-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Trennung,
Wiedergewinnung und Wiederverwendung von Siedlungsabfällen und ähnlichem.
-
Herkömmlicherweise
werden Siedlungsabfälle
durch Vergraben an einem Auffüll-Deponiestandort
entsorgt. Von einem ökologischen
Standpunkt aus wird dies jedoch in zunehmendem Maße als unerwünscht angesehen,
da keine Trennung von wiederverwendbaren Materialien, wie Glas,
Metall und Kunststoff, zur Wiederverwendung erfolgt. Außerdem können die
Zersetzung der Abfälle
und das Entweichen von Gefahrstoffen zu Umweltverschmutzungen führen, beispielsweise
durch Methan. Darüber
hinaus gibt es immer weniger geeignete Auffüllungsstandorte und die Behörden erheben
hohe Steuern auf die Abfallentsorgung auf diese Weise im Bestreben,
der übermäßigen Verwendung
solcher Standorte entgegenzusteuern und eine sicherere, umweltfreundlichere
Entsorgung zu fördern.
-
Darüber hinaus
ist auch die Verbrennung von Siedlungsabfällen bekannt, wobei bei der
Verbrennung von Siedlungsabfällen
Asche und schädliche Abgase
entstehen, die zurückgehalten
und weiter verarbeitet werden müssen,
um ihre sichere Entsorgung zu gewährleisten. Diese Methode ist
mit dem Nachteil verbunden, dass sie extrem kostenaufwendig ist.
-
Daher
ist es wünschenswert,
ein Verfahren zur Behandlung von Siedlungsabfällen bereit zu stellen, das
auf eine umweltfreundlichere und weniger kostenaufwendige Weise
bei der Trennung und Wiedergewinnung von anorganischen und organischen Stoffen
behilflich ist.
-
In
der
US 5 190 226 werden
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trennung, Wiedergewinnung und
Wiederverwertung von Siedlungsabfällen offengelegt. Bei diesem
Verfahren wird an einem Verarbeitungsstandort angelieferter Abfall
direkt in ein sich drehendes Druckgefäß befördert. Eine im Innenraum des
Gefäßes befindliche
Innenspirale reißt
die Abfallbeutel auf und, sobald das Gefäß voll ist, wird es verschlossen,
abgedichtet und es wird Dampf eingeführt, bis der notwendige Betriebsdruck
und die notwendige Betriebstemperatur erreicht sind. Die Betriebsbedingungen
werden durch Regelung der Dampfzufuhr über die gesamte erforderliche
Dauer aufrecht erhalten. Im Verlauf dieses Verfahrens wird der in
den Siedlungsabfällen
enthaltene zellulosehaltige Abfall durch Dampfsättigung und die aufschließende Wirkung
des sich drehenden Gefäßes homogenisiert.
Nach Abschluss des Zyklus' wird
der Druck aus dem Gefäß abgelassen,
der Dampf abgelassen und die Drehung des Gefäßes umgekehrt, um den verarbeiteten
Gefäßinhalt
auf ein Fördergerät auszugeben.
Das Fördergerät bewegt
den Abfall daraufhin in eine sich drehende Trommel, in der der Brei
durch das sich drehende Gitter auf ein Fördergerät fällt. Der abgetrennte Brei kann
anschließend
zur Produktion von Brennstoff oder Kompost verwendet werden. Das
restliche Abfallmaterial in der Trommel gelangt anschließend aus
der Trommel auf ein Fördergerät zur Abtrennung
von wiederverwendbarem Material und der Rest wird der Auffülldeponie
zugeführt.
-
Die
Verwendung eines Druckgefäßes ist
jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass es sich um ein Verfahren
mit Chargenbetrieb und kein kontinuierliches Verfahren handelt,
denn die Befüllung
des Gefäßes und
das Erreichen der erforderlichen Temperatur nehmen 1 bis 1,5 Stunden
in Anspruch und es dauert weitere zwei Stunden bis der Inhalt bei
der Temperatur durchmischt ist und entleert wird. Folglich kann
für eine
beträchtliche
Dauer kein frischer Abfall in das Druckgefäß gegeben werden. Da die Gefäße unter
Druck stehen, gelten für
den sicheren Betrieb derselben spezielle Sicherheitsregeln, weswegen
aufwendig geschultes Personal benötigt wird, was bei kleineren
Verarbeitungsstandorten nicht machbar ist. Darüber hinaus sind die an solchen
Gefäßen angebrachten
Druckmessgeräte
nicht immer sonderlich genau und der Druck kann bei Öffnung des
Gefäßes noch
relativ hoch sein, was beim Betriebspersonal zu Verbrühungen führen kann.
Darüber
hinaus wird auch ein aufwendiger mechanischer Antrieb zur Drehung
des Gefäßes und
zur Entleerung seines Inhalts am Ende des Zyklus benötigt, wobei sich
dabei ergebende Pannen dieser Mechanismen zu Anlagenausfallzeiten
führen
und zur Wartung der Ausrüstungen
geschulte Servicetechniker eingestellt werden müssen.
-
In
der
US 5 556 445 (Quinn)
wird ein Verfahren zur Behandlung von Siedlungsabfällen beschrieben,
das ohne die Verwendung eines Druckgefäßes auskommt. Bei diesem Verfahren
werden die Siedlungsabfälle
in eine gelochte Trommel gegeben, die im Innenraum eines drehbaren
Rohrs befestigt ist. Der Innenraum der Trommel ist zur Umgebungsluft hin
offen. Dem Abfall wird Wasser zugegeben und der Abfall wird durch
die Zufuhr von Dampf zwischen dem Rohr und der Trommel erhitzt.
