DE19640473A1 - Verfahren zur Verwertung von Restmüll - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von Restmüll, insbesondere von
Siedlungsabfällen.
Es ist bekannt, den Restmüll mittels mechanisch-biologischer oder thermischer
Behandlung aufzubereiten. Das Ziel der mechanisch-biologischen Aufbereitung des
Restmülls ist es, durch das Abtrennen von verwertbaren Anteilen und direkt
ablagerbaren Inertstoffen sowie biologischen Abbau organischer Inhaltsstoffe,
Komposte oder Sekundärbrennstoffe zu erzeugen und damit die Deponiebelastung
wesentlich zu verringern.
Bekannt sind Rotteverfahren, bei denen die biologisch abbaubaren organischen
Abfallinhaltsstoffe aerob abgebaut werden. Man unterscheidet "Low Tech"- und "High
Tech"-Verfahren, je nachdem, ob die Rotte offen oder geschlossen durchgeführt wird.
Durch geschlossene Verfahren kann die Rottezeit erheblich verkürzt werden. Weiter
bekannt sind Vergärungsverfahren, bei denen ein anaerober Abbau der organischen
Materialien erfolgt. Bei der für Abfallinhaltsstoffe allein interessierenden Methangärung
wird Biogas gebildet, das energetisch genutzt werden kann. Man unterscheidet Flüssig-
und Feststoffverfahren.
Einigkeit besteht darin, daß keines der bekannten Verfahren zur mechanisch
biologischen Abfallbehandlung die Forderung der am 1. Juni 1993 in Kraft getretenen
"Dritten Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz" (TASi) bezüglich einem
maximalen Glühverlust von 5% erfüllen kann.
Es ist weiterhin bekannt, der mechanisch-biologischen Abfallbehandlung eine
naßoxidative Nachbehandlung anzuschließen, um so den verbleibenden Restmüll, der
einer thermischen Verwertung zuzuführen ist, wesentlich zu reduzieren (Kionka,
UmweltMagazin, Vogel Verlag Würzburg, 1996, Heft 7/8, Seite 38).
Die thermische Abfallverwertung erfolgt in der Regel in den Stufen Trocknung,
Entgasung, Schwelung (Pyrolyse), Vergasung, Verbrennung, wobei je nach Zielstellung
des Verfahrens nicht alle Stufen durchlaufen werden müssen. Moderne Verfahren sind
die Verbrennung in der Wirbelschicht sowie Kombinationsverfahren aus Pyrolyse und
Hochtemperaturverbrennung oder Pyrolyse und Flugstromvergasung oder Pyrolyse und
Hochtemperaturvergasung. Die Behandlungstemperatur liegt in der Regel zwischen
1000°C und 2000°C. Mit den Verfahren der thermischen Abfallverwertung gelingt
es, die Forderungen der TASi bezüglich eines Glühverlustes von kleiner als 5% zu
erfüllen. Jedoch sind diese Verfahren deutlich kostenaufwendiger als die mechanisch
biologischen. Der Energieverbrauch für die Verfahrensführung liegt in der Regel bei bis
zu 80% und mehr der im Müll nutzbaren Energie. Verschiedene Verfahren der
thermischen Abfallverwertung besitzen eine geringe Akzeptanz in der Öffentlichkeit.
Es ist auch in Erwägung gezogen worden, mechanisch-biologische Verfahren der
Restmüllbehandlung mit thermischen zu kombinieren. Doch wird dieser Weg allgemein
verworfen, weil er gegenüber der thermischen Verwertung als nicht vorteilhaft
angesehen wird (J. Bohlmann, AJ 6/96, S. 20-22 ).
Diskutiert worden sind auch folgende Kombinationen:
- - Der Restmüll wird mechanisch getrennt, die heizwertarme Fraktion wird biologisch behandelt und abgelagert, die heizwertreiche Fraktion wird parallel thermisch behandelt oder
- - der Restmüll wird mechanisch getrennt, die heizwertarme Fraktion wird biologisch behandelt und anschließend gemeinsam mit der heizwertreichen Fraktion thermisch behandelt (Th. Saure u. a., Müllmagazin 3/1996, S. 61-66).
