aggregates such as extruder or annular matrix press according to Test Example 3 may also be expedient. In the process, compressive strength values in the range of ⁇ 10-12 N / m 2 are recommended for the compacts to be produced. It should be noted that the above-mentioned mixed substrates from the utilization of residual materials are products with fertilizer properties which are recyclable residues after suitable pretreatment and not waste (otherwise unusable).
  • the products formed in the smoldering are further split.
  • the stable gases hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane are formed from solid carbon and liquid organic compounds.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Reststoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass - feste Reststoffe (1) einer Zerkleinerung mit anschließender Vermischung unterworfen werden und das so erhaltene Austragsgut (3.1) einer aeroben biologischen Behandlung (3) unterworfen wird; wobei - das aus der aeroben biologischen Behandlung (3) ausgetragene Austragsgut (3.1), gegebenenfalls nach einer Nachtrocknung (10), einer ersten Aufbereitungsstufe (11), insbesondere aufweisend Siebung, Klassierung, insbesondere Windsichtung, und Nachmahlung, unterworfen wird; wobei - das aus der ersten Aufbereitungsstufe (11) ausgetragene Austragsgut (11.3) gegebenenfalls einer zweiten Aufbereitungsstufe (17) unterworfen wird, wobei die zweite Aufbereitungsstufe (17) Grob- und Feinzerkleinerung sowie Siebklassierung umfasst mit folgender Aufteilung nach Größe der Kornfraktion; wobei ferner - schlammartige Reststoffe (4) einer anaeroben biologischen Behandlungsstufe (6), insbesondere einer Schlammfaulung, unterworfen werden, wobei - das der anaeroben biologischen Behandlungsstufe (6) entnommene Austragsgut (6.2) einer Nachtrocknung (8) zugeführt wird, wobei - das der Nachtrocknung (8) entnommene Austragsgut (8.1) gegebenenfalls mit einem Austragsgut (11.1) der ersten Aufbereitungsstufe (11) des festen Reststoffs (4) in einem Mischer vermischt wird, und - das der Nachtrocknung (8) entnommene Austragsgut (8.1) oder gegebenenfalls das dem Mischer (7.1) entnommener Austragsgut einer thermischen Verwertung zugeführt wird. Ein derartiges Verfahren kann ein besonders ökonomisches Verwerten von Reststoffen ermöglichen.

Description

VERFAHREN ZUR VERWERTUNG VON RESTSTOFFEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Reststoffen, insbesondere von Abfallmischungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das technische Gebiet der Aufbereitungsverfahren, insbesondere auf die Aufbereitung von organischen Rückständen aus kommunalem und gewerblichem Aufkommen einschließlich der Bambuswirtschaft sowie auf die Rückstandsbehandlung mit der Zielstellung der Gewinnung von Brennstoffen und sonstigen Wertstoffen, wie etwa als Dünge- und/oder Bodenverbesserungsmittel für die Bambusproduktion, aber auch als Kraftstoffe wie Diesel und/oder Benzin.
Ungeordnete Abfallablagerungen ohne Wand- und Bodenabdichtungen gelten als die ältesten bekannten Besiedlungsspuren. Wesentliche Merkmale sind dabei die Vermischung organischer und anorganischer Reste ohne nennenswerte Schadstoffanteile und die weitgehend selbständig verlaufende Mineralisierung des Materials. Müllentsorgungsprobleme der Neuzeit beinhalten neben der klassischen Schwermetallproblematik und den Auswirkungen des sorglosen Umgangs mit vielen chemischen Verbindungen vor allem biologisch nicht oder nur schwer abbaubare synthetische Materialien wie thermo- und/oder duroplastische Kunststoffe, die in beinahe beliebiger Vermischung mit biologisch abbaubaren Stoffen massenhaft anfallen. Das Verbringen sehr komplex zusammengesetzter Reststoffe auf Deponien und deren lange Zeit nicht genügend beachtetes Verhalten als komplexer biochemischer Reaktor haben dazu geführt, dass
- die Abfallwirtschaft als„Verursacher" von Deponiegas-Emissionen und schwermetallhaltigem Sickerwasser in Verruf gekommen ist, aufwendige Behandlungsmaßnahmen sowohl zur Schadstoffentfrachtung als auch zur thermischen Behandlung und zur längerfristigen Nachsorge notwendig wurden und die Akzeptanz abfallwirtschaftlicher Maßnahmen insbesondere aus Kostengründen immer weiter zurückgeht.
Zu berücksichtigen ist, dass Ablagerungen von Hausmüll und hausmüllartigen Gewerbeabfällen in der Regel neben einem hohen Anteil von mineralisierten Fraktionen metallische und wenig verrottete organische Anteile (Kunststoffe, diverse Fasern, grobe Holzbestandteile u.a.m.) mit mehr oder weniger hohen Kontaminationen enthalten. Eine Aufarbeitung von Altablagerungen lässt sich aus Kostengründen in den meisten Fällen nicht durchführen, wenn es auf die dauerhafte Sicherung des jeweiligen Ablagerungsstandortes oder auf die Dekontami- nierung und den Wiedereinbau ankommt.
Ein wesentlich verbessertes Ergebnis ist zu erreichen, wenn die in Deponien enthaltenen Reststoffe ebenso wie der aktuell anfallende Frischmüll zum überwiegenden Teil in Wirtschaftsgüter umgewandelt werden. Dazu bedarf es geeigneter Verfahren und Anlagen, z.B.:
Biologisch-mechanische Reststoffaufbereitung mit der Zielsetzung, biologisch abbaubare Abfallbestandteile durch aerobe und/oder anaerobe Behandlungs schritte zu mine- ralisieren.
Kunststoffabtrennung aus dem komplexen Reststoffgemisch nach Trocknung und mechanischer Reststoffzerkleinerung mit der Zielsetzung, Kunststoffe in sortenreiner oder sortenvermischter Form einer thermischen Behandlung zu unterziehen, um die Aufspaltung der Kunststoffmoleküle zwecks Überführung in die Form flüssiger Kohlenwasserstoffgemische zu erreichen und aus diesem an Hand unterschiedlicher Siedepunkte einzelne unterschiedliche Fraktionen abzutrennen.
Andere Lösungen sehen vor, nach einer aeroben Rotte oder einer technischen Trocknung des gesamten Aufgabematerials die brennbaren Abfallbestandteile abzutrennen und einer speziellen thermischen Verwertungsanlage zuzuführen. Bei jeder heute anzuwendenden Abfallbehandlungsmethode muss man davon ausgehen, dass unabhängig von Getrenntsammlungen wie Altpapier, Altglas, Kunststoffen und Bioabfällen in den einzubringenden Reststoffen alle Abfallkomponenten wie etwa brennbare organische Stoffe, biologisch abbaubare Materialien und mineralische sowie metallische Inert- Bestandteile enthalten sind und außerdem teilweise erhebliche Feuchtigkeitsgehalte einzelner Komponenten ihre thermische Verwertung erschweren. Wesentliche Nachteile aller bisherigen Müllverwertungsverfahren einschließlich der Verbrennung sind die kostenerhöhende Durchschleusung erheblicher Inertstoffmassen und die Notwendigkeit, nach wie vor teure Deponien mit hohem technisch-technologischen Standard hinsichtlich Basisdichtung, Sicker- wassererfassung und -behandlung u.a.m. für die Ablagerung der Verbrennungsrückstände und der nicht energetisch verwertbaren Inertstoffe vorzuhalten. Gleichzeitig muss man bei der gängigen Praxis der Abfallgesamtverbrennung mit relativ niedrigen Heizwerten des Aufgabegutes mit Hu < 9.000 kJ/kg rechnen. Bei reinen Bioabfällen unterscheidet man in Ernte- und Verarbeitungsrückstände aller Art einschließlich der Bambusproduktion und -Verwertung sowie biologisch abbaubare Haushaltsabfälle, meistens auch im Gemisch mit anderem Hausmüll. Bioabfälle sind dadurch gekennzeichnet, dass sie aus ablaufenden biochemischen Reaktionen vor oder während einer gezielten aeroben oder anaeroben Behandlung
- gasförmige und meist geruchsintensive Emissionen,
hoch mit Stoffwechselprodukten belastete Drainagewässer sowie
starke Volumen- und Konsistenzveränderungen
verursachen. Deshalb ist es aus abfall- bzw. immissionsrechtlichen Gründen unzulässig, die großen Mengen organischer Abfälle dem unkontrollierten Selbstzerfall zu überlassen, sie durch unkontrolliertes Abbrennen zu vernichten oder sie gemeinsam mit anderen Abfällen auf Deponien abzulagern. Stattdessen sind beispielsweise in Deutschland geordnete Entsorgungsbahnen vorgegeben, die zu einem erheblichen Anteil durch gesetzliche Vorschriften geregelt sind: Deponierungsver- und Vorbehandlungsgebot organischer, insbesondere kontaminierter Abfälle (Technische Anleitung Siedlungsabfall),
Verfütterungsverbot für organische Reste ohne vorangegangene sichere hygienisieren- de Aufbereitung (Viehverkehrsordnung),
- Zuordnung tierischer Abfälle aus Großküchen und aus der Nahrungsgüterindustrie unter die gesetzlichen Bedingungen des Tierkörperbeseitigungsrechtes,
Deponierungsverbot für unbehandelte Reststoffe (ab 2005).