Die Drehung der Trommel und die Erhitzung der Siedlungsabfälle verursachen
einen Aufschluss des organischen Materials in der Trommel, dass
anschließend
durch die Löcher
aus der Trommel gelangen kann, um auf diese Weise von dem anorganischen
Material im Abfall getrennt zu werden.
-
Dieses
Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass der Dampf
die Siedlungsabfälle
lediglich in deren Randbereich erhitzt und keine gleichmäßige Erhitzung
der gesamten Masse erfolgt, wodurch die Effizienz des Verfahrens
verringert wird. Außerdem
hat der produzierte organische Anteil einen Wassergehalt zwischen
35% bis 70% und ist somit extrem nass und macht daher eine weitere
Verarbeitung zur Verringerung des Wassergehaltes notwendig, um den
organischen Anteil für
die Verwendung als Kompostierbrennstoff geeignet zu machen. Außerdem fällt ein
Teil des verrottbaren Materials nicht durch die Löcher und
führt zur
Verstopfung derselben, was die Effizienz verringert und mit der
Zeit die Durchführung
des Verfahrens unmöglich
macht. Die Siedlungsabfälle
werden nicht durch Einwirkung der Schwerkraft durch die Trommel
hindurch bewegt, sondern es sind Innenstreben zur Bewegung des Abfalls
aus der Trommel heraus notwendig.
-
Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Trennung, Wiedergewinnung und Wiederverwertung von Siedlungsabfällen bereit
zu stellen, die die vorstehend genannten Nachteile überwinden
oder lindern.
-
Einem
ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Vorrichtung
zum Behandeln von Siedlungsabfällen
bereit gestellt, umfassend einen Feuchtigkeitsvorrat zum Anfeuchten
der Siedlungsabfälle,
eine nicht unter Druck stehende Materialaufbereitungstrommel, eine
nicht unter Druck stehende thermische Behandlungseinheit, die sich nachfolgend
der Materialaufbereitungstrommel befindet, Zufuhrmittel zum kontinuierlichen
Befördern
der zu behandelnden angefeuchteten Siedlungsabfälle durch die Trommel und anschließend die
Behandlungseinheit, Rührmittel
zum Vermischen der Siedlungsabfälle
in der Materialaufbereitungstrommel, Feuchtigkeitsverdampfungsmittel
in der Behandlungseinheit, um die Feuchtigkeit in den Siedlungsabfällen im
Wesentlichen in Dampf zu verwandeln, um die Siedlungsabfälle zu kochen,
und Rührmittel zum
Vermischen der Siedlungsabfälle
in der thermischen Behandlungseinheit. Dies hat den Vorteil, dass in
einer ersten Stufe Feuchtigkeit mit den Siedlungsabfällen vermischt
wird und diese Feuchtigkeit in einer zweiten Stufe in Dampf verwandelt
wird, um die Siedlungsabfälle
zu kochen, so dass vorhandene organische Stoffe zu einem Brei mit
niedrigem Feuchtigkeitsgehalt reduziert wird und ein kontinuierlicher Durchsatz
von Siedlungsabfällen
ermöglicht
wird.
-
Die
Trommel und die Behandlungseinheit können im Wesentlichen in derselben
Ebene in einer Reihe angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass
die Höhe
der Vorrichtung verringert werden kann, wobei die Behandlungseinheit
und die Trommel beispielsweise durch mechanische Dichtungen, die
ihre voneinander unabhängige
Drehung erlauben, verbunden sind oder sie können fest miteinander verbunden
sein und können
getrennte innere Rührmittel
zur jeweils unabhängigen
Anpassung der Mischgeschwindigkeit in jeder einzelnen Stufe des
Verfahrens umfassen.
-
Bei
dem Feuchtigkeitsverdampfungsmittel handelt es sich bevorzugt um
eine Quelle heißen
Gases, das den heißen
aufgeschlossenen Abfall erhitzt, während er von dem Rührmittel
in den Heißgasfluss hinein
gehoben wird und das die Feuchtigkeit in Dampf verwandelt, um den
Abfall aufzuschließen und
zu kochen und im Abfall vorhandene Kunststoffe zu schrumpfen, während die Siedlungsabfälle sich durch
die Mischung aus heißem
Gas und Dampf hindurch die Behandlungseinheit hinunter bewegen.
-
Die
Vorrichtung kann ein Zwischenspeicherungssilo zum Aufnehmen zu behandelnder
Siedlungsabfälle
umfassen, das der Materialaufbereitungstrommel vorgeschaltet angeordnet
ist, und eine Säule
von Siedlungsabfällen
bereit stellen, die der Materialaufbereitungstrommel zugeführt werden
sollen, wobei das Zwischenspeicherungssilo unten einen Boden-Schubaufgeber
aufweist, um die Siedlungsabfälle
in die Materialaufbereitungstrommel zu leiten.
-
Die
Materialaufbereitungstrommel kann mit einem geringfügigen Winkel
gegenüber
der horizontalen Ebene geneigt sein oder dafür gesorgt werden, dass sie
sich auf diese Weise erstreckt, so dass ihr Einlass tiefer liegt
als ihr Auslass. Auf diese Weise kann überschüssige Feuchtigkeit in der Trommel
in Richtung auf das Einlassende der Trommel abgelassen werden, wo
sie in einem Vorratsbehälter
aufbewahrt werden kann.
