DK174569B1 - Fremgangsmåde og anlæg til udnyttelse af kildesorteret, organisk husholdningsaffald - Google Patents

Description

DK 174569 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ved udnyttelse af kildesorteret, organisk husholdningsaffald og andet i det væsentlige organisk affald, ved hvilken fremgangsmåde affaldet separeres i 5 en fraktion, der er frasepareret ikke-biologisk omsætteligt materiale, og en restfraktion med ringe indhold af biologisk omsætteligt materiale, hvorved affaldet oprives og opblandes, det oprevne og sammenblandede affald underkastes en presning til uddriv-10 ning af en flydende biomasse, og den flydende biomasse underkastes en biologisk omsætning og presseresten føres til forbrænding.

Opfindelsen angår tillige et anlæg til udnyttelse af kildesorteret, organisk husholdningsaffald, omfat-15 tende midler til separering af affaldet i en fraktion, der er frasepareret ikke-bioomsætteligt materiale, og en restfraktion, omfattende en fødekasse med midler til tilførsel af det deri leverede affald til et oprivnings- og blandeorgan, der er indrettet til 20 at afgive det blandede, opfevne affald til en presseindretning, og med organer til opsamling af en afpresset fraktion i form af et afpresset, hel- eller halvflydende materiale.

I det meste af den industrialiserede verden arbej-25 des der med at opnå en udnyttelse af indholdet af organisk materiale i affald fra husholdningerne. Der ønskes ideelt en udnyttelse af energi- og gødningsindholdet i den organiske del af affaldet.

I Danmark er det f.eks. Miljøstyrelsens erklærede 30 mål, at en væsentlig del af det organiske affald ved kildesortering udskilles fra den øvrige affaldsstrøm og derefter bioforgasses eller komposteres.

Det kildesorterede affald indsamles ofte i plasteller papirposer eller -sække. Disse poser eller sæk-35 ke udgør et ikke-biologisk omsætteligt fremmedelement i affaldet ligesom den større eller mindre mængde af fejlsorteret materiale, som næppe kan undgås i det kildesorterede affald. Det kan f.eks. være dåser, 2 DK 174569 B1 flasker og alu-folie.

Udover det kildesorterede husholdningsaffald er der lignende affaldsfraktioner, der kan indsamles fra supermarkeder og fabrikker, som producerer levneds-5 midler. Summen af disse organiske materialer kaldes i det følgende "bioaffald".

Ved udnyttelsen af dette bioaffald opstår der en række problemer af mekanisk art på grund af plastindhold, indpakning og andre urenheder. Der opstår yder-10 ligere ofte hygiejniske problemer ved forbehandling af affaldet inden bioforgasning eller kompostering på grund af bakterier, endotoksiner og skimmelsporer. De hygiejniske problemer forekommer tillige ved ved li-geholdelse af de installationer, som udfører behand-15 lingen.

Forbehandling af affaldet ved kendt teknik sker enten ved en mekanisk sortering eller ved en pulpning af hele bioaffaldsmængden. Begge metoder er behæftet med mangler og løser kun delvis problemerne. Ved me-20 kanisk sortering i en sortertromle eller rullesigte tages en væsentlig del af de uønskede dele fra, men samtidig frasorteres også en hel del af det organiske stof. Selv med en finmasket sigtning vil der stadig være en del mindre plaststykker tilbage i bioaffaldet 25 efter sigtningen. Sigtning løser ikke hygiejniske problemer.

Den anden mulighed, hvor bioaffaldet som helhed pulpes, hvorefter flydestoffer og bundfældningsstoffer fraskilles. Ved denne fraskilning fjernes tillige 30 en del af det materiale, der ønskes bioforgasset samtidig med at der i stor mængde fås en - vanskeligt håndterbar affaldsfraktion, der er våd og hygiejnisk belastet. Rester af plast udgør en speciel risiko, dersom de får lov at blive i væsken under pulpning 35 eller bioforgasning, fordi der kan ekstraheres blødgørere og lignende.

I DK-B-130 720 beskrives hvorledes ikke-sorteret affald presses til blokke, som eventuelt kan stabili- 3 DK 174569 B1 seres ved tilsætning af f.eks. cement, så de kan anvendes som byggesten i forskellige anlægsarbejder.