Im Sinne einer sozial- und umweltverträglichen Auswahl von Verfahren und Technologien zur Bioabfallverwertung ist es erforderlich, dass:
- als wichtigstes Ziel die wirtschaftliche Verwertung und eine zuverlässige Hygienisie- rung komplexer Bioabfälle verfolgt wird,
die Schaffung einer sauberen, weitgehend ab was serfreien und emissionsarmen Technologie zur Bioabfallverwertung bei großer Anlagenflexibilität bezüglich Qualität und Menge des Input-Materials angestrebt wird und
- die Erzeugung von Kompost bzw. von komposthaltigen Produkten und elektrischem Strom sowie optional Prozesswärme als Ziele vorgegeben werden.
Wesentliche Anlässe zu einer verwertungsorientierten Entwicklung der Abfallwirtschaft haben auch die mengenmäßige Erhöhung des Abfallaufkommens, die Entwicklung und Ver- wendung immer neuer Einwegmaterialien wie etwa für Verpackungen u.a.m. sowie die weit verbreitete Wegwerfmentalität geliefert. Durch gezielte Maßnahmen der Abfallreduzierung und des zunehmenden Wertstoffrecyclings versucht man seit geraumer Zeit mit unterschiedlichen Müllbehandlungsverfahren gegenzusteuern.
Für die biologisch-mechanischen Restabfallbehandlungsanlagen (MBA) sind 4 unterschiedli- che Konzepte bekannt:
I. Der gesamte Restabfall wird nach Wert- und Störstoffabtrennung einer MBA zugeführt und anschließend deponiert. IL Der Restabfall wird nach Wert- und Störstoffabtrennung in eine heizwertarme und in eine heizwertreiche zur Müll- Verbrennungsanlage (MVA) kommende Fraktion zerlegt. Das heizwertarme Material wird vor der Deponierung biologisch behandelt.
III. Der Wert- und Störstoffabtrennung folgt die Separierung der Mineral- oder Schwer- Stoffanteile zwecks Verbringung auf eine Inertstoffdeponie. Verbleibende Reststoffe gehen vor der Deponierung durch eine MBA.
IV. Nach der Wert- und Störstoffabtrennung wird der Restabfall in eine kunststoffhaltige Leichtfraktion (zur thermischen Verwertung incl. der thermischen Aufspaltung), in eine Fraktion mit überwiegend mineralischen Schwerstoffen (Inertstoffdeponie) und in biologisch in einer MBA zu behandelnden oder durch gesonderte thermische Verwertung (z.B. Pyrolyse) zu nutzenden Restmüll aufgeteilt.
Ein wesentlicher Nachteil bekannter Verfahrenslösungen zur Abfallbehandlung ist ihre Konzentration auf kommunale und gewerbliche Abfälle mit der dominierenden Absicht zu ihrer Beseitigung. Eine vergleichbare Situation besteht übrigens auch in der Landwirtschaft (innerhalb und außerhalb Europas), wo erst in jüngerer Zeit durch Extremsubventionierungen eine Wende bezüglich der energetischen Verwertung z.B. für Strohüberschüsse in Deutschland erreicht worden ist. Ebenso kann man den Menschen ein meist nur gering ausgeprägtes Um- weltbewusstsein bestätigen, die aus Bequemlichkeit oder zur vermeintlichen Kosteneinspa- rang in der auf stoffliche und/oder energetische Verwertung ausgerichteten Abfallwirtschaft Bioabfälle wie z.B. Stroh, Baum- und Strauchschnittmaterial, Rückstände aus der Zuckerund Stärkeindustrie sowie der Bambusverwertung unkontrolliert abbrennen oder verrotten lassen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verwerten von Reststoffen zu schaffen, welches insbesondere Vorteile bezüglich der Ökonomie und der Anwendungsbreite aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Weiteren beschriebenen Ausgestaltungen und Merkmale können beliebig kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Reststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass
feste Reststoffe einer Zerkleinerung mit anschließender Vermischung unterworfen werden und das so erhaltene Austragsgut einer aeroben biologischen Behandlung unterworfen wird; wobei
das aus der aeroben biologischen Behandlung ausgetragene Austragsgut, gegebenenfalls nach einer Nachtrocknung, einer ersten Aufbereitungs stufe, insbesondere aufweisend Siebung, Klassierung, insbesondere Windsichtung, und Nachmahlung, unterworfen wird; wobei
- das aus der ersten Aufbereitungs stufe ausgetragene Austragsgut gegebenenfalls einer zweiten Aufbereitungsstufe unterworfen wird, wobei die zweite Aufbereitungs stufe umfasst Grob- und Feinzerkleinerung sowie Siebklassierung mit folgender Aufteilung nach Größe der Kornfraktion und die Kornfraktionen; wobei ferner
schlammartige Reststoffe einer anaeroben biologischen Behandlungsstufe, insbeson- dere einer Schlammfaulung, unterworfen werden, wobei
das der anaeroben biologischen Behandlungs stufe entnommene Austragsgut einer Nachtrocknung zugeführt wird,
das der Nachtrocknung entnommene Austragsgut gegebenenfalls mit einem Austragsgut der ersten Aufbereitungsstufe des festen Reststoffs in einem Mischer vermischt wird, und - das der Nachtrocknung entnommene Austragsgut oder gegebenenfalls das dem Mischer entnommener Austragsgut einer thermischen Verwertung zugeführt wird.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung basiert somit auf einem Verfahren, bei dem Kostenerhöhungseffekte und Umweltbeeinträchtigungen vermieden werden, indem die Abfäl- le zerkleinert, überwiegend durch Trocknung hygienisiert, danach mittels Siebung und Sichtung selektiert und in verwertbare Produkte aufgliedert werden. Anstelle der gelegentlich praktizierten technischen Trocknung kann auch die biologische Behandlung mit Abbau der biogenen Anteile und damit einhergehender Reduzierung der Feststoff-Feuchte durchgeführt werden. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass nach der Trocknung insbesondere auf Restfeuchten φ < 10 -^ 12 am Aufgabegut anhaftende mineralische Fein- kornfraktionen als Träger der Schwermetallbelastung während des Sieb- und Sichtungsprozesses abgetrennt bzw. abgeschieden und ggf. einer immobilisierenden Behandlung zugeführt werden können.
Dabei können neben der thermischen Verwertung der im Abfallaufbereitungsprozeß abzutrennenden brennbaren Fraktion auch weitere biologisch und/oder thermisch zu verwertende Reststoffe umfassen. Es wird ermöglicht unter Verwendung des bei der Restmüllentsorgung eingesammelten feuchten Mehrstoffgemisches (z.B. Wassergehalt > 35 , unterer Heizwert < 8.000-9.000 kJ/kg und Aschegehalt von 30-35 %) gemeinsam mit Reststoffen aus der Abwasserreinigung, aus der Landwirtschaft und dem Gartenbau sowie der Lebensmittelindustrie und ggf. aus anderen Bereichen sowohl hochwertige Brennstoffe als auch andere wirtschaftlich verwertbare Produkte aus Reststoffen herzustellen. Die Brennstoffe können mit Heizwerten Hu > 15.000 kJ/kg und niedrigen Aschegehalten zu wesentlich besseren Ausbrandbedingungen der Verwertungsanlagen als der bisherige Rohmüll bei ihrer thermischen Verwertung in Dampfkesseln oder bei der thermischen Spaltung führen, eine hochwertige granulierte für Bauzwecke verwendbare Schlacke ergeben und außerdem zu einer drastischen Reduzierung bei der sonst erforderlichen Müllverbrennungskapazität beitragen, wobei separate Pyrolyse-Anlagen zur Verwertung einzelner Reststoff-Fraktionen ausdrücklich eingeschlossen werden. Die sonstigen Produkte mit dominierenden mineralischen Anteilen können je nach ihren mineralogi- sehen, chemischen und granulometrischen Eigenschaften zur Bodenverbesserung, als Düngemittel, als Düngemittelträger oder für Bauzwecke u.a.m. einsetzbar sein.