-
Die
Vorrichtung kann eine Entleerungskammer umfassen, die zwischen der
Materialaufbereitungstrommel und der thermischen Behandlungseinheit
angeordnet ist, um angefeuchtete Siedlungsabfälle aufzunehmen, die aus der
Materialaufbereitungstrommel entleert werden, und um eine Säule aus
feuchten Siedlungsabfällen
zur Zuführung
in die thermische Behandlungseinheit bereit zu stellen, wobei die
Säule aus
feuchten Siedlungsabfällen
an der Einmündung
zu der thermischen Behandlungseinheit einen Pfropfen aus feuchten
Siedlungsabfällen
bereitstellt, wobei die Entleerungskammer unten einen Boden-Schubaufgeber
aufweisen kann, um die feuchten Siedlungsabfälle in die thermische Behandlungseinheit
zu leiten.
-
Die
Vorrichtung kann eine Entleerungskammer für die thermische Behandlungseinheit
umfassen, die sich nachfolgend der thermischen Behandlungseinheit
befindet, um die gekochten Siedlungsabfälle aus der thermischen Behandlungseinheit
aufzunehmen und um eine Säule
aus angefeuchteten Siedlungsabfällen,
die aus der Vorrichtung zu entleeren sind, bereit zu stellen, wobei
die Säule
einen Pfropfen aus gekochten Siedlungsabfällen am Auslass zu der thermischen
Behandlungseinheit bereitstellt, wobei die Entleerungskammer für die thermische
Behandlungseinheit unten einen Boden-Schubaufgeber aufweisen kann,
um die Siedlungsabfälle aus
der Vorrichtung zu leiten.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
werden Beschickungsmittel zur Bildung einer Säule aus Siedlungsabfällen an
der Einmündung
und/oder der Ausmündung
zu der thermischen Behandlungseinheit bereitgestellt. Die Pfropfen
aus Siedlungsabfällen
stellen eine Dichtung an der Einmündung und/oder der Ausmündung zu
der thermischen Behandlungseinheit bereit, durch die Dampf zurückgehalten
werden kann. Jeglicher Dampf, der durch die Vorrichtung hindurch
zurück
gelangt, heizt die Siedlungsabfälle
vor, bevor sie in die thermische Behandlungseinheit und/oder die
Materialaufbereitungstrommel gelangen.
-
Das
Rührmittel
kann in Form von Mitteln zum Drehen der Trommel oder Behandlungseinheit
ausgebildet sein und kann mit inneren Hebemessern versehen sein.
Mittel dieser Art sorgen für
eine gründliche
Vermischung der Feuchtigkeit/des Dampfes innerhalb der Siedlungsabfälle, veranlassen
das Auseinanderreißen
der Siedlungsabfälle
und sind dabei behilflich, die Siedlungsabfälle durch die Trommel/Behandlungseinheit
zu bewegen.
-
Der
Innenraum der thermischen Behandlungseinheit kann in Richtung auf
ihre Ausmündung nach
innen hin verjüngt
sein. Dies hat den Vorteil, dass bei zunehmender Reduzierung des
Volumens der Siedlungsabfälle
durch das Kochen und den Aufschluss derselben die Volumenfüllung der
Behandlungseinheit aufrecht gehalten wird, wodurch dafür gesorgt
ist, dass jegliche in den Siedlungsabfällen enthaltene Kunststoffe
erhitzt werden, um ihr Schrumpfen zu veranlassen.
-
Gemäß einem
zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Behandeln von Siedlungsabfällen
bereit gestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
Anfeuchten
der Siedlungsabfälle,
Befördern der
Siedlungsabfälle
durch eine nicht unter Druck stehende Materialaufbereitungstrommel,
Rühren der
Siedlungsabfälle,
während
sie durch die Trommel befördert
werden, um die Siedlungsabfälle anzufeuchten
und den Aufschluss des organischen Materials einzuleiten, das in
den Siedlungsabfällen vorhanden
ist,
Befördern
der angefeuchteten Siedlungsabfälle
aus der Trommel zu einer nicht unter Druck stehenden thermischen
Behandlungseinheit,
Rühren
der feuchten Siedlungsabfälle,
während
diese durch die thermische Behandlungseinheit befördert werden,
Erhitzen
der feuchten Siedlungsabfälle
in der Behandlungseinheit, um die Feuchtigkeit im Wesentlichen in
Dampf zu verwandeln, um die Siedlungsabfälle zu kochen.
-
Die
Siedlungsabfälle
können
bei ihrem Eintritt in und/oder ihrem Austritt aus der thermischen Behandlungseinheit
angehäuft
werden, um am Einlass und/oder am Auslass zu der thermischen Behandlungseinheit
einen Pfropfen aus Siedlungsabfällen
bereit zu stellen, dies stellt eine Abdichtung am Eingang und/oder
Ausgang der thermischen Behandlungseinheit bereit, die beim Zurückhalten
der Wärme
in derselben und bei der Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur
darin behilflich ist.
-
Die
Siedlungsabfälle
können
vor dem Verfahren zerkleinert und homogenisiert werden, um die Größe des in
die Materialaufbereitungstrommel gelangenden Abfalls zu verringern,
wodurch die für
das Verfahren erforderliche Dauer, die Größe der Trommel und der Behandlungseinheit
sowie potenzielle Beschädigungen
an der Vorrichtung verringert werden.
-
Die
Feuchtigkeit kann vor Zugabe zu den Siedlungsabfällen erhitzt werden, wodurch
die Effizienz des Materialaufbereitungsschritts vor dem Eintritt in
die thermische Behandlungseinheit gesteigert wird.
