DE10038656A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung von Bioabfällen für eine biologische Aufbereitung - Google Patents

Abstract

Zur Zerkleinerung von Bioabfällen für eine biologische Aufbereitung wird vorgeschlagen, die Bioabfälle Scherkräften insbesondere von gegeneinander laufenden Walzen (W1 und W2) mit Wendeln auszusetzen, welche z. B. mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, verschiedene Durchmesser haben oder unterschiedliche Wendelsteigerungen aufweisen. Auf diese Weise entsteht eine Relativbewegung in axialer Richtung der Walzen (W1 und W2), die ein Abscheren der Bioabfälle bei geringen Abtrennkräften ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Bioabfällen, wobei die Bioabfälle zunächst zerkleinert und anschließend einer biologischen Aufbereitung zugeführt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Hausabfälle und sonstige biologisch abbaubare Stoffe enthaltende, heterogen zusammengesetzte Abfälle, welche für eine biologische Aufbereitung z. B. in einer Müllvergärungs- oder Müllkompostierungsanlage vorgesehen sind, werden im allgemeinen als Bioabfälle bezeichnet. Bevor solche Bioabfälle einer biologischen Aufbereitungseinrichtung zugeführt werden können, müssen sie zerkleinert werden. Bisher werden hierfür herkömmliche Walzenzerkleinerer verwendet, die eigentlich für andere Zwecke z. B. für die Zerkleinerung von Garten- und Holzabfällen, die eine relativ homogene Zusammensetzung aufweisen, konzipiert sind. Dabei tritt häufig das Problem auf, dass diese Zerkleinerungseinrichtungen entweder nicht in der Lage sind, heterogen zusammengesetzte Bioabfälle auf eine zufriedenstellende Korngröße zu zerkleinern oder aufgrund zu hoher mechanischer Belastungen nach kurzer Betriebszeit ausfallen, was regelmäßig hohe Reparaturkosten und teure Ausfallzeiten nach sich zieht. Außerdem ist der Energieaufwand für diese Zerkleinerungseinrichtungen meist so hoch, dass die mit der biologischen Aufbereitung der Bioabfälle erzielte Energieausbeute zu einem großen Teil oder vollständig für den Betrieb der Zerkleinerungseinrichtung eingesetzt werden muss und somit für eine wirtschaftliche Verwertung verloren geht. Damit kann unter Umständen die Wirtschaftlichkeit einer biologischen Aufbereitung von Bioabfällen insgesamt in Frage gestellt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, dass auf wirtschaftliche Weise eine für die nachgeschaltete biologische Aufbereitung zufriedenstellende Zerkleinerung der Bioabfälle ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensseitig dadurch gelöst, dass die Bioabfälle durch Einwirkung von Scherkräften zerkleinert werden.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch Erzeugung eines Ziehschnitts, d. h. durch Relativbewegung zwischen einer Schneide und einem zu zerkleinernden Material oder von mindestens zwei Schneiden, zwischen denen sich das zu zerkleinernde Material befindet, das Material leichter zerkleinert werden kann. Das Material wird dadurch nicht, wie bisher bei der Zerkleinerung von Bioabfällen üblich, "abgezwickt" wie mit einer Beißzange, sondern abgeschert wie mit einem axialbewegten Messer. Dadurch werden bei den meisten Werkstoffen nur etwa 70% der Zerkleinerungskräfte benötigt.

Die in der Vergangenheit zur Zerkleinerung von Bioabfällen vor der biologischen Aufbereitung vorgesehenen Einrichtungen wiesen in der Regel rotierende Walzen mit Wendeln auf, die die Bioabfälle gegen stationär angeordnete Siebkörbe gedrückt und zerquetscht haben. Teilweise wurden auch Einrichtungen mit gegeneinander rotierenden parallel angeordneten Walzen eingesetzt, wobei die in den Bioabfällen enthaltenen Stoffe an den Berührungspunkten der Wendeln zwischen diese eingeklemmt und abgezwickt wurden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden zwar wie beim Stand der Technik mit Wendeln ausgestattete Walzen verwendet. Es wird jedoch ein völlig anderes Prinzip der Zerkleinerung angewandt. Während beim Stand der Technik die in den Bioabfällen enthaltenen Stoffe durch gegenseitigen Druck der sich gegenüberliegenden Wendeln mindestens zweier Walzen abgezwickt werden, nutzt die Erfindung Scherkräfte zur Zerkleinerung der Stoffe aus. Hierzu wird die Rotation der Walzen derart durchgeführt, dass sich die gegenüberliegenden Wendeln an ihren Berührungsstellen oder den Stellen, an denen sie sich am nächsten kommen, relativ zueinander in Richtung der Walzenachse bewegen.