Erfindungsgemäß ist hierbei bei dem vorbeschriebenen Verfahren vorgesehen, dass bei festen Reststoffen nach ihrer vergleichmäßigenden Vorzerkleinerung und Mischung der Verfahrensbeginn mit der Aufgabe in die aerobe oder anaerobe biologische Behandlung erfolgt. Die festen Reststoffe können auch als Gemisch mehrerer unterschiedlicher Stoffe wie Hausmüll mit wechselnden biologisch abbaubaren Anteilen, von Rückständen aus der landwirtschaftlichen Grundproduktion und von Rückständen aus der Verarbeitung land- und/oder forstwirtschaftli- eher Produkte wie Bambus zur Verwertung angedient werden. Parallel zur Feststoffverarbeitung wird bei schlammartigen Aufgabematerialien (insbesondere bei Klärschlämmen) unter weitgehendem Wegfall der für eine anaerobe Abfallbehandlung nicht erforderlichen Vorbehandlungsstufen außer Grobkorn- und Störstoffabscheidung (sofern diese nicht vor Anlieferung erfolgt) eine anaerobe biologische Behandlungsstufe (landläufig als Klärschlammfau- lung) mit den nachfolgenden Einrichtungen für die Aufbereitung und Verwertung des in der Faulung erzeugten methanhaltigen Faulgases bei Energieerzeugung und Abwärmenutzung für die Trocknung/Nachtrocknung des (ggf. vorentwässerten) Faul- oder Klärschlammes und der Rotteprodukte installiert und betrieben. Ausdrücklich bleibt vorbehalten, dass die Aufgabegutströme der aeroben und der anaeroben Verwertungslinie neben konventionellem Hausmüll und Klärschlamm aus der Abwasserreinigung auch entsprechend aufbereitete Teilströme mit landwirtschaftlichen und/oder gartenbaulichen Produktions-Rückständen beinhalten können. Im Anschluss an die aus Hygienisie- rungsgründen und zur weiteren Verbesserung der Aufbereitbarkeit (Absiebung der minerali- sehen Feinkornfraktion) erforderliche Nachtrocknung der Rotteprodukte soll in einer 1. Aufbereitungsstufe, mindestens bestehend aus den Verfahrensschritten Siebung, Windsichtung und Nachmahlung) die Leichtfraktion (aus Kunststoffen und nicht vollständig verrotteten bio- genen Abfällen) abgetrennt und dann einer Mischstufe für das Vermischen mit dem weitge- hend getrockneten Klärschlamm aufgegeben werden. Aus dem Mischprodukt können mit an sich bekannten Maschinen wie Ringmatrizen- oder Strangpressen unter Beachtung des für die Festigkeit der bei der Kompaktierung entstehenden Produkte entscheidenden Feuchtegehaltes gepresste Formkörper hergestellt werden, die zur thermischen Verwertung in konventionellen zur energetischen Verwertung von stückiger Steinkohle oder vergleichbaren Energierohstoffen ausgelegten Feuerungsanlagen wie Industriefeuerungen, Kraftwerke mit Rostfeuerung, Zentralheizungskessel, Gasgeneratoren u.a.m. geeignet sind. Außerdem kann in Abhängigkeit von der Aufgabegutzusammensetzung der aeroben Rotte als spezielle mineralische Komponente eine Kompostfraktion in der 1. Aufbereitungsstufe abgetrennt werden.
Die bei der thermischen Verwertung der Brennpellets in zentralen Anlagen entstehenden festen Verbrennungsrückstände fallen je nach Prozessführung als feinteilige oder grobporige Schmelzgranulate an und werden in Abhängigkeit von ihrem Gehalt an wasserlöslichen Schwermetallen und sonstigen Schadstoffen gemeinsam mit oder getrennt von den feinteili- gen Rückständen der Abgasreinigung in der Ascheaufbereitung und der nachfolgenden Behandlung feinkörniger Feststoffanteile so aufbereitet, dass die wirtschaftliche Verwendung der entstehenden Teilströme beispielsweise durch ihre Einbindung in Prozesse zur Herstellung von gärtnerischen Erden und/oder Auffüll- und Ausgleichsmassen für Geländeregulierungen einschließlich Rekultivierungsmaßnahmen möglich wird und die Deponierung auch von mineralischen Reststoffen weitestgehend entfallen kann. Dabei versteht sich, dass die einzelnen in das Gesamtsystem einzubringenden Teilströme entsprechend ihrer jeweiligen stofflichen Spezifik unterschiedlich behandelt werden müssen.
In den Gesamtprozess werden auch die in einer zweiten Aufbereitungs stufe durch Nachzer- kleinerung und Siebung der grobstückigen mineralischen Fraktion anfallenden Feinkornanteile aufgegeben. Die entstehende Grobkornfraktion ist in der Regel weitgehend frei Schadstoffen und kann als Baumaterial, z.B. für den Straßenbau verwendet werden. Vorteile einer solchen komplexen Nutzung der erwähnten Reststoffteilströme sind neben den o.g. abfallwirt- schaftlichen und umweltseitigen Aspekten vor allem die Möglichkeiten zur Erhöhung organischer Anteile in der Oberbodenschicht und zur Anregung des mikrobiellen Bodenlebens, die Zuführung pflanzenverfügbarer Nährstoffe, die Regulierung des Boden-pH-Wertes und die Verbesserung des standortbezogenen Wasserhaushaltes .
Die nachfolgenden Figuren sollen die Erfindung näher erläutern, ohne dass die Erfindung durch die Figuren beschränkt werden soll:
Figur 1 zeigt eine komplexe Abfallbehandlungstechnologie als Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Verfahrens. Der oder die aufzugebende (n) Reststoff(e) 1, welche etwa Abfall umfassen können, werden in der Prozessstufe Vorzerkleinerung 2.1 entsprechend ihrer rohstofflichen Beschaffenheit aufbereitet und dann entsprechend der an sich bekannten Rotte- Technologiebedingungen vor der Aufgabe auf die aerobe Rotte beziehungsweise aerobe biologische Behandlung 3 durch eine Mischung beziehungsweise Mischstufe 2.2 geschickt, wo- bei ein möglichst weitgehender mechanischer Aufschluß des Aufgabegutes beziehungsweise der Reststoffe 1 im Sinne von Zerquetschen und Auffasern der Materialien vor dem Mischen anzustreben ist.
Parallel dazu werden schlammartige Produkte 4, wie etwa Klärschlamm, beispielsweise ein- gedickter Rohklärschlamm, vermaischbare Bioabfälle wie verdorbene Früchte, Fettabfälle und Rückstände aus der Verarbeitung biogener Rohstoffe gemeinsam oder nacheinander einer Maischstufe 5 zur Herstellung eines in seinen chemischen und physikalischen Stoffeigenschaften vergleichmäßigten Aufgabeschlammes zugeführt. Der Aufgabeschlamm gelangt anschließend in die Schlammfaulung 6, welche einer anaeroben biologischen Behandlungs stufe entspricht, und wird dort mit an sich bekannten Verfahren und Ausrüstungen anaerob zur Gewinnung einer möglichst großen Biogasmenge 6.1 behandelt. Das Biogas 6.1 sollte vor der Verwertung 9, also vor der Faulgasverwertung, wie etwa einer Verstromung in einem Gasmotor-Generatorsatz zur Nutzenergiegewinnung 9.2, einer Reinigung beispielsweise zur Abtren- nung von Schwefelwasserstoff (H2S) in einer Gasaufbereitung 7 unterzogen werden. Der aus- gefaulte Schlamm 6.2 wird der Schlammtrocknung beziehungsweise Nachtrocknung 8 zugeführt und gelangt anschließend zum Mischer 12. Die Schlammtrocknung 8 ihrerseits kann ganz oder teilweise mit Abwärme 9.1 aus der Biogasverwertung 9 betrieben werden.
Das Austragsgut 3.1 aus der aeroben Rotte 3 kann vor der Aufgabe in die erste Aufbereitungsstufe 11 mit der Absicht einer vorherigen zusätzlichen Hygienisierung einer mit Abwärme 9.1 aus der Biogasverwertung 9 beheizten Nachtrocknung 10 unterzogen werden, die beispielsweise als an sich bekannte Trommeltrocknung mit entsprechender Reinigungsanlage für die Abluft 10.1 und/oder Fußbodenheizung für eine Zwischenlagerfläche auszubilden wären.