-
Die
Temperatur in der thermischen Behandlungseinheit wird bevorzugt
auf bis zu 400°C
am Auslass derselben und bis zu 100°C am Einlass derselben erhöht, was
den Aufschluss des Abfalls gewährleistet.
Dies übersteigt
die in der
US 5 556 445 (Quinn)
beschriebenen Temperaturen, da die Betriebstemperatur dort lediglich
im Bereich von 100°C bis
260°C liegt.
Die erforderliche Temperatur der Behandlungseinheit kann so eingestellt
werden, dass der erforderliche Abfall-Reinigungsgrad erreicht wird, wobei
die Einstellung so erfolgen kann, dass bei Bedarf eine Sterilisation
des Abfalls erreicht wird.
-
Die
Parameter der Siedlungsabfälle
auf verschiedenen Verfahrenstufen können überwacht werden und die Messungen
können
zur Anpassung des Flusses von Siedlungsabfällen verwendet werden.
-
Lediglich
zu Beispielzwecken wird im folgenden eine spezielle Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben, wobei:
-
1 eine
schematische Ansicht eines an die vorliegende Erfindung angepassten
Sammlungs- und Materialaufbereitungsverfahrens für Siedlungsabfälle darstellt,
-
2 eine
schematische Ansicht einer gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierten Vorrichtung zum Behandeln von Siedlungsabfällen darstellt,
die aus dem Verfahren von 1 vorgelegt werden,
und
-
3, ähnlich wie 2,
eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Behandeln von Siedlungsabfällen
darstellt.
-
Bezugnehmend
auf 1 werden Siedlungsabfälle 2 beispielsweise
mit einem Müllwagen 4,
von dem sie in ein Silo 6, das ein Inspektions-/Sortierband 8 beschickt,
bei einer Verarbeitungsanlage angeliefert. Übergroße Siedlungsabfälle, beispielsweise
Mikrowellenherde, Teppiche und Fahrräder usw., können auf dieser Stufe aus den
Siedlungsabfällen
entfernt werden. Die auf dem Inspektions-/Sortierband 8 verbliebenen
Siedlungsabfälle
werden in einen primären
Zerkleinerer 10 entleert, in dem Müllsäcke aufgerissen und der Abfall
in Teile mit einer Breite von weniger als 300 mm zerkleinert wird.
Anschließend
wird der Abfall über
ein Fördergerät 12 in eine
Abfallkipphalle 14 befördert,
wo eine Homogenisierung auf eine bekannte Weise erfolgt.
-
Aufgesammelt
wird der Abfall aus der Kipphalle 14 durch einen Selbstgreifer 16,
der so betrieben werden kann, dass der Abfall mit einem Durchsatz
von 4000 bis 6000 kg (4 bis 6 Tonnen) pro Stunde in einem Silo und
Bandwaage-Zuführer 18 abgelegt
wird. Der Zuführer 18 beschickt
ein Gitter 20, durch das Abfall mit einer Größe von weniger
als 200 mm auf ein Fördergerät 22 fallen
kann, auf dem er zu der nächsten
Stufe des Verfahrens befördert
wird, die nachfolgend näher
beschrieben ist. Abfall mit einer Größe über 200 mm wird auf dem Gitter 20 weiter
befördert
und gelangt in einen sekundären
Zerkleinerer 24. Der sekundäre Zerkleinerer 24 zerkleinert
den Abfall bis zu einer Größe von weniger
als 200 mm und entleert den inzwischen weiter zerkleinerten Abfall
auf das gleiche Fördergerät 22,
um ihn zu der nächsten
Stufe des Verfahrens zu transportieren.
-
Das
Fördergerät 22 befördert den
homogenisierten, zerkleinerten Abfall in den ersten Abschnitt einer
Verarbeitungsanlage, wie in 2 am besten erläutert wird,
die einen nicht unter Druck stehendes, vorgeheiztes, mit Wärmeschutz
ausgekleidetes Zwischenspeicherungssilo 26 umfasst, in
dem der Abfall abgelegt wird und in dem der Abfall anschließend von einer
Heißluftquelle 27 auf
bis zu 95°C
vorgeheizt wird. Die obere Sonde 28 dient zur Überwachung der Zuführung von
Abfall vom Fördergerät 22 in
das Silo 26, während
die untere Sonde 28 zur Überwachung des Ausflusses an
Abfall aus dem Silo 26 zur nächsten Stufe des Verfahrens
dient. Die Messungen der Sonden 28, 30 werden
zur Anpassung der Abfallzugabe vom Fördergerät 22 in das Silo 26 verwendet, so
dass zusätzlicher
Abfall in das Silo gegeben wird, wenn der Abfallpegel unter die
untere Sonde 30 absinkt, und die Abfallzuführung angehalten
wird, wenn der Abfall den Pegelstand von Sonde 28 erreicht.
Die Einmündung
in das Silo 26 ist mit einem Luftschleusen-Dichtungsventil 25 ausgestattet,
das geöffnet wird,
wenn der Abfall vom Fördergerät 22 zugeführt wird,
und das geschlossen wird, um das Silo abzudichten, wenn keine weitere
Zuführung
erfolgt. Die Abfallsäule
im Silo stellt eine Unterstützung
des Abfallflusses zur nächsten
Stufe der Abfallbehandlung durch Einwirkung der Schwerkraft bereit
und zusätzlich
enthält
das Speichersilo 26 unten einen Boden-Schubaufgeber 32,
der den Abfall mit einer gesteuerten Rate aus dem Silo 26 in
die Einmündung einer
nicht unter Druck stehenden Materialaufbereitungstrommel 34 entleert.
