DE19839860A1

DE19839860A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entsorgung von kontaminiertem Hafenschlick in Verbindung mit anderen Reststoffen in Deponie oder weiter verwertbare Asche, mit Energierückgewinnung aus den Abgasen einer Wirbelschichtfeuerung und deren Nutzung zur Strom -/Dampferzeugung

Info

Publication number: DE19839860A1
Application number: DE1998139860
Authority: DE
Inventors: Christian Eder
Original assignee: BISANZ ANLAGENBAU GmbH
Current assignee: BISANZ ANLAGENBAU GmbH
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2000-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von kontaminiertem Hafenschlick in Verbindung mit anderen Reststoffen (Müll, Holz, Klärschlamm) in eine deponierfähige oder weiterverwendbare Asche. Der von Grobstoffen vorgereinigte Hafenschlick wird in einem Hochdruckentwässerungs-Verfahren entwässert und, zur schnellen Nachtrocknung und Heizwertanhebung, mit organischen Reststoffen aufgelockert. Die zur Verbrennung in der Wirbelschichtanlage hergestellten Pellets haben den für die Verbrennung in einer Wirbelschichtfeuerungsanlage erforderlichen Heizwert. Durch die Verbrennung werden verschiedene Schadstoffe gebunden bzw. zerfallen (insbesondere das TBT). Die Abwärmen aus der Verbrennungsstufe werden zur Dampf-/Stromerzeugung, zur Vorwärmung der Verbrennungsluft bzw. zur Nachtrocknung der Pellets benutzt. DOLLAR A Die verbleibenden Schadstoffe werden aus den Verbrennungsabgasen und über die verbleibende Asche ausgeschleust und können somit ordnungsgemäß über eine Deponie oder durch Verkapselung in der Betonstein-Herstellung entsorgt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von Hafenschlick und anderer Reststoffe, insbesondere Müll und Klärschlamm in Asche.

Die Entsorgung von Hafenschlick nach den bisherigen Verfahren, überwiegend dem Verklappen auf See oder seenahen Gebieten, stößt zunehmend auf Schwierigkeiten mit den betroffenen Anrainern und ist in dieser Form kaum noch durchzuführen. Von den in einem internationalen Hafen anlandenden Schiffen fällt das aus dem Schiffsrumpfschutz stammende Tributylzinn (TBT) ab und sinkt in den Hafenschlick. TBT ist hoch toxisch und vergiftet die Fauna und Flora der betroffenen Verklappungsregionen. Der Hafenschlick hat, über das Hafenbecken verteilt, zudem stark schwankende organische Bestandteile (10 bis 40‰ TS). Die nach 2005 in Deutschland geltenden Ablagerungsvorschriften untersagen zudem eine Ablagerung an Land mit organischen Bestandteilen größer 5%.

Ausbaggern und Deponierung des Hafenschlicks an Land werden auch nach praktiziert. Die dazu erforderlichen Trockenbeete benötigen jedoch großer Flächen und lange Liegezeiten für die ausge baggerten Schlämme. Auch gelegentliches Auflockern der Trockenbeete bringt keine wesentliche Verkürzung der Liegezeiten. Die mit diesem Verfahren erzielbaren Restfeuchtegehalte sind zudem mäßig und bedürfen in der Regel wannenartig abgedichtete und somit aufwendige Deponien zur Zurückhaltung der Schadstoffe. Die nur geringen Endrestfeuchten ermöglichen nur begrenzte Stapelhöhen auf den Deponien. An vielen Orten steht zudem kaum noch Platz zur Verfügung um großflächige Trockenbeete und nachfolgend großflächige Deponien anzulegen.

Andere bekannte Verfahren, bei denen mineralische Produkte (z. B. Brantkalk) dem Hafenschlick zur Dehydrierung beigemischt werden, führen zu Reaktionen mit den Schadstoffen in meist ungünstigerer Zusammensetzung als beim Ausgangsprodukt. Das Eluatverhalten der Reaktionsprodukte wird meist verschlechtert. Das abzulagernde Volumen wird durch die Beimischung erheblich vergrößert.

Verfahren die aus der Beseitigung von anderen festen Reststoffen (Müll) bekannt sind, sind meist sehr voluminös, sie benötigen viel Platz und haben in der Regel große Reinigungsanlagen, da eine Vielzahl von Schadstoffen behandelt werden muß.