Die erste Aufbereitungs stufe 11 soll so ausgelegt werden, dass mit Verfahrens schritten wie ein- oder mehrstufige Siebung und Windsichtung die Leichtfraktion 11.1, etwa ausgebildet aus Kunststoffen und nicht vollständig verrotteten biogenen Abfällen, abgetrennt und nach erfolgter Feinmahlung, z.B. in einer Schneidmühle einer Mischstufe für das Vermischen im Mischer 12 mit dem weitgehend getrockneter Schlamm 8.1, insbesondere Klärschlamm, aufgegeben werden. Der weiterhin in der ersten Aufbereitungs stufe 11 abzutrennende relativ feinkörnige Teilstrom 11.2 aus kompostiertem Material wird vorgehalten zur Vermischung mit der mineralischen Feinkornfraktion 16.1 nach der Ascheaufbereitung bzw. den nach der zweiten Aufbereitungs stufe 17 anfallenden Feinkornanteilen 17.1 beziehungsweise entsprechenden mineralischen Reststoffen, mit Partikeln des Feinkornanteils 17.1 insbesondere in einem Bereich dpart < 0,5 - 1,0 mm beziehungsweise kleiner oder gleich 1,0mm, insbesondere kleiner oder gleich 0,5mm.
Die intensive Mischung in dem Mischer 12 der Leichtfraktion 11.1 und der auf Restfeuchten von beispielsweise ca. 10 % getrockneten Schlammfraktion 8.1 ist erforderlich, um ein Mischprodukt 12.1 mit Feuchtegehalten von ca. 10 % für die Herstellung von Brennpellets 13 vorzuhalten. Die Pelletherstellung selbst kann mit an sich bekannten Maschinen wie Ringma- tritzen- oder Strangpressen erfolgen. Sie richtet sich bezüglich Pelletabmessungen und - eigenschaften nach der anschließenden thermischen Verwertung 14 der Brennpellets 13. Als anzustrebender Abmessungsbereich werden Pelletlängen zwischen 5 und 20 mm bei Pellet- durchmessen! zwischen 5 und 20 mm benannt.
Bei der thermischen Verwertung 14 der Pellets erzeugte Nutzenergie 14.2 kann analog der Nutzenergie 9.2 aus der Faulgasverwertung 9 eingesetzt werden. Vor der Nutzung der Abwärme 14.1 sollte noch eine vorzugsweise als Heißgasfilter auszulegende Abgasreinigung 15 eingeschaltet werden, deren feste Abgänge wie feinkörnige Asche 15.1 zusammen mit den gröberen Verbrennungsrückständen 14.3 aus der thermischen Pelletverwertung 14 der Ascheaufbereitung 16 zuzuführen sind. Die heiße gereinigte Abluft 15.2 soll bei der Klärschlammtrocknung in der bereits beschriebenen Art und Weise eingesetzt werden. Die auf die Abgasreinigung 15 folgende Ascheaufbereitung 16 hat die Aufgabe, die insgesamt anfallen- den festen Verbrennungsrückstände zu vergleichmäßigen, was man z.B. durch an sich bekannte Verfahrens schritte und Ausrüstungen wie Nachmahlung der grobteiligen Komponente mit einer Prallmühle, Siebung mit einer Spiralsiebmaschine sowie anschließende Mischung und Befeuchtung der Fraktionen in einem Trommel- oder Paddelmischer erreichen kann. Dabei ist durchaus auch vorstellbar, dass die Verfahrens schritte Ascheaufbereitung 16, Ab- trennung der Feinkornfraktion in der zweiten Aufbereitungsstufe 17 und die Behandlung feinkörniger Feststoffanteile 18 z.T. zusammengefasst werden und als Ergebnis eine den vorzugebenden stofflichen und granulometrischen Bedingungen entsprechende mineralische Feinkornfraktion 18.1 vorliegt. Durch die Zugabe und Einmischung feinkörniger externer Zuschläge 18.2 wie anorganischer oder organischer Düngerkomponenten, wie etwa feinteilige Komposte, kohlensaurer Kalk, nitrat- und/oder phosphathaltige Mineraldünger, guanoartige Produkte u.a.m., bestehen Möglichkeiten einer komplexen Nutzung der Reststoffteilströme. Man sichert neben der Berücksichtigung der o.g. abfallwirtschaftlichen und umweltseitigen Aspekte vor allem die Möglichkeiten zur Erhöhung organischer Anteile in der Oberboden- Schicht und zur Anregung des mikrobiellen Bodenlebens, die Zuführung pflanzenverfügbarer Nährstoffe, die Regulierung des pH-Wertes im Boden und die Verbesserung des standortbezogenen Wasserhaushaltes. Zur Erreichung der vollständigen Verwertbarkeit des verfahrensgemäß behandelten Materials ist die Nachzerkleinerung und Siebung der grobstückigen mineralischen Fraktion in der zweiten Aufbereitungsstufe 17 unverzichtbar. Die dabei entstehende Grobkornfraktion 17.2 mit Partikeln der Grobkornfraktion 17.2 insbesondere in einem Bereich dPart > 2,0 mm ist in der Regel weitgehend frei von Schadstoffen und kann als Baumaterial, z.B. als Packlager Be- standteil einer ungebundenen Tragschicht sein oder als Zuschlagstoff als eine von mehreren Komponenten für eine mit Zement oder Bitumen gebundene Tragschicht beim Straßenbau verwendet werden.
Besondere Effekte hinsichtlich der Kostenentlastung für die Abfallwirtschaft treten ein, wenn eine integrierte Verfahrensvariante zur Verarbeitung von Frischmüll zum Einsatz gebracht wird. Sie ist in Figur 2 als Bestandteil der Gesamttechnologie so dargestellt, dass mindestens die organische Mischfraktion aus anfangs vorhandenem Leichtfraktion 11.1 beziehungsweise Aufgabegut und rottbarem Biomaterial la, wie etwa nicht fasrige Stärke- und Hemizellulose- bestandteile aus der stofflichen Verwertung nachwachsender Faserrohstoffe wie Bambus, beziehungsweise biologisch noch nicht behandelte Bestandteile, einen biologischen Abbau- prozess, z.B. als aerobe Rotte 3 mit dem Ziel der weitgehenden Mineralisierung incl. der mit dem Rottevorgang verbundenen Trocknung und Hygienisierung durchlaufen kann. Figur 2 zeigt ergänzend zu Figur 1 die schematische Anordnung der Verfahrens stufen zur Aufbereitung von separat erfassten biologisch abbaubaren Reststoffen mit unterschiedlichen Bestand- teilen. Das Sammelgut beziehungsweise rottbare Biomaterial la passiert eine Grobgutabtren- nung 2.0 zur Aussonderung grobstückiger Stör- und/oder Wertstoffe 2.3, danach wird es der Vorzerkleinerung 2.1 zugeführt und kann je nach Stoffbeschaffenheit (Feuchte, Dichte, Zerfa- serungsgrad u.a.m.) in Zwischensilos 2.1a gelangen. Gemeinsam mit rückgeführtem Struk- turmaterial 11.4 werden die im Sinne einer optimalen stofflichen und granulometrischen Zusammensetzung frei wählbaren Komponenten für die aerobe Rotte in der Mischstufe 2.2 gemischt, gegebenenfalls auch befeuchtet und dann der aeroben Rotte 3 zum biologischen Abbau incl. der damit verbundenen Hygienisierung und Trocknung aufgegeben. Das Austrags- gut 3.1 aus der aeroben Rotte gelangt in die bedarf s weise zuzuschaltende beheizte Nachtrocknung 10 und wird dann in der 1. Aufbereitungsstufe 11 durch die kombinierte Anwendung der an sich bekannten Verfahrensstufen Grob- und Feinsiebung, ggf. ergänzt durch die ebenso ausrüstungs- und Verfahrens seitig bekannte Windsichtung zur Abtrennung leichter (Folien-) Bestandteile, in Teilströme wie Leichtfraktion 11.1, wie etwa aus Kunststoff- und Papierantei- len, meist relativ feinkörnigen Teilstrom kompostierten Teilsrom 11.2 (mineralischen) Materials, das Aufgabegut 11.3 für die 2. Aufbereitungsstufe und das rückzuführende Strukturmaterial 11.4 aufgeteilt. Die übrige Verfahrensweise beim weiteren Umgang mit den Reststoffbestandteilen bzw. den aus ihnen hergestellten oder herzustellenden Produkten entspricht der Darstellung aus Figur 1 und kann an dieser Stelle entfallen.
Eine technologische Detaildarstellung zur Erläuterung der verfahrenstechnischen Gesamtlösung ist in Bild 3 bezüglich der Herstellung von Brennpellets 13 aus Klärschlamm 4 und/oder aerob vorbehandelten biologisch abbaubaren Reststoffen la und der feinteiligen Leichtfraktion 11.1 enthalten. Der ausgefaulte Schlamm 6.2 wird der Schlammtrocknung aufgegeben und kommt anschließend in ein Teilsystem 8.3 zur Bunkerung und Dosierung, aus dem es in die gemeinsame Mischanlage 12 für die Leichtfraktion 11.1 und die getrocknete Klärschlammfraktion 8.1 gelangt. Die Leichtfraktion 11.1 kann im Bedarfsfall vor der Mischerzugabe noch einer Feinzerkleinerung 11.5 im Sinne einer an sich bekannten Zerfaserung und/oder Nachtrocknung 11.6 unterzogen werden. Nach der Mischung 12 kommt das Mischprodukt 12.1 zur Kompaktierung 12.3, die mit Hilfe an sich bekannter Maschinen wie Strang- oder Ringmatritzenpressen erreicht werden kann, wenn insbesondere der Eingangsfeuchtegehalt mit ca. 10 % sichergestellt wird. Die fertigen Brennpellets 13.1 werden im Brennpelletlager 13.2 zwischengelagert, bevor sie der thermischen Pelletverwertung 14 oder dem Verkauf zum Brennpelletabsatz 13.3 zugeführt werden.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Zusammenfassungen sind im Folgenden angege- ben.