Die nicht unter Druck stehende Materialaufbereitungstrommel umfasst
eine mit Wärmeschutz
ausgekleidete, drehbare Trommel mit einer über ihre Länge hinweg angebrachten Reihe
von inneren Hebemessern zum Anheben, Zerreißen, Aufschließen und
Vorwärtsbewegen
des Abfallmaterials über
ihre Länge
hinweg. Die Materialaufbereitungstrommel 34 ist an ihrem
Einlass und Auslass mit mechanischen Dichtungen 38 ausgestattet,
damit sie drehbar zwischen dem Einlasssilo 26 und einer Auslasskammer
der Materialaufbereitungstrommel/Einlasskammer der thermischen Behandlungseinheit 40 montiert
werden kann.
-
Der
Boden-Schubaufgeber 32 ist so konstruiert, dass er an die
mechanische Dichtung 38 an der Einmündung zu der Materialaufbereitungstrommel 34 passt und
wird unter einem Winkel angebracht, der nach unten in Richtung der
Einmündung
zu der Materialaufbereitungstrommel 34 verläuft, um
einen ungehinderten Fluss des Abfallmaterials in die Trommel zu
gewährleisten.
Die untere Sonde 30 überwacht
den Abfall in diesem Bereich und ermöglicht die Steuerung der Zuführung des
Zuführers 32 zur Anpassung
des Abfallflusses in die Trommel 34 hinein, um das Blockieren
derselben zu verhindern.
-
Die
Trommel 34 wird auf Reifen und Rädern 42 gedreht und
durch einen regelbaren Kettenantrieb 44, der mit einer
relativ hohen Geschwindigkeit laufen kann, angetrieben. Die Trommel 34 ist
durch einen Kippmechanismus 46 um plus oder minus einige Grade
X aus der Horizontalen kippbar. Der Antrieb und der Kippmechanismus
der Trommel werden auf Grundlage von Messungen der Sonden 28, 30 gesteuert,
dass der erforderliche Abfalldurchsatz gewährleistet wird.
-
Während der
Abfall vom Silo 26 in die nasse Materialaufbereitungstrommel 34 übertritt,
wird er mit einer kontrollierten Rate mit einem Wassernebel 48, der
aus einem Wasservorratsbehälter 50 bereit
gestellt wird, besprüht.
Die Temperatur des Wassers kann ebenfalls angepasst werden je nach
der festgestellten Temperatur der Siedlungsabfälle. Chemische Zusatzstoffe 52,
die die Zersetzung bestimmter Bestandteile des Abfalls unterstützen, können dem Wasser
je nach Bedarf zugesetzt werden.
-
Sobald
sich der Abfall im Innenraum der nassen Materialaufbereitungstrommel 34 befindet,
wird er durch die Drehung der Trommel 34 und die Wirkung
der Hebemesser 36 angehoben und gründlich vermischt und aufgeschlossen,
während
er die Länge
der Trommel 34 durchläuft,
bevor er in die Einlasskammer 40 der thermischen Behandlungseinheit
entleert wird. Die Einlasskammer 40 ist mit oberen und unteren
Sonden 28 und 30 ausgestattet, welche die Abfallpegel
im Innenraum der Einlasskammer 40 überwachen und auf die vorstehend
bereits beschriebene Weise zur Anpassung des Abfallflusses verwendet
werden.
-
Die
Kammer 40 ist unten mit einem weiteren Boden-Schubaufgeber 54 ausgestattet,
der den Abfall mit einer kontrollierten Rate von der Einlasskammer 40 in
die thermische Behandlungseinheit 56 entleert und der ähnlich wie
der Zuführer 32 angeordnet ist
und gesteuert wird.
-
Die
thermische Behandlungseinheit 56 umfasst eine mit Wärmeschutz
ausgekleidete, drehbare Trommel mit einer Reihe von inneren Hebemessern 58,
die über
ihre gesamte Länge
verteilt sind und den Abfall beim Drehen der Trommel anheben und
durch die Trommel hindurch vorwärts
bewegen. Die thermische Behandlungseinheit 56 ist an jedem
ihrer Enden mit mechanischen Dichtungen 38 ausgestattet,
damit sie drehbar zwischen ihrer Einlasskammer 40 und einer
Auslasskammer 60 der thermischen Behandlungseinheit, die
am Auslass zu der thermischen Behandlungseinheit 56 angeordnet
ist, montiert werden kann. Die thermische Behandlungseinheit 56 wird
auf weiteren Reifen und Rädern 42 gedreht
und durch einen weiteren regelbaren Kettenantrieb 44, der
mit einer relativ hohen Geschwindigkeit laufen kann, angetrieben.
Die thermische Behandlungseinheit 56 ist durch einen weiteren
Kippmechanismus 46 um plus oder minus einige Grade X aus
der Horizontalen kippbar. Der Antrieb und das Kippen werden so angepasst,
dass der erforderliche Abfalldurchsatz gewährleistet wird.