Allen diesen Varianten einschließlich der Verwertungsvorschläge für
Sekundärbrennstoff aus Müll ist gemeinsam, daß sie eine thermische Behandlung mit
Sauerstoffüberschuß vorsehen, also eine Verbrennung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verwertung von Restmüll zu schaffen,
daß die Aufbereitung des Restmülls mit geringem energetischem, logistischem,
apparativen und Nachsorge-Aufwand bei Einhaltung der Forderungen der TASi
ermöglicht, bei möglichst niedrigen Temperaturen arbeitet und kostengünstiger als die
bekannten Verfahren ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Es ist besonders vorteilhaft, in einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsstufe
zunächst den Wassergehalt auf kleiner als 25% abzusenken und mineralische und
metallische Stoffe sowie Plaste und toxische Inhaltsstoffe abzutrennen und danach
den Restmüll in feuchter Atmosphäre bei Temperaturen um 600°C bei einem
stöchiometrischen Sauerstoff-Unterschuß solange zu vergasen, bis der
Kohlenstoffgehalt des Restproduktes kleiner als 3%, bezogen auf die Trockensubstanz,
beträgt.
Es ist weiterhin vorteilhaft, das bei der Vergasung anfallende Gasgemisch einer
Wasserwäsche zu unterwerfen und es energetisch oder stoffwirtschaftlich zu nutzen.
Es ist besonders vorteilhaft, dem Restmüll gegebenenfalls Klärschlamm zuzusetzen.
Die Vorteile der Kombination aus mechanisch-biologischer Restmüllaufbereitung mit
einer Vergasung in feuchter Atmosphäre bei niedrigen Temperaturen bestehen
insbesondere im Anfall eines hohen Anteiles verwertbarer, das heißt nicht zu
deponierender Inhaltsstoffe, einer hohen Energieausbeute und in der Erfüllung der
Forderungen der TASi bezüglich des Glühverlustes kleiner als 5%. Die Realisierung
des Verfahrens ermöglicht eine wesentliche Senkung des apparativen Aufwandes
sowohl hinsichtlich des eigentlichen Vergasungsverfahrens als auch der Reinigung der
emittierten Gase.
Die Erfindung soll an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:
Ein unsortierter Hausmüll mit einer Bruttozusammensetzung von 48 Masse-% Wasser,
27 Ma-% organisch gebundenem Kohlenstoff, 24 Ma-% Asche und Metalle sowie
einem Stickstoffgehalt zwischen 0,6 und 1 Ma-% wurde einer 75stündigen
Intensivrotte in einer sich langsam drehenden Stahltrommel unter Luftströmung
unterworfen. Dabei erwärmte sich die Masse auf 65°C. Nach dieser Behandlung und
der mechanischen bzw. magnetischen Abscheidung von Wert-, Stör- und Hartstoffen
sowie einer 300stündigen Nachrotte war ein Masseverlust von 44% eingetreten. Das
erhaltene Produkt hatte einen Wassergehalt von 19 Ma-%, der Gehalt an organisch
gebundenen Kohlenstoff betrug 44%, der mineralische Anteil 36 Ma-% und der
Stickstoffgehalt ca. 1%. Dieses Produkt wurde kontinuierlich einem Schachtvergaser
eingegeben und durch die Menge eines gleichmäßig zugeführten Luftstromes die
Vergasungstemperatur im Bereich von 600 bis 650°C gehalten. Das den Vergaser
verlassende Rohgas hatte eine Temperatur von 500°C und durchströmte einen Zyklon
zur Nachabscheidung feiner Feststoffteilchen, bevor es in einem Wärmeübertrager
abgekühlt wurde. Die Gasreinigung erfolgte in einem Zentrifugalwäscher durch
intensive Durchmischung mit Wasser. In dieser Verfahrensstufe werden auch feinste
Asche- und Kohlepartikel aus dem Gas entfernt. Das Gas hatte bei 50°C folgende
Zusammensetzung (in Vol.-%):
| N₂ | |
| 47,3 | |
| H₂ | 8,6 |
| CO | 13,6 |
| CO₂ | 11,9 |
| CH₄ | 5,4 |
| H₂O | 12,7 |
| O₂ | 0,4 |
Der Rest entfällt auf höhere Alkane C₂-C₆ und Verunreinigungen. Die häufigsten
dieser Verunreinigungen sind:
| Cl (als HCl) | |
| 12 mg/m³ N | |
| F (als HF) | < 0,2 mg/m³ N |
| S (als H₂S) | 100 mg/m³ N |
| Teerkondensate | 82 mg/m³ N |
| Staubgehalt | 10 mg/m³ N |
Eine genaue Gasanalyse, die außer den bereits aufgeführten Verbindungen
polychlorierte Dioxine und Furane, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe,
Stickoxide, Cyanide und Ammoniak sowie die Elemente Quecksilber, Cadmium,
Phosphor, Bor, Arsen, Chrom, Kupfer, Zink, Zinn umfaßte, ergab, daß die
Schadstoffgehalte den Anforderungen der 17. BlmSchV entsprachen. Das erzeugte
Schwachgae ist geeignet zum Betreiben eines Gasmotors zur Stromerzeugung.