Bevorzugt kann bei festen Reststoffen 1, gegebenenfalls auch als Gemisch mehrerer unterschiedlicher Stoffe, wie Hausmüll mit wechselnden biologisch abbaubaren Anteilen, von Rückständen aus der landwirtschaftlichen Grundproduktion und/oder von Rückständen aus der Verarbeitung land- und/oder forstwirtschaftlicher Produkte einschließlich Bambus, nach Grobgutabtrennung 2.0 vergleichmäßigender Vorzerkleinerung 2.1 und Mischung 2.2 die Aufgabe in die aerobe biologische Behandlung 3 erfolgen, während schlammartige Aufgabematerialien 4 nach Grobkorn- und Störstoffabscheidung 2.3 sowie Vergleichmäßigung 5 in eine anaerobe biologische Behandlungs stufe 6 aufzugeben sind. Dabei ist vorbehalten, dass die Aufgabegutströme der aeroben 3 und der anaeroben Verwertungslinie 6 neben konventionellem Hausmüll 1 und Klärschlamm 4 auch entsprechend aufbereitete Teilströme mit landwirtschaftlichen und/oder gartenbaulichen Reststoffen 1 beinhalten können. Eine anschließend an eine Nachtrocknung 10 zur Hygienisierung und zur Verbesserung der Arbeit erfolgende erste Aufbereitungsstufe 11 umfasst insbesondere die an sich bekannten Verfahrens- schritte Siebung, Windsichtung und Nachmahlung zur Trennung des Aufgabematerials dieser Stufe in eine Leichtfraktion 11.1, etwa aus Kunststoffen und nicht vollständig verrotteten bio- genen Abfällen, und in mineralische Bestandteile wie kompostiertes Material 11.2 und Aufgabegut 11.3 für die zweite Aufbereitungsstufe 17. In dieser erfolgt mit an sich bekannten Verfahrens schritten wie Grob- und Feinzerkleinerung sowie Siebklassierung eine Aufteilung in Feinkornanteile 17.1 und Grobkornfraktion 17.2. Parallel dazu kann während in einer Mischstufe 12 unter Verwendung des in der mit unterschiedlichen an sich bekannten Verfahren und Ausrüstungen für die Schlammfaulung 6 erzeugten Biogases 6.1 in der Klärschlammtrocknung 8 getrockneter ausgefaulter Schlamm 6.2 gemeinsam mit der Leichtfraktion 11.1 im Mischer 12 vermischt und dann als Aufgabegut 12.1 für an sich bekannte Maschinen wie Ringmatritzen- oder Strangpressen zur Herstellung von lagerfähigen Pellets 13 eingesetzt wird, die ihrerseits bei der thermischen Verwertung 14 zur Entstehung von feinkörnigen 15.1 in der Abgasreinigung 15 anfallenden Verbrennungsrückständen und von grobkörnigen 14.3 in der Ascheaufbereitung 16 durch an sich bekannte Verfahrens stufen wie z.B. Siebprallmahlung aufzubereitenden Verbrennungsrückständen führen und schon in der Ascheaufbereitung 16 und/oder danach als mineralische Feinkornfraktion 16.1 gemeinsam mit feinkörnigen externen Zuschlägen 18.2 in der Prozessstufe Behandlung feinkörniger Feststoffanteile 18 unter Zugabe von in Abhängigkeit des Einsatzzweckes der herzustellenden mineralischen Feinkorn- fraktion 18.1 frei wählbaren Feinkornanteilen 17.1 und/oder kompostiertem Material 11.2 in der Feinkornmischung 18 für die Verwendung als gärtnerischen Erden und/oder Rekultivierungsmaßnahmen möglich wird, die mineralische Grobkornfraktion 17.2 baustofflich zu nutzen ist und die Deponierung auch von (mineralischen) Reststoffen 1 weitestgehend entfallen kann.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass mindestens die organische Mischfraktion aus anfangs vorhandenem Leichtgut 11.1 und rottbarem Biomaterial la einen biologischen Abbauprozeß, z.B. als aerobe Rotte 3 mit von der stofflichen Beschaffenheit der Einsatzmaterialien abhängigem und vorher durch Komponentenzumischung und -aufbereitung einstellbaren optimale Parameter, wie beispielsweise und nicht auf diese beschränkt das C/N- Verhältnis = 20 - 30, Partikelgröße = 10 - 50 mm, Aufgabewassergehalt ~ 50 - 60 , Luftporenvolumen ~ 30 - 50 , Belüftungsrate = 0,6 - 1,8 m3 Luft/kg OTS x d, Anfangsrottetemperatur = 55 - 60 °C und pH-Wert « 6 τ 8, mit dem Ziel der weitgehenden Mineralisierung incl. der mit dem Rottevorgang verbundenen Trocknung und Hygienisierung durchlaufen kann. Dabei kann vorberei- tend das Sammelgut la eine Grobgutabtrennung 2.0 zur Aussonderung grobstückiger Stör- und/oder Wertstoffe 2.3 passieren, wonach es der Vorzerkleinerung 2.1 zugeführt wird und je nach seiner stofflichen Beschaffenheit wie Feuchte, Dichte, Zerfaserungsgrad u.a. in Zwischensilos 2.1a gelangt, um dann gemeinsam mit rückgeführtem Strukturmaterial 11.4 nach Befeuchtung und Mischung in der Mischstufe 2.2 der aeroben Rotte 3 zum an sich bekannten biologischen Abbau incl. der damit verbundenen Hygienisierung und Trocknung zugeführt zu werden. Das Austragsgut 3.1 aus der aeroben Rotte 3 gelangt in die bedarfsweise zuzuschaltende beheizte Nachtrocknung 10 und wird danach durch die kombinierte Anwendung der an sich bekannten Verfahrensstufen Grob- und Feinsiebung, ggf. ergänzt durch die ebenso ausrüstungs- und Verfahrens seitig bekannte Windsichtung zur Abtrennung leichter (Folien-) Bestandteile, in Teilströme wie Leichtfraktion (überwiegend aus Kunststoff- und Papieranteilen bestehend), meist relativ feinkörnigen Teilstrom kompostierten (mineralischen) Materials 11.2, das Aufgabegut 11.3 für die 2. Aufbereitung s stufe 17 und das rückzuführende Struktur- material 11.4 aufgeteilt.
Es kann weiterhin besonders vorteilhaft sein, dass die Herstellung von Pellets aus ausgefaul- ten Schlämmen 6.2 und/oder aerob vorbehandelten biologisch abbaubaren Reststoffen la, der feinteiligen Leichtfraktion 11.1 und/oder zerfaserten organischen Reststoffen 11.7 aus der landwirtschaftlichen und/oder gärtnerischen Produktion wie folgt vorzubereiten und durchzuführen ist. Dabei sollen die Pellets entweder als Brennmaterial in an sich bekannten Feuerungsanlagen, als Aufgabegut einer verfahrenstechnisch ebenso bekannten Pyrolyseanlage zur letztendlichen Herstellung von flüssigen Energieträgern oder als Stabilisierungsmaterial im Landschaftsbau zum Einsatz kommen: Der ausgefaulte Schlamm 6.2 wird der Schlammtrock- nung 8 aufgegeben, kommt anschließend in ein Teilsystem 8.3 zur Bunkerung und Dosierung, aus dem es in die gemeinsame Mischanlage 12 für alle potentiellen Komponenten la, 8.1, 11.1, 11, wobei einzelne Komponenten wie die Leichtfraktion 11.1 u.a. vor der Zugabe in die Mischstufe 12 noch einer Feinzerkleinerung im Sinne einer an sich bekannten Zerfaserung und/oder Nachtrocknung 11.6 durchlaufen sollen. Nach der Mischung 12 kommt das auf ei- nen mittleren Eingangsfeuchtegehalt mit ca. 10 % einzustellende Mischprodukt 12.1 zur Kompaktierung 13. Als Anwendung kann es besonders vorteilhaft sein, dass Mischsubstrate 12.1 aus Komposten 11.2, von ausgefaulten Schlämmen 6.2 und zerkleinerten/zerfaserten organischen Bestandteilen la zum Einsatz als Düngemittel in Land- und Forstwirtschaft einschließlich Bambuswäldern und -plantagen und/oder im Gartenbau oder für den Landschaftsbau durch kontinuierli- ches oder satzweises Mischen der Komponenten 11.2, 6.2, la hergestellt werden. Dabei kann unter Beachtung der am Ausbringeort der Mischsubstrate 12.1 benötigten spezifischen Mengen an xkg N/ha, ykg P2Os/ha und zkg K20/ha in Mengenanteilen von jeweils < 10 % biologisch noch nicht behandelte Reststoffe la wie zerfaserter Baum- und/oder Strauchschnitt, feingehäckseltes Stroh und Bambus sowie ggfs. auf gemahlene lufttrockene stickstoffhaltige organische Substanzen dem aus Schlämmen 4, 6.2 hergestellten Kompost vor dem Ausbringen auf damit zu düngende Flächen zudosiert und mit ihm intensiv vermischt werden, um entweder als rieselfähiger und sofort wirksamer Dünger auf die damit zu versorgenden Flächen ausgebracht oder zur Erzielung von Düngemittel-Depotwirkungen mit einer Nachbehandlung der o.g. Mischungen durch Verpressen in an sich bekannten kontinuierlich arbeiten- den Aggregaten wie Strangpresse oder Ringmatritzenpresse unter Beachtung anzustrebender Granulat-Druckfestigkeitswerte < 10-12 N/m2 granuliert zu werden.