-
In
der Auslasskammer 60 sind ein Gasbrenner und eine Lufteinlasseinheit 62 montiert,
wobei die davon abgegebene Gasflamme durch ein in das Entleerungsende
der thermischen Behandlungseinheit 56 weisendes Ablenkblech-Verteilerflammrohr
eingespeist wird. Wenn der heiße,
aufgeschlossene Abfall von dem Boden-Schubaufgeber 54 in
die Einmündung
der thermischen Behandlungseinheit 56 zugeführt wird,
wird der Abfall durch das Drehen der thermischen Behandlungseinheit 56 und
die Wirkung ihrer Hebemesser 58 weiter angehoben, was eine
weitere Vermischung und weiterer Aufschluss verursacht werden, während der
Abfall die Länge
der thermischen Behandlungseinheit 56 durchläuft, bevor
er in die Auslasskammer 60 entleert wird. Darüber hinaus
erhitzt die von der Gasbrennereinheit 62 in die sich drehende
thermische Behandlungseinheit 56 eingeführte Gasflamme die Luft und
wandelt das im aufgeschlossenen Abfall vorhandene heiße Wasser in
Dampf um, indem die Temperatur im Auslassbereich 64 der
thermischen Behandlungseinheit auf zwischen 250°C und 400°C und am Einlassende 38 auf
ungefähr
100°C erhöht wird.
Die Umwandlung der in dem heißen,
aufgeschlossenen Abfall vorhandenen Feuchtigkeit in Dampf führt zu einem
weiteren Aufschluss des Abfalls und Kochen des Abfalls, bevor er
in die Auslasskammer 60 entleert wird; wobei der Dampf
und die zugeführte
Luft den Abfall vollständig
durchdringen, während
er angehoben und durch die thermische Behandlungseinheit vorwärts bewegt
wird.
-
Der
Auslassbereich 64 der thermischen Behandlungseinheit 56 umfasst
einen inneren Kegelkörper 64,
der sich in Richtung zu der Auslasskammer 60 fortschreitend
verjüngt,
um den Innendurchmesser der thermischen Behandlungseinheit 56 in Richtung
auf ihr Auslassende schrittweise zu reduzieren. Dies bewirkt eine
weitere Aufkonzentrierung der Wärme
im Auslassbereich der thermischen Behandlungseinheit, da sich das
Abfallvolumen verringert, wenn das vorhandene zellulosehaltige Material in
einen Brei mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt verwandelt wird und
Abfälle,
wie z. B. Kunststoffe, geschrumpft und Dosen und Glas sauber gescheuert werden.
Im typischen Fall wird das Abfallvolumen durch diese Stufe des Verfahrens
um bis zu 60% verringert.
-
Die
Auslasskammer 60 ist ebenfalls mit oberer und unterer Sonde 28 und 30 ausgestattet,
die, wie bei den vorbeschriebenen Kammern, die der Überwachung
und Steuerung des Abfallpegels in derselben dienen.
-
Durch
einen weiteren Boden-Schubgeber 66 wird der Abfall aus
der Auslasskammer 60 auf ein Förderband 68 entleert,
um auf eine Siebtrommel überführt werden
zu können,
auf der der Abfall unter Anwendung von herkömmlichen Geräten und
auf bekannte Weise in seine wiederverwendbaren Bestandteile getrennt
werden kann.
-
Der
Abfall in der Auslasskammer 60 wird angehäuft, um
einen Pfropfen 70 aus Abfallmaterial bereit zu stellen,
indem der Abfallfluss unter Verwendung der von der oberen und unteren
Sonde 28 und 30 erhaltenen Messungen so gesteuert
wird, dass die zwischen den Sonden befindliche Abfallsäule eine Dichtung
am Auslass zu der thermischen Behandlungseinheit bereit stellt.
Der Abfall in der Einlasskammer 40 wird auf ähnliche
Weise angehäuft,
um am Einlass zu der thermischen Behandlungseinheit 56 einen
Pfropfen aus Abfall mit einer höheren
Dichte bereit zu stellen. Der Abfalldurchsatz wird durch Steuerung
der Abfallzuführung
vom Fördergerät 22 in
das thermische Silo 26 und durch Anpassung der Betriebsgeschwindigkeit
der Boden-Schubaufgeber 32, 54 und 66 eingestellt.
Darüber
hinaus können auch
die Drehgeschwindigkeit der nassen Materialaufbereitungstrommel 34 und
der thermischen Behandlungseinheit 56 und deren Kippwinkel
sowie die zugegebene Wassermenge angepasst werden. Die beiden Abfallpfropfen 70 und 72 am
Auslass- und am Einlassende der thermischen Behandlungseinheit 56 wirken
dahingehend, dass sie eine Abdichtung zur Aufrechterhaltung und
Steuerung der Temperatur im Innenraum der thermischen Behandlungseinheit
bereit stellen, indem sie den Austritt von Dampf und Wärme aus
der thermischen Behandlungseinheit 56 verringern. Die verschiedenen
mechanischen Dichtungen 38 wirken ebenfalls dahingehend,
dass sie den Austritt von Dampf in die Umgebung verhindern.
-
Die
Auslasskammer 60 ist mit einer Explosionsdruckentlastungsöffnung/scheibe
(nicht dargestellt) ausgestattet, die sich bei atmosphärischem Druck
befindet und explosive Gase abführt,
beispielsweise falls sich in dem Abfall eine gebrauchte Gasflasche
befindet, die bei der Abfallbehandlung explodieren könnte, so
dass die thermische Behandlungseinheit auf diese Weise im Wesentlichen
bei atmosphärischem
Druck gehalten wird. Die Auslasskammern 60 und 40 sind
darüber
hinaus mit einem Temperaturmessgerät (nicht dargestellt) und Sichtfenster
aus Glas (nicht dargestellt) ausgestattet, damit eine Bedienungsperson
die Abfallbehandlung beobachten kann und bei Bedarf einen manuellen
Eingriff einleiten kann.