Die aus dem Vergaser ausgetragene Asche hatte einen Anteil von weniger als 3 Ma.-%
organisch gebundenem Kohlenstoff.
Einem Restmüll, dessen Organikanteil bei nur 12 Ma-% lag, wurde Klärschlamm mit
einem Trockensubstanzanteil von 20% zugesetzt. Das Gemisch hatte eine
Bruttozusammensetzung von 51 Ma-% Wasser, 23 Ma-% organisch gebundenem
Kohlenstoff, 26 Ma-% mineralische Bestandteile einschließlich Metalle und
0,5% Stickstoff. Es wurde in analoger Weise wie in Beispiel 1 beschrieben biologisch
mechanisch vorbehandelt, wodurch ein Masseverlust von 48,5% eintrat. Das
Zwischenprodukt hatte eine Zusammensetzung von 17 Ma-% Wasser, 39 Ma-%
organisch gebundenem Kohlenstoff, 43 Ma-% Mineralstoffe und 1 Ma-% Stickstoff. Es
wurde wie ebenfalls in Beispiel 1 beschrieben vergast. Durch die zugeführte Luft
wurde die Temperatur auf 650-700°C eingestellt. Das entstandene Schwachgas
wurde wie in Beispiel 1 beschrieben nachbehandelt und hatte nach Trocknung folgende
Zusammensetzung (in Vol.-%):
| N₂ | |
| 55,9 | |
| H₂ | 7,7 |
| CO | 16,4 |
| CO₂ | 14,1 |
| CH₄ | 3,9 |
| C₂H₆ | 1,4 |
| O₂ | 0,5 |
Der Rest entfällt wiederum auf höhere Alkane C₃-C₆ und Verunreinigungen. Insgesamt
wurden wiederum die Forderungen der 17. BlmSchl erfüllt.
Der Vergaser-Austrag hatte einen C-Anteil (organisch) unter 2 Masse-%.
Claims (9)
1. Verfahren zur Verwertung von Restmüll, insbesondere Siedlungsabfällen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Restmüll zunächst mit einer an sich
bekannten mechanisch-biologischen Abfallbehandlung aufbereitet und danach
bei Temperaturen von 500°C bis 800°C in feuchter Atmosphäre vergast
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Restmüll zur
Erhöhung des biogenen Anteiles auf mindestens 15% biogene Materialien,
wie Klärschlamm, Gülle oder Fettabscheiderinhalte zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der
mechanisch-biologischen Abfallbehandlung der Wassergehalt auf kleiner 25%
abgesenkt, mineralische und metallische Stoffe sowie Plaste und toxische
Inhaltsstoffe abgetrennt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergasung bei Sauerstoff-Unterschuß solange erfolgt, bis der organische
Kohlenstoffgehalt des Restproduktes kleiner 3%, bezogen auf die
Trockensubstanz, beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergasung bei Temperaturen von 600°C bis 700°C im feuchten
Luftstrom erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergasung bei Temperaturen von 600°C bis 650°C erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergasung bei Temperaturen um 600°C erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das bei der Vergasung anfallende Gasgemisch mit Wasser gewaschen wird.
9. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der
Vergasung anfallende Gasgemisch energetisch oder stoffwirtschaftlich
genutzt wird.
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| DE1996140473 Withdrawn DE19640473A1 (de) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | Verfahren zur Verwertung von Restmüll |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19640473A1 (de) |
-
1996
- 1996-10-01 DE DE1996140473 patent/DE19640473A1/de not_active Withdrawn
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