Als Anwendung kann es weiterhin besonders vorteilhaft sein, dass zur Herstellung von bodenverbessernden begrünungsfähigen Substraten für den Landschaftsbau unter Verwendung ausgefaulter Schlämme 6.2 und/oder verschiedener z.T. mineralischer Komponenten wie 8.1, 11.2, 16.1, 17.1, 17.2, 18.1, 18.2 aus der Verwertung von biologisch abbaubaren Reststoffen 1, la mit unterschiedlichen Mischungskomponenten zum Zweck der Kultivierung von Rohböden sowie zur Rekultivierung/Renaturierung von unbewachsenen Sandflächen, Halden und Deponien, aber auch Begrünung von stark geneigten Böschungen, Lärmschutzwällen, Mittel- und -Endstreifen von Fahrbahnen, wobei unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten zu unterscheiden sind wie:
Direkteinsatz vom reinem ausgefaulten und entwässerten Schlamm 6.2 als bodenverbesserndes Düngemittel, Herstellung eines sofort verwertbaren Mischproduktes aus unterschiedlichen Anteilen Schlamm 6.2 und verschiedenen Komponenten wie 8.1 , 1 1.2, 16. 1 , 17. 1 , 17.2, 18.1 , 18.2,
Herstellung eines Kompostes 3.1 ,
- Herstellung eines Gemisches aus Kompost 3.1 und verschiedenen (mineralischen)
Komponenten wie 8. 1 , 1 1.2, 16.1 , 17. 1 , 17.2, 18. 1 , 18.2.
Eine weitere vorteilhafte Anwendung zur Aufbereitung und vollständigen Verwendung organischer Reststoffe ist dadurch gekennzeichnet, dass verfahrensgemäße Mischprodukte 18. 1 zum Einsatz als Kultur- und Wasserspeicherschicht oder Rekultivierungsschicht so hergestellt werden, dass eine gute Schüttfähigkeit, hohe organische Beimengungen, auf die geplante Be- grünung/Bepflanzung abgestimmte Nährstoffgehalte, geringe bzw. zulässige Schadstoffgehalte und hohes Wasserspeichervermögen im Sinne von Rückhalte vermögen für pflanzenver- fügbares Wasser mit Durchlässigkeitsbeiwert von kf < -8
10" m/s bei Schichtdicken 1 ,0 m < d < 1 ,5 m erreicht werden und dass dazu entweder hydraulisch aktive Filteraschen aus Kohlekraftwerken in Mengenanteilen < 15 % mit ausgefaulten Schlämmen 6.2 zu„erdstoffähnli- chen Materialien" vermischt oder beliebige Mischungen von ausgefaulten Schlämmen 6.2 und Kompost 1 1.2 für den Direkteinbau auf den zu düngenden Flächen hergestellt werden. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele weiter beschrieben, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
1. Auslegungsbeispiel:
Ausgefaulter Klärschlamm (TSEingang ~ 25 %) soll nach Trocknung (TSxrock.-Gehalt > 85 - 90 %) als Brennstoffkomponente in einer Verbundlösung mit der thermischen Verwertung der BRAM-Fraktion (BRAM = Brennstoff aus Müll) eingesetzt werden. Dabei ist von einwohnerbezogenem Aufkommen > 60- 90 g TS/EW x d im Klärschlamm auszugehen. Die erforderliche Klärschlammvorbehandlung durch anaerobe Faulung für 1 Mio Einwohner in einer Anaerob-Anlage mit 300 t/d ist wie folgt auszulegen (Dimensionierungsangaben: Linde KCA GmbH Dresden):
Bau einer in 2 Linien ausgeführten Anlage mit mesophilen Gärreaktoren (Verweilzeit des auf TS = 12 % mit Faulwasser angemaischten Aufgabegutes = 18- 20 d).
Gasseitig sind neben dem Blockheizkraftwerk eine Gasfackel, ein Pufferbehälter für 2.000 m3, die Kondensatabscheidung sowie eine Druckerhöhungsstation vorgesehen.
Folgende Ergebnisse sind zu erwarten:
Unter Berücksichtigung der Vermarktungserlöse für Elektroenergie und Wärme erhält man eine Nettokostenbelastung von ca. 2€/t Input.
Der Energieinhalt des zu erzeugenden Biogases, bezogen auf einen Ganzjahresbetrieb mit 8.760 h/a, wird 6.537 KW betragen.
Unter Beachtung von Umwandlungsverlusten, Anlagenwirkungsgraden und Anlageneigenbedarf erhält man folgende Energiearten und Energiemengen:
Elektroenergie: 2.000 KW,
Wärmeenergie: 3.100 3.200 KW.
2. Auslegungsbeispiel:
Die umweltfreundliche Verwertung von biogenen Abfällen aus der Verarbeitung landwirtschaftlicher und gartenbaulicher Produkte kann nach der Vermaischung auf gleiche Weise wie im 1. Auslegungsbeispiel erfolgen. Dabei sind z.B. Schlachthofabfälle mit TS-Gehalten = 20 % durchaus nicht auszuschließen; wegen ihres z.T. hohen Fett- und Stickstoffgehaltes sind erheblich größere Energieerzeugungsmengen möglich, ohne dass die anschließende landwirtschaftliche Verwertung der Vergärungs- oder Faulungsrückstände gegenüber der aktuellen Primitivtechnologie beeinträchtigt wird. Die Ausgangsmischung für die anaerobe Verwertung soll unter dem Aspekt größtmöglicher Biogasausbeute (in 1/kg Organische Trockensubstanz) zusammengesetzt werden, d.h. Materialien wie Dickschlempe aus der Bambusverarbeitung mit 690-^800 1/kg OTS bei einem OTS-Abbaugrad von 80-^85 % und einem Methangehalt < 65 Vol.-% sind als besonders vorteilhaft anzusehen.
3. Auslegungsbeispiel:
Für die Weiterbehandlung von ausgefaulten Schlämmen wird eine Klärschlammcontainerrotte vorgesehen. Der Input ist auf TS = 35- 40 % zu entwässern. Der entwässerte Faulschlamm wird mit gleichen Mengenanteilen feingehäckseltem Grünschnitt oder max. 10 M.- Sägespänen bzw. Hackschnitzeln aus minderwertigen Bambusfraktionen oder max. 5 M.- zerfasertem Altpapier zur Einstellung eines C/N- Wertes < 50 gemischt und kann dann wegen der zuverlässigen Hygienisierung des Aufgabegutes einer relativ langsam verlaufenden aeroben Rotte mit Verweildauer in der Rottestufe von ca. 30 Tagen unterzogen werden. Nach dem Rottevorgang wird ein Biokompost bereitgestellt, der (soweit der o.g. Schlamm keine unzulässig hohen Schwermetallfrachten enthält) für beliebige Zwecke in der Landwirtschaft und/oder im Gartenbau einsetzbar ist.