-
Dem
Abfall vorgeschaltet auftretende Wärme und Dampf wirken dahingehend,
dass der Abfall in der nassen Materialaufbereitungstrommel 34 und im
Zwischenspeicherungssilo 26 vorgeheizt wird. Ein Dampf-
und Wärmeüberschuss
wird durch Abzugsleitungen 74 und 76 durch die
Wirkung des Abzugsgebläses 78 und
Schiebers 80 aus dem Zwischenspeicherungssilo 26 und
der Einlasskammer 40 abgezogen, wobei der Schieber 80 das/den
Gas/Dampf wieder zu der Auslasskammer 60 zurückführt und
jeden Überschuss
zu Zwecken der Wärmeeffizienz
zu einem Gaswäscher 82 leitet.
Ein in den Abzugsleitungen befindlicher Luftabscheider 73 entfernt
alle Folien, Kunststoffe oder Teilchen, die in dem Gas/Dampf mitgeschleppt
werden, und wirft dieselben über
ein Drehventil 75 in eine Kippmulde 77 aus. Der
Luftschleusen-Schieber 25 verhindert, dass die Abzugsleitung
nur Luft aus der äußeren Umgebung
ansaugt. Der Gaswäscher 82 reinigt
das/den Abfalldampf/gas, um die Emissionen bis auf ein nach den
Umweltschutzverordnungen zulässiges
Niveau zu verringern, bevor der Ausstoss durch Schornstein 84 durch die
Wirkung des Abzugsgebläses 86 erfolgt.
Das im Gaswäscher 82 befindliche
heiße
Wasser wird anschließend
mit Chemikalien behandelt, bevor es zum Wasservorratsbehälter 50 überführt wird,
der dem in die nasse Materialaufbereitungstrommel 34 eintretenden
Abfall Wasser 48 zugeführt.
Darüber
hinaus wird dem Wasservorratsbehälter 50 Wasser
aus einer Hauptversorgung 88 zugeführt. Dadurch ergibt sich ein
umweltfreundliches System, da die überschüssige Wärme/Feuchtigkeit zu einem beträchtlichen
Teil wiederverwendet wird.
-
An
diesem Verfahren und dieser Vorrichtung durchgeführte Tests belegen, dass das
Abfallvolumen im Lauf der Verarbeitung um ungefähr 60% verringert wird, wobei
85 bis 90% des thermisch behandelten Abfalls zur Wiederverwendung
geeignet sind und lediglich ein Inertrest von 10 bis 15% in eine
Deponie verbracht werden muss (der Prozentsatz ist vom ursprünglichen
Inhalt der in das Verfahren eingebrachten Siedlungsabfälle abhängig). Der
gekochte Abfall enthält
die folgenden Produkte:
zellulosehaltiger Brei mit einem Feuchtigkeitsgehalt von
bis zu 15%, der sich sehr gut zur Weiterverarbeitung zur Produktion
eines Brennstoffs oder von Kompost eignet,
Stahl- und Aluminiumdosen,
die gereinigt und von denen die Etiketten entfernt wurden,
Gasflaschen,
die gereinigt und von denen die Etiketten entfernt wurden, Kunststoffflaschen
und -beutel, die geschrumpft wurden, so dass ihr Volumen verringert
wurde, und
inertes Deponiematerial.
-
Obwohl
die Materialtrommel und die thermische Behandlungseinheit laut Beschreibung
durch Zwischenschaltung einer Auslasskammer der Materialaufbereitungstrommel/Einlasskammer
der thermischen Behandlungseinheit 40 vertikal voneinander beabstandet
sind, ist davon auszugehen, dass auf die Kammer 40 auch
verzichtet werden könnte
und die Trommel 34 und die Behandlungseinheit 56 auch unmittelbar
in Reihe bereit gestellt werden könnten, wie in 3 am
besten dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Trommel
und die Behandlungseinheit durch ihre mechanischen Dichtungen 38 miteinander
verbunden, so dass die Trommel 34 auf diese Weise den warmen,
feuchten Abfall zum Kochen unmittelbar in die thermische Behandlungseinheit 56 zuführt und
die Trommel 34 unabhängig
von der thermischen Behandlungseinheit 56 drehbar ist. Im
Gebrauch wird die Trommel 34 schneller als die Behandlungseinheit 56 gedreht,
was eine vollständige
Vermischung des Wassers und des Abfalls und die Einleitung des Aufschlussverfahrens
ermöglicht. Obwohl
die Behandlungseinheit und die Trommel laut Beschreibung sich unmittelbar
nebeneinander befinden, könnten
sie auch in einer Anordnung in Reihe, aber beabstandet durch eine
zwischen den entsprechenden mechanischen Dichtungen befindliche
Kammer, durch die der Abfall hindurchtreten kann, ohne direktes
Rühren
bereit gestellt werden. Darüber
hinaus könnte
auf die mechanischen Dichtungen verzichtet werden und die Trommel
und die Behandlungseinheit könnten
in Form einer gemeinsamen Kammer bereit gestellt werden, wobei die
Aufbereitung des Abfalls durch Zugabe von Wasser und Rühren am
vorderen Ende der Kammer und das Kochen dazu nachgeschaltet am Auslassende
der Kammer stattfinden würden.