Auch die Unterbringung von Klärschlamm wird schwieriger. Die Aufnahme in der Landwirtschaft ist begrenzt, in verschiedenen Gebieten haben andere biologische Reststoffe (Gülle) Vorrang. Deponien stehen für die Klärschlammablagerung ab 2005 nicht mehr zur Verfügung. Der Klärschlamm ist, je nach Provenienz, unterschiedlich stark kontaminiert und hat zudem organische Substanzanteile von ca. 50%.

Aus der DE 196 17 218 C2 ist ein Verfahren bekannt bei dem biologische Reststoffe, insbesondere auch Klärschlamm, nach einer vorgeschalteten Entwässerung in einem Wirbelschichttrockner getrocknet und anschließend vergast und somit die Energie der biologischen Reststoffe ausgekoppelt wird. Das dabei entstehende Produktgas wird in einem BHKW verstromt. Mit den Restwärmen der Abgase wird der Klärschlamm in geschlossenen Rohrsystemen getrocknet. Dieses Verfahren hebt auf die organischen Bestandteils in den biologischen Reststoffen ab und nutzt deren Energie zur Trocknung und Stromerzeugung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln mit der der Hafenschlick so behandelt wird, daß die Schadstoffe weitgehenst abgebaut bzw. verkapselt werden und so in ein an Land verwendbares Produkt umgewandelt wird. Die für den Prozeß erforderliche Energie kommt zum Teil aus dem Hafenschlick. Ein variabler Anteil an energiehaltigen Fremdstoffen muß jedoch zugegeben werden um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Diese Fremdstoffe können sowohl Holzschnitzel (Treibsel, Abfallholz) als auch Müll sein. Der Prozeß kann so gefahren werden, daß auch Überschußenergie für eine kostengünstige Dampferzeugung zur Verfügung mit der andere Entsorgungsfragen bearbeitet werden können. Mit dem Überschußdampf kann bedarfsweise auch Strom erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das durch folgende Verfahrens schritte gekennzeichnet ist:

- der Hafenschlick wird in einem Hochdruckentwässerungsverfahren auf möglichst hohe Entwässerungsgrade entwässert und liegt dann in stichfester gut handelbarer Form vor;
- zur Vergleichmäßigung der Verarbeitungsmenge wird der Hafenschlick zwischengelagert und kann dabei, zur weiteren Abtrocknung umgesetzt werden. Durch die Zugabe von brennbaren Auflockerungsmitteln kann zusätzlich eine erste Heizwertanhebung erfolgen,
- der entwässerte Hafenschlick wird, zur Einstellung des erforderlichen Heizwertes, mit weiteren organischen Reststoffen gemischt, pelletiert und bedarfsweise noch zusätzlich mit Abfallwärme nachgetrocknet;
- die Pellets werden in einem Wirbelschichtfeuerung bei 800 bis 900°C verbrannt, die Schadstoffe aus den anderen organischen Reststoffen und insbesondere das TBT zerfallen, bzw. werden gespalten; die Bildung neuer Schadstoffe wird durch gezielte Zugabe von Begleitstoffen zu den Pellets verhindert,
- die Zugabe von anderen organischen Reststoffen wird so gesteuert, daß die benötigte Verbrennungs energie immer zur Verfügung steht. Die Abwärmen aus der Wirbelschichtfeuerung werden zur Dampf-/Stromerzeugung bzw. zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und zur Pelletsnachtrocknung benutzt.
- Die Restschadstoffe werden über die Asche ausgeschleust und in Aschebetonsteinen verkapselt oder ordnungsgemäß deponiert.

Vorteilhaft ist, daß der entwässerte Hafenschlick einen Trockensubstanzgehalt (TS) von < 40% hat und somit gut handelbar wird. Bedarfsweise kann der Hafenschlick mit diesen TS-Gehalten bereits zwischengespeichert werden.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß für die Aufbereitung des Hafenschlicks zur Entwässerung synthetische Flockungshilfsmittel (Polyelektrolyte) eingesetzt werden, die sich am Schlamm anlagern und keine Veränderung der Schadstoffe verursachen. Das Schlammvolumen wird bei den geringen Dosiermengen nicht aufgebläht.

Weiterhin ist vorgesehen das Filtrat der Entwässerung und eventuelle Kondensate aus der Trocknungs anlage, bei einer Installation an Land, über geeignete Reinigungsanlagen in den Vorfluter abzuleiten. Die Abgase werden schadstoffbezogen, mit aus der Müllverbrennung bekannten Reinigungsverfahren, umweltgerecht gereinigt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß auch Holzschnitzel aus Restholz und Treibseln für die Auflockerung und Heizwertanhebung eingesetzt werden und somit das Verfahren bereits mit der ersten Verarbeitungsstufe kurzfristig eingesetzt werden kann. Es kann dabei Sinn machen, daß das Gemisch mehrfach umgesetzt wird um zusätzliche Abtrocknungen zu erreichen.