Bevorzugt werden die Scherkräfte durch die Rotation von Walzen ausgeübt, die unterschiedliche Wendelsteigungen aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich können die Walzen mit unterschiedlichen Umdrehungen pro Zeiteinheit rotieren. Hierzu sind zweckmäßigerweise ungleichgroße Antriebsräder für die Walzen vorgesehen, so dass die Walzen bei gemeinsamem Antriebsmotor unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten erreichen.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung werden die Scherkräfte durch die Rotation von Walzen ausgeübt, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Behandlung von Bioabfällen mit einer Zerkleinerungseinrichtung und einer nachgeschalteten biologischen Aufbereitungseinrichtung.

Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zerkleinerungseinrichtung Mittel zur Ausübung von Scherkräften auf die Bioabfälle aufweist.

Hierzu besitzt die Zerkleinerungseinrichtung vorzugsweise mindestens zwei mit sich gegenüberliegenden Wendeln versehene Walzen, die mittels einer Antriebseinrichtung derart in Rotation versetzbar sind, dass sich die gegenüberliegenden Wendeln an ihren Berührungsstellen oder den Stellen, an denen sie sich am nächsten kommen, relativ zueinander in Richtung der Walzenachse bewegen.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Wendeln unterschiedliche Wendelsteigungen aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich sind die Walzen mit unterschiedlichen Antriebseinrichtungen versehen, die unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Walzen bewirken.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Walzen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Bioabfallzerkleinerungseinrichtung

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Bioabfallzerkleinerungseinrichtung

Die in Fig. 1 dargestellte Bioabfallzerkleinerungseinrichtung weist ein vertikales Silo 1 auf, das im Betrieb mit den Bioabfällen gefüllt ist. Am unteren trichterförmigen Ende des Silos 1 sind zwei gegeneinander laufende Walzen W1 und W2 mit Wendeln angeordnet. Die Walzen W1 und W2 werden mit unterschiedlichen Drehzahlen n1 und n2 angetrieben, so dass an den Berührungsstellen der Wendeln eine Relativbewegung in axialer Richtung der Walzen erzeugt wird. Aufgrund dieser Relativbewegung werden die Bioabfälle einer Scherwirkung ausgesetzt, die eine Zerkleinerung der Bioabfälle bei geringen Abtrennkräften ermöglicht. Die unterschiedlichen Drehzahlen der Walzen W1 und W2 bewirken darüber hinaus eine Unruhe in den im Silo 1 befindlichen Bioabfällen, so dass sich diese nicht mittig aufbauen sondern sich auf eine Seite verlagern, da eine Walze mehr einzieht als die andere. Eine Blockierung der Walzen durch die Bioabfälle (Ladehemmung) wird dadurch verhindert.

Im Querschnitt der Bioabfälle (Fig. 2) sind die Wendeln 2 und 3 der gegeneinander laufenden Walzen zuerkennen. Aufgrund der unterschiedlichen Drehzahlen n1 und n2 der Walzen ergeben sich auf die Bioabfälle wirkende unterschiedlich große Kräfte A1 und A2 in Längsrichtung, wodurch ein Drehmoment entsteht, welches eine Drehbewegung der Bioabfälle im Silo 1 bewirkt. Durch räumliche Überlagerung von Absetzmomenten und Drehmomenten wird insgesamt eine Auflockerung der im Silo befindlichen Bioabfälle erreicht, die einer Verlegung des Walzenzutritts entgegenwirkt. Außerdem werden dadurch zusätzliche Scherkräfte erzeugt, die die Zerkleinerung der Bioabfälle erleichtern.

Claims (10)

1. Verfahren zur Behandlung von Bioabfällen, wobei die Bioabfälle zunächst zerkleinert und anschließend einer biologischen Aufbereitung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bioabfälle durch Einwirkung von Scherkräften zerkleinert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherkräfte durch Rotation von mindestens zwei mit jeweils einer Wendel versehenen Walzen ausgeübt werden, deren Wendeln gegenüberliegen, wobei die Rotation derart durchgeführt wird, dass sich die gegenüberliegenden Wendeln an ihren Berührungsstellen oder den Stellen, an denen sie sich am nächsten kommen, relativ zueinander in Richtung der Walzenachse bewegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherkräfte durch Rotation von Walzen ausgeübt werden, die unterschiedliche Wendelsteigungen aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen mit unterschiedlichen Umdrehungen pro Zeiteinheit rotieren.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Scherkräfte durch die Rotation von Walzen ausgeübt werden, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

6. Vorrichtung zur Behandlung von Bioabfällen mit einer Zerkleinerungseinrichtung und einer nachgeschalteten biologischen Aufbereitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungseinrichtung Mittel zur Ausübung von Scherkräften auf die Bioabfälle aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungseinrichtung mindestens zwei mit sich gegenüber liegenden Wendeln versehene Walzen aufweist, die mittels einer Antriebseinrichtung derart in Rotation versetzbar sind, dass sich die gegenüber liegenden Wendeln an ihren Berührungsstellen oder den Stellen, an denen sie sich am nächsten kommen, relativ zueinander in Richtung der Walzenachse bewegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeln unterschiedliche Wendelsteigungen aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeln mit unterschiedlichen Antriebseinrichtungen versehen sind, die unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Walzen bewirken.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen unterschiedliche Durchmesser aufweisen.