4. Auslegungsbeispiel:
Anstelle der Klärschlammkompostierung nach der anaeroben Behandlung ist die Klärschlammtrocknung anwendbar, wenn der auf Trockensubstanzgehalte von mindestens 75 % zu bringende vorkonditionierte Klärschlamm mit einer Trockensubstanz von ca. 35 % der weiteren Behandlung zugeführt werden kann. Als eine besonders leicht nachzuvollziehende Klärschlammtrocknungsmethode wird die Trocknung mit Hilfe eines im Praxiseinsatz erprobten Schubleiterfördersystems vorgeschlagen. Durch Ausnutzung des Gewächshausprinzipes wird dem auf der Förderstrecke befindlichen Klärschlamm thermische Energie zur Trocknung zugeführt. Sicherzustellen ist eine ständige Luftbewegung über dem durch den Förderer stetig umgelagerten Trocknungsgut. Die bei der Trocknung entstehenden Brüden werden mit einem Gebläse abgesaugt. Eine weitere Möglichkeit der Energiezufuhr besteht in der Nutzung überschüssiger thermischer Energien aus anderen Prozessen der Klärschlammverwertung, z.B. durch eine mit Hilfe von Überschußwärme betriebene Fußbodenheizung. Das System ist als eine Förderstrecke mit einem rechteckigem Querschnitt und 2 verschiedenen darin angeordneten Arten von Schubleitersprossen konzipiert.
Der zu trocknende Klärschlamm wird auf die Förderstrecke aufgebracht. Durch die Bewe- gung der Förderstrecke kommt es zu einer raschen, gleichmäßigen Verteilung des Materials sowie zu einer ständigen Ver- und Umlagerung der einzelnen Partikel. Diese werden dadurch immer wieder der über Sonnenenergie und/oder Fußbodenheizung zugeführten Wärme ausgesetzt und so getrocknet. Man erreicht mit dieser Methode eine etwas zeitaufwendige, dafür aber energiesparende und sehr intensive Trocknung, bei der Trockensubstanzgehalte bis zu 95 % erreicht werden können. Durch die permanente Bewegung im Klärschlammmaterial wird dieses nicht verdichtet, und es entsteht ein körniges, poröses Endprodukt. Eine zusätzliche Energiezufuhr ist nur für Antriebe der Anlage notwendig, die Energie zur Trocknung selbst wird überwiegend durch den Gewächshauseffekt der Bauhülle bereitgestellt. 1. Anwendungsbeispiel:
Man rechnet bei Bioabfällen aus kommunalem und Haushaltsaufkommen mit einem kompostierbaren Anteil von > 40 % aus getrennter Erfassung. Zu Reduzierung des Restes von bis zu 60 % sollte auf eine möglichst weitgehende Separaterfassung und Verwertung orientiert werden, weil sonst im Sinne der Hygienisierung der Abfallströme sehr große vorbereitende Auf- Wendungen wie die biologisch-mechanische Behandlung des gesamten Hausmüll-Inputs erforderlich sind, um die zur stofflichen und/oder thermischen Verwertung abzutrennenden Leichtbestandteile des klassischen Hausmülls auch weitgehend und gefahrlos für die damit befaßten Menschen abtrennen zu können. Ansonsten gelten die gleichen technischtechnologischen Kriterien wie bei der Kompostierung biogener Reststoffe. Als günstig zu betreiben gelten Systeme, bei denen zerkleinerte Pflanzenabfälle wie Stroh, Bambushackschnitzel oder entsprechend aufbereitete Verarbeitungsrückstände der Nahrungsgüterwirtschaft in gleichen Mengenanteilen wie der Biomüll eingesetzt werden. Dabei hat man zu berücksichtigen, daß Bioabfälle mit einem H20-Gehalt < 85 % kaum freies Wasser enthalten, der ausgewiesene Wasseranteil liegt fast ausschließlich als Zell- und Kapillaranteil vor und erfordert die Zerfaserung des gesamten organischen Aufgabegutes z.B. mit an sich bekannten Siebraspeln, Rotor-, Hammer-, Prall-, Messer- oder Schneckenmühlen. Häufig anzutreffende Klagen, Kompostierungsversuche mit Biomüll wären wegen ungünstiger C:N- Verhältnisse gescheitert, sind fachlich nicht immer berechtigt. Die Ursachen für schlechte Kompostierungsergebnisse liegen häufig in falschen Betriebsparametern wie ungenügender Feuchtesteuerung in der Rotte und nicht ausreichender Rottebelüftung wegen zu wenig und/oder ungleichmäßig in der Rottemischung verteiltem Strukturmaterial. Abhilfe ist möglich durch Zugabe von mehrfach verwendbarem Strukturmaterial aus schwer rottbaren biogenen Bestandteilen wie zerfasertes und/oder gehäckseltes Holz und/oder Bambushackschnitzel sowie zerkleinertes Baum- und Strauchschnittmaterial, aber auch durch Zumischung von Reststoffen zur Beeinflussung des C/N-Verhältnisses. Außerdem sind die aufgesetzten Mieten mit luftdurchlässigen Folien abzudecken, um auf diese Weise ihre natürliche Aus- trocknung stark einzuschränken. Optimale Rotteergebnisse sind zu erreichen, wenn das C/N- Verhältnis durch Mischung verschiedener Komponenten auf Werte von 20-30 einstellbar ist sowie eine Partikelgröße von 10-50 mm, ein Auf gabewas sergehalt von 50-60 , ein Luftporenvolumen von 30-50 , eine Belüftungsrate von 0,6-1,8 m3 Luft/kg OTS x d, eine Anfang srottetemperatur von 55-60 °C und ein pH- Wert 6-8 gewährleistet sind.
Das sehr unterschiedliche C/N- Verhältnis verschiedener organischer Reststoffe, die als potentielle Zumischstoffe für die aerobe Verwertung von Biomüll (mit C/N = 25) in Frage kommen, liegt in folgenden Bereichen: Tierexkremente = 7-12, für Dickschlempe aus der Bambusaufbereitung sowie aus der Zucker- und/oder Stärkeproduktion 8-9, für Grasschnitt = 20-25, für Blattgrünmassen = 50-60, für Weizenstroh = 70-80, für Sägemehl = 400-500 und für Papier > 1.000. Im Falle der Mitverwertung von Stroh und/oder Bambusverarbeitungsrückständen sowie Festmist aus der Hühnerhaltung (25 % Trockenkot, 75 % Strohhäcksel) bei der Rotte könnte man folgende Anteile einstellen, um einen günstigen C/N- Wert für die rela- tiv langsam ablaufende aerobe Rotte mit C/N ~ 30 zu erhalten: 65 M.- Bioabfälle, je 15 M.- % Bambusverarbeitungsrückstände und Festmist sowie 5 M.- Stroh. Besonders zu beachten sind Reststoffe mit einem engen C/N- Verhältnis von 3-15. Sie können sich innerhalb von Stunden durch Selbsterhitzung auf 70-75 °C aufheizen, wobei hohe Stickstoffverluste als umweltschädigendes gasförmiges Ammoniak auftreten.
2. Anwendungsbeispiel:
Herstellung und Verwendung von boden verbessernden begrünungsfähigen Substraten für den Landschaftsbau unter Verwendung ausgefaulter Schlämme und/oder verschiedener mineralischer Komponenten aus der Verwertung von biologisch abbaubaren Reststoffen mit unterschiedlichen Mischungskomponenten zum Zweck der Kultivierung von Rohböden sowie zur Rekultivierung bzw. Renaturierung von unbewachsenen Sandflächen, Halden und Deponien, aber auch Begrünung von stark geneigten Böschungen, Lärmschutzwällen, Fahrbahnmittel- und -endstreifen. Dabei müssen folgende Möglichkeiten der landschaftsbaulichen Verwertung solcher in Verbindung mit der Verwertung ausgefaulter Schlämme herstellbaren Substrate unterschieden werden:
Direkteinsatz vom reinem ausgefaulten und entwässerten Schlamm als bodenverbesserndes Düngemittel,
Herstellung eines sofort verwertbaren Mischproduktes,
Herstellung eines Kompostes,
Bildung eines Gemisches aus Kompost und Bodenmischprodukt.
Vor der Herstellung der unterschiedlichen Substrate hat man zu prüfen, welcher konkret mögliche Einsatz erfolgen wird. Hierzu wird unterschieden:
- Einsatz als Kultur- und Wasserspeicherschicht,
Baustoffliche Verwendung zur Herstellung von Ausgleichsflächen einschließlich einer Böschungssicherung, Einsatz als Dichtungsmaterial mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von kf < 10 ~ m/s.