-
Außerdem wurde
zwar erläutert,
dass die Materialaufbereitungstrommel sich in einer horizontalen
Ebene erstreckt, doch könnte
diese Trommel bei einer alternativen Ausführungsform sich auch mit einem
kleinen Winkel zu der horizontalen Ebene erstrecken, so dass ihr
Einlass sich tiefer befindet als ihr Auslass. Auf diese Weise wird
jegliche überschüssige Feuchtigkeit
in Richtung auf den Einlass abgeführt, um am Einlassende der
Trommel einen Vorratsbehälter
bereit zu stellen. Der Vorratsbehälter stellt, wie gefordert,
eine Feuchtigkeitsquelle für
die Siedlungsabfälle
bereit. Zum Abführen
von überschüssiger Feuchtigkeit
aus dem Vorratsbehälter kann
eine Dränage
bereit gestellt werden. Die rückwärtige Neigung
relativ zu den die Dränage
durchlaufenden Siedlungsabfällen
kann durch den Kippmechanismus in Abhängigkeit von den festgestellten Bedingungen
auf eine selektive Weise bereit gestellt werden oder sie kann eine
dauerhafte Eigenschaft der Trommel darstellen, indem die Trommel
unter einem Winkel befestigt wird oder indem die Innenkammer derselben
mit einer Neigung bereit gestellt wird. Auf den Kippmechanismus
kann verzichtet werden.
-
Es
ist davon auszugehen, dass die Erfindung sich nicht auf die speziell
beschriebene Vorrichtung beschränkt
und für
den mit diesem Fachgebiet vertrauten Fachmann werden andere Anordnungen leicht
ersichtlich sein, die ein kontinuierliches Verfahren mit thermischem
Kochen und Vermischung bei im Wesentlichen atmosphärischem
Druck ermöglichen. Beispielsweise
erfolgt das Rühren
des Abfalls laut Beschreibung zwar durch Drehen der Trommel/Behandlungseinheit
und durch die Wirkung von inneren Hebemessern, doch können zusätzlich oder
als Alternative auch andere Formen des Rührens bereit gestellt werden,
indem die Trommel/Behandlungseinheit fest angebracht werden und
im Innenraum der Trommel/Behandlungseinheit drehbare Zerkleinerer bereit
gestellt werden. Zwar dient laut Beschreibung eine Gasbrennereinheit
als die Wärmequelle
zur Umwandlung von im Abfall vorhandener Feuchtigkeit in Dampf,
doch könnte
es sich bei der angewandten Wärme
beispielsweise auch um einen Ölbrenner oder
sonstige Quelle von Strahlungswärme
handeln. Wärme
wird zwar in das Auslassende der thermischen Behandlungseinheit
zugeführt,
doch könnte diese
Wärme zusätzlich oder
als Alternative auch unmittelbar durch die Wände der thermischen Behandlungseinheit, über separate
Injektoren oder durch den Eintritt über Anschlüsse, die in den inneren Hebemessern
oder Zerkleinerern bereit gestellt werden, zugeführt werden.
-
Zwar
werden die Abfallpfropfen 70, 72 laut Beschreibung
durch die Steuerung der Flussrate des Abfalls durch die Verarbeitungsanlage
gebildet, doch könnte
zusätzlich
oder als Alternative auch ein Steuerflügel bereit gestellt werden,
der dahingehend betrieben wird, dass er den Pfropfen unmittelbar
anhäuft,
um die Einlass-/Auslassdichtung bereit zu stellen. Zwar wird laut
Beschreibung ein chemisches Additiv zu der Wasserversorgung zugegeben,
doch könnte
dieses auch auf separate Weise zu dem Abfall zugegeben werden. Zwar
wird der Abfall in der nassen Materialaufbereitungstrommel laut
Beschreibung durch die Zugabe von Wasser und Dampf, der von der
thermischen Behandlungseinheit kommend durch das System zurück läuft, erhitzt,
doch könnten auch
zusätzliche
Erhitzungsmittel bereit gestellt werden. Zwar befindet sich laut
Beschreibung ein Luftschleusen-Schieber an der Einmündung zu
dem Silo, doch könnte
auf diesen auch verzichtet werden und/oder es könnte eine ähnliche Dichtung am Auslass
zu der Auslasskammer 60 bereit gestellt werden. Zwar befindet
sich laut Beschreibung ein Kegelabschnitt am Auslass zu der thermischen
Behandlungseinheit, doch könnte
auf diesen verzichtet werden. Zwar sind die verschiedenen Gefäße laut
Beschreibung mit Wärmeschutz
ausgekleidet, doch könnten diese
auch einen wärmehaltenden
Spezialstahl oder eine Kombination beider umfassen. Zwar weisen
die Trommel und die Behandlungseinheit laut Erläuterung im Wesentlichen den
selben Querschnitt auf, doch könnten
sie auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Beispielsweise
könnte
die Trommel einen kleineren Querschnitt als die Behandlungseinheit
besitzen, wodurch der Anteil an heißer Luft und Dampf im Innenraum
der Behandlungseinheit größer sein
könnte.
Zwar wurde eine spezielle Vorbehandlung des Abfalls unter Bezugnahme
auf 1 beschrieben, doch könnte diese Stufe der Behandlung auch
dahingehend variiert werden, dass eine nahezu gleichförmige Qualität von zerkleinerten,
homogenisierten Siedlungsabfällen
bereit gestellt wird. Außerdem
kann der aus der Auslasskammer 60 der thermischen Behandlungseinheit
entleerte, behandelte Abfall durch Zugabe von Wasser weiter behandelt
werden, beispielsweise falls für
die endgültige
Verwendung des zellulosehaltigen Breis ein nasserer Brei benötigt wird.
-
Obwohl
die Erfindung anhand einer speziellen Ausführungsform derselben näher erläutert wurde,
ist es offensichtlich, dass ein Fachmann auf diesem Gebiet verschiedene Änderungen
und Modifikationen derselben vornehmen könnte, ohne den Bereich der
beigefügten
Ansprüche
zu verlassen.