Es ist auch sinnvoll bereits bei der Pelletisierung die, entsprechend den Teilstromanalysen erforderlichen, Zuschlagstoffe für die Schadstoffbeseitigung in der Wirbelschichtfeuerung beizu fügen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Hochdruckentwässerungseinrichtung, eine Misch- und Zumischvorrichtung für die verschiedenen Komponenten der Pellets, eine Wirbelschicht verbrennungs- und eine Dampferzeugungsanlage.

Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile: Durch die Entwässerung des Hafenschlickes nahe der Ausbaggerungsstelle, die auch auf dem Wasser liegen kann, wird das zu transportierende und zu verarbeitende Volumen stark reduziert. Die Zuschlagsstoffe für die Anhebung des Heizwertes, die aus Holz (auch Treibsel) oder Restmüllfraktion bestehen können, entlasten die Umwelt an Land. Die Umwandlung des TBT in unschädliche Bestandteile entlastet den Fluß und die See. Die Wärmeenergie der Abgase wird in einem Abhitzekessel zur Dampf oder auch Stromerzeugung und zur Vorwärmung der Verbrennungsluft bzw. Trocknung der Pellets benutzt. Die über die Asche anfallenden Schadstoffe werden in der Betonsteinindustrie verkapselt bzw. geordnet deponiert. Auch für die Abgasreinigung werden bekannte und erprobte Verfahren eingesetzt.

Im folgenden werden die Verfahrensschritte an Hand des Blockschaltbildes beschrieben. Es zeigt Fig. 1:

Der von einem Eimerkettenbagger aufgenommene Hafenschlick (1) wird üblicherweise mit eine Schlickschute zu einem Spüler mit Landanbindung gebracht und dort, nach Abscheidung eventueller Feststoffe, auf die Entwässerungskonzentration von ca. 7% TS herunterverdünnt. In einem Okular behälter der Entwässerung (2) wird die Flockenbildung mit den zugesetzten Flockungshilfsmittel überprüft, falls erforderlich wird nachreguliert. Mit druckregulierbaren hydraulischen Kolbenpumpen werden die Schlammflocken auf die Filtertüchern einer Kammerfilterpresse gedrückt und entwässert. Mit dieser bis zu hohen Drücken betreibaren druckgesteuerten Entwässerung werden hohe Trocken substanzgehalte erreicht. Das ablaufende Filtrat kann bedarfsweise einer Nachklärung zugeführt werden.

Zur Vergleichmäßigung der Verarbeitungsmengen und zur Nachtrocknung wird der Hafenschlick mietenartig zwischengestapelt. Die Nachtrocknung karm durch Zumischung von organischen und anderen brennbaren Zuschlagstoffen (6), mit denen der Heizwert Hafenschlicks angehoben bzw. egalisiert wird, verbessert werden. Der Trocknungseffekt wird durch Umschichtung verbessert. Eine eventuell noch erforderliche thermische Nachtrocknung erfolgt dann in einem geeigneten thermischen Trockner (3).

Die Trocknung kann auch gemeinsam mit oder nach der Pelletierung (4) erfolgen. Die für dis Bindung von Schadstoffen in der Wirbelschichtfeuerung benötigten Konditionierungsmittel können bereits an dieser Stelle der Prozeßkette in die Pellets beigemengt werden. Die Pellets werden bedarfsweise mit der Abwärme aus der Wirbelschichtverbrennungsanlage auf hohe Trockensubstanzwerte nachge trocknet.

In der Wirbelschichtverbrennungsanlage (5) werden die Pellets mit vorgewärmter Luft verbrannt. Die Verbrennungstemperatur liegt dabei zwischen 800 und 900°C und sorgt für einen guten Ausbrand der Pellets. Die Bildung zusätzlicher Stickstoffverbindungen wird bei dieser Temperatur vermieden. Das TBT wird bei dieser Temperatur in unschädliche Bestandteile zerlegt, die beigegebenen Konditionierungsmittel regieren in der Wirbelschicht mit verschiedenen anderen Schadstoffen. In einem nachgeschalteten Abhitzekessel werden die Abgase auf ca. 120°C abgekühlt und die ausgekoppelte Wärme in Dampf umgewandelt (7). Der Dampf wird entweder als Prozeßdampf abgegeben oder in einer Turbinenanlage in elektrische Energie umgewandelt. Die Restwärme der Abgase kann für die Luftvorwärmung bzw. die Nachtrocknung der Pellets eingesetzt werden. Die Abgase (8) werden, vor der Ableitung in die Umwelt, mit den aus der Müllverbrennung bekannten Verfahrensketten, auf die Werte des Genehmigungsverfahrens gereinigt.