Zu beachten sind weiterhin, dass bei der Einsatzentscheidung die Beeinflussbarkeit der Schwermetall-Löslichkeit durch den pH- Wert eine sehr wichtige Rolle spielt. Z.B. kann für Zn die Löslichkeit durch pH- Wert-Erhöhung von > 10 mg/1 (bei pH < 6) auf Werte < 10 mg/1 (bei pH > 8) sowie bei Cd von Löslichkeitswerten >10 mg/1 (bei pH = 7) auf Werte < 10 mg/1 (bei pH > 11 ) reduziert werden. Für die Herstellung von Material für Rekultivierung s schichten ist neben seiner Schüttfähigkeit insbesondere von Bedeutung, dass ein Material mit hohen organischen Beimengungen, auf die geplante Begrünung bzw. Bepflanzung abgestimmten Nährstoffgehalten, geringen bzw. zulässigen Schadstoffgehalten und hohem Wasserspeichervermögen (Rückhaltevermögen für pflanzenverfügbares Wasser) zum Einsatz kommt. Gefordert sind gute Schüttfähigkeit des Materials, hohe organische Beimengungen, auf die geplante Begrünung/B epflanzung abgestimmte Nährstoffgehalte, geringe bzw. zulässige Schadstoffgehalte und hohes Wasserspeichervermögen (Rückhaltevermögen für pflanzenverfügbares Wasser). Als Kf - Wert wird 10 " gefordert. Auszuführende Schichtdicken einer Kultur- und Speicherschicht liegen im Bereich 1,0 m < d < 1,5 m.
Beispiele von durch Reststoffverwertung herstellbaren Rekultivierungsschichtmaterialien sind:
Die Herstellung von Rekultivierungsschichten mit Komposten aus ausgefaulten Schlämmen oder der Komposteinsatz zur Walddüngung (z.B. mit bis zu 800 m3/ha nach Versuchen in hessischen Wäldern) sind beinahe uneingeschränkt möglich und haben zu einer deutlichen Verbesserung/Vergrößerung der Biomasseproduktion gegenüber unbehandelten Flächen geführt. Mischung mit hydraulisch aktiven Filteraschen aus Kohlekraftwerken mit ausge- faulten Schlämmen. Dabei erfolgt bei diesen als„erdstoffähnliche Materialien" zu bezeichnenden Gemischen neben der Immobilisierung von Schwermetallen auch eine Inertisierung der organischen Substanz (insbesondere der Mikroflora).
3. Anwendungsbeispiel:
Herstellung und Verwendung von Mischsubstraten aus Komposten von ausgefaulten Schlämmen und zerkleinerten/zerfaserten organischen Bestandteilen zum Einsatz als Düngemittel in der Landwirtschaft einschließlich der plantagenmäßigen Bambusproduktion und/oder den Gartenbau oder für den Landschaftsbau. Dabei sind in Mengenanteilen von jeweils < 10 % biologisch noch nicht behandelte Reststoffe wie zerfaserter Baum- und/oder Strauchschnitt, feingehäckseltes Stroh und/oder für die werkstoffliche Verwertung aussortierter Bambus sowie ggfs. anderen Zumischanteilen mit dem aus Schlämmen hergestellten Kompost vor dem Ausbringen auf damit zu düngende Flächen zu vermischen.
Bei der Festlegung der o.g. Zumischanteile an der Mischung müssen in Abhängigkeit der mit dem Mischsubstrat zu versorgenden Böden und ihrer Nutzungsklasse (NK) die in der Mischung einzustellenden Gehalte an Gesamtstickstoff N, an Ρ205 und K20 beachtet werden, z.B. bei NK IV bis NK V: 35-50 kg N/ha, 20-40 kg P205/ha und 40-80 kg K20/ha. Für die Erzielung von Düngemittel-Depotwirkungen kann auch die Nachbehandlung der o.g. Mischungen durch Verdichten in kontinuierlich arbeitenden Aggregaten wie Strangpresse oder Ringmatritzenpresse entsprechend Erprobungsbeispiel 3 sinnvoll sein. Dabei sind für die herzustellenden Presslinge Druckfestigkeitswerte im Bereich < 10-12 N/m2 zu empfehlen. Zu beachten ist, dass es sich bei den vorgenannten Mischsubstraten aus der Reststoffverwertung um Produkte mit Düngemitteleigenschaften aus auch für sich verwertbaren Reststoffen nach geeigneter Vorbehandlung und nicht um (sonst unverwertbare) Abfälle handelt.
4. Anwendungsbeispiel: Zur Verwertung von in einem Verfahrensschritt nach Bild 1 abgetrennter sortierter oder unsortierter Kunststoffreste (mit großer Abbaudauer unter für den Anlagenstandort gegebenen Umweltbedingungen) ist neben der„Verwendung" als Bodenauflockerungsmittel ihr Abbau durch eine thermische Zersetzung (unter Ausschluss von Sauerstoff) vorzusehen. Reaktions- produkte sind Gase und gasförmige Kohlenwasserstoffe sowie ein fester, koksähnlicher Rückstand. Der Pyrolyse- oder Entgasungsprozess läuft in drei hintereinander folgenden Phasen ab: Trocknung, Verschwelung und Gasbildung mit anschließender fraktionierter Destillation zur Aufspaltung des Pyrolysegasgemisches. Im Temperaturbereich bis 370 K verdampft das physikalisch gebundene Wasser. Dieser Vorgang benötigt mit 2.250 kJ/kg Wasser viel Energie. Daher ist es zweckmäßig, für einzelne Zumischkomponenten Pressen oder Trocknungsaggregate vorzuschalten, wenn Eingangsmaterialien mit unterschiedlicher Aufgabefeuchte, insbesondere sehr hoher Feuchte, wie Klärschlamm oder Gülle, im Reaktor zu behandeln sind.
Bei 570 bis 770 K findet die Verschwelung statt. Seitengruppen höhermolekularer organischer Substanzen, wie Zellulose, Eiweiße, Fette und Kunststoffe, werden abgespalten, makromolekulare Gerüststrukturen werden in Gase, flüssige organische Verbindungen und festen Kohlenstoff abgebaut.
In der Gasbildungsphase oberhalb 770 K werden die bei der Verschwelung gebildeten Produkte weiter aufgespalten. Dabei entstehen aus festem Kohlenstoff und flüssigen organischen Verbindungen die stabil bleibenden Gase Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan.
Bei der Pyrolyse von Hausmüll und anderen kohlenwasserstoffhaltigen Abfällen wie Reste thermoplastischer Kunststoffe werden Öle, teils auch mit Sauerstoffgehalt erzeugt, die letztlich nur als Energieträger dienen können. Dabei ist zu entscheiden, ob die in einem komple- xen Aufbereitungsprozess von Abfallstoffen anfallenden Kunststoffanteile das wirtschaftliche Betreiben einer eigenen Pyrolyseanlage erlauben oder ob man einen Dienstleister damit beauftragt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung von Reststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass
- feste Reststoffe (1) einer Zerkleinerung mit anschließender Vermischung unterworfen werden und das so erhaltene Austragsgut (3.1) einer aeroben biologischen Behandlung (3) unterworfen wird; wobei
das aus der aeroben biologischen Behandlung (3) ausgetragene Austragsgut (3.1), gegebenenfalls nach einer Nachtrocknung (10), einer ersten Aufbereitungs stufe (11), insbeson- dere aufweisend Siebung, Klassierung, insbesondere Windsichtung, und Nachmahlung, unterworfen wird; wobei
das aus der ersten Aufbereitungs stufe (11) ausgetragene Austragsgut (11.3) gegebenenfalls einer zweiten Aufbereitungsstufe (17) unterworfen wird, wobei die zweite Aufbereitungsstufe (17) Grob- und Feinzerkleinerung sowie Siebklassierung umfasst mit folgender Aufteilung nach Größe der Kornfraktion; wobei ferner
schlammartige Reststoffe (4) einer anaeroben biologischen Behandlungs stufe (6), insbesondere einer Schlammfaulung, unterworfen werden, wobei
das der anaeroben biologischen Behandlungs stufe (6) entnommene Austragsgut (6.2) einer Nachtrocknung (8) zugeführt wird, wobei
- das der Nachtrocknung (8) entnommene Austragsgut (8.1) gegebenenfalls mit einem Austragsgut (11.1) der ersten Aufbereitungsstufe (11) des festen Reststoffs (4) in einem Mischer vermischt wird, und
das der Nachtrocknung (8) entnommene Austragsgut (8.1) oder gegebenenfalls das dem Mischer (7.1) entnommener Austragsgut einer thermischen Verwertung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der zweiten Aufbereitungsstufe (17) entnommene Fraktion (17.2) in ein Baumaterial verarbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der zweiten Aufbereitungsstufe (17) entnommene Fraktion (17.1) in ein Düngemittel verarbeitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine insbesondere organische in der ersten Aufbereitungs stufe ausgebildet Leichtfraktion (11.1) und das der Nachtrocknung (8) entnommene Austragsgut (8.1) in einem Mischer (12) vermischt werden, gegebenenfalls getrocknet werden und in thermisch verwertbare Produkte, wie insbesondere Pellets, verarbeitet werden.
5. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Herstellen eines Düngemittels.
6. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Herstellen eines Baumaterials.
7. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Herstellen eines Düngemittels.
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