Die Asche wird über Aschekühler ausgeschleust, dis Aschekühlerwärme dem Abhitzesystem zuge führt. Die abgekühlte Asche (8) wird an die Betonsteinindustrie abgegeben oder auf eine Deponie verbracht.

Claims

1. Verfahren zur Entsorgung von Hafenschlick gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. der Hafenschlick wird in einem Hochdruckentwässerungsverfahren auf möglichst hohe Entwässerungsgrade entwässert und liegt dann in stichfester gut handelbarer Form vor;
2. zur Vergleichmäßigung der Verarbeitungsmenge wird der Hafenschlick zwischengelagert und kann dabei, zur weiteren Abtrocknung umgesetzt werden. Durch die Zugabe von brennbaren Auflockerungsmitteln kann zusätzlich eine erste Heizwertanhebung erfolgen,
3. der entwässerte Hafenschlick wird, zur Einstellung des erforderlichen Heizwertes, mit weiteren organischen Reststoffen gemischt, pelletiert und bedarfsweise noch zusätzlich mit Abfallwärme nachgetrocknet;
4. zur Vergleichmäßigung der Verarbeitungsmenge wird der Hafenschlick zwischengelagert und kann dabei, zur weiteren Abtrocknung umgesetzt werden. Durch die Zugabe von brennbaren Auflockerungsmittel kann zusätzlich eine erste Heizwertanhebung erfolgen,
5. die Pellets werden in einer Wirbelschichtfeuerung bei 800 bis 900°C verbrannt, die Schadstoffe aus den anderen organischen Reststoffen und insbesondere das TBT zerfallen, bzw. werden gespalten; die Bildung neuer Schadstoffe wird durch gezielte Zugabe von Begleitstoffen zu den Pellets verhindert,
6. die Zugabe von anderen organischen Reststoffen wird so gesteuert, daß die benötigte Verbrennungs energie immer zur Verfügung steht. Die Abwärmen aus der Wirbelschichtfeuerung werden zur Dampf-/Stromerzeugung bzw. zur Vorwärmung der Verbrennugsluft und zur Pelletsnachtrocknung benutzt.
7. Die Restschadstoffe werden über die Asche ausgeschleust und in Aschebetonsteinen verkapselt oder ordnungsgemäß deponiert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hafenschlick mit einem Hochdruckentwässerungsverfahren auf hohe Trockensubstanzwert entwässert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Entwässerung ein Flockungs hilfsmittel eingesetzt wird, durch das das Volumen des Hafenschlicks nicht vergrößert.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umsetzung einer zwischen gelagerten Menge entwässerten Hafenschlick der Trockensubstanzgehalt erhöht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zumischung biologischer Sustanzen (z. B. Holz) bei der Umsetzung die Abtrocknung verbessert wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwert des Hafenschlicks durch andere organische Reststoffe auf die Verbrennungsanforderungen angehoben wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bereits bei der Pelletierung Substanzen, zur Schadstoffbehandlung in der Wirbelschicht, beigefügt werden.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirbelschichtfeuerung die Schadstoffe, insbesondere auch das TBT, abgebaut bzw. die Bildung neuer Schadstoffe vermieden werden.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Asche anfallenden Schadstoffe in Betonsteinen eingebunden werden und die in der Abgasreinigung abgetrennten Schadstoffe ordnungsgemäß deponiert werden können.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Hochdruckpressenanlage, ein Umschichtungsanlage, eine Pelletieranlage, eine Wirbelschichtverbrennungsanlage, eine Abhitzekesselanlage und eine Stromerzeugungsanlage enthält.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckentwässerungsanlage eine Siebanlage für die Abscheidung von körnigen Fremdkörpern vorgeschaltet ist.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Nachtrocknung der Pellets ein abgasbeheizter Trockner eingesetzt werden kann.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckentwässerungsanlage aus einer hydraulische Hochdruckpumpe und einer Hochdruck- Kammerfilterpresse besteht.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abgasreinigung ein Waschturm eingesetzt wird.