Ved presningen, der fordrer en vis befugtning af affaldet, fremkommer der en mindre mængde væske med et 5 vist organisk indhold, der også kan stabiliseres og eventuelt tørres, og som i skriftet angives at være anvendeligt til gødningsformål. Skriftet omtaler ikke kildesorteret affald og det beskrevne presseapparat er ikke egnet til behandling af sådant affald.

10 Formålet med opfindelsen er at anvise en frem gangsmåde, der afhjælper problemerne ved de kendte fremgangsmåder, og således at der opnås to affaldsfraktioner, der uden hygiejniske eller mekaniske problemer kan overføres til henholdsvis biologisk omsæt-15 ning og forbrænding.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Opfinderne har erfaret at anvendelsen af en pressesnegl i en pressekurv med modtrykskonus eller -dyse 20 giver en stor fordel i forbindelse med afpresning af en flydende fraktion fra sorteret husholdningsaffald, antagelig fordi affaldet under presningen 'masseres' af sneglen, hvorved afgivelsen af den flydende fraktion lettes.

25 Opfindelsen bygger på den overraskende iagttagel se, at der fra almindeligt forekommende kildesorteret husholdningsaffald i praksis kan udpresses en flydende fraktion i en så betydelig mængde, at den indeholder den overvejende del af plantenæringsstofferne, P, 30 K, N og den bioforgasbare del af affaldet, medens restfraktionen vil være ganske tør og derfor egnet til energiudnyttelse ved affaldsforbrænding. Ved at kombinere presningen med en hygiejnisering, der foretages ved oprivningen eller presningen, sker der en 35 blødgøring af plantedele i affaldet, hvorved den ved presningen udvundne flydende fraktion forøges.

Den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen udvundne flydende fraktion lader sig især anvende som tilskud 4 DK 174569 B1 i kreaturgødningsomsættende biogasanlæg. Den flydende fraktion er hygiejniseret og derfor uproblematisk at udnytte i landbrugsrelaterede anlæg, og den indeholder hovedparten af plantenæringsstofferne fra 5 bioaffaldet.

Ifølge opfindelsen foretages opvarmningen til hy-giejniseringstemperatur fortrinsvis før presningen, hvorved det til presningen brugte anlæg lader sig vedligeholde uden helbredsmæssig risiko for persona-10 let.

Det er især fordelagtigt, at opvarmningen sker portionsvist og i forbindelse med oprivningen og opblandingen af affaldet. Ved den portionsvise behandling sikres en ensartet og tilstrækkelig opvarmning, 15 og der opnås tillige en fuldstændig hygiejnisering af de anlægskomponenter, der behandler affaldet, så reparationer og afhjælpning af driftsforstyrrelser kan foretages uden hygiejniske gener og helbredsmæssig risiko for personalet.

20 I henhold til opfindelsen foretages opvarmningen til hygiejniseringstemperatur ved indføring af damp under blandingen af affaldet.

Det foretrækkes ifølge opfindelsen, at den flydende biomassefraktion indtil indføring i et biogasanlæg 25 opbevares og transporteres ved en temperatur over ca.

65 °C. Ved den varme opbevaring af biomassen undgås biologisk aktivitet i denne under lagring og transport, og varmen nyttiggøres ved modtagelsen på biogasanlægget, hvor der normalt fordres en vis opvarm-30 ning af biomassen inden tilledning til reaktoren.

Forbehandlingen af bioaffaldet kan med fordel ske på et affaldsforbrændingsanlæg, hvor husholdningsaffald normalt modtaget, og hvor varmedamp normalt er til rådighed til lav pris og i rigelig mængde.

35 Opfindelsen angår tillige et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Et anlæg ifølge opfindelsen omfatter, som nævnt indledningsvis, midler til separering af affaldet i en fraktion, der 5 DK 174569 B1 frasepareret ikke-bioomsætteligt materiale, og en restfraktion. Anlægget er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 7 angivne.

5 Ifølge opfindelsen er anlægget udformet således, at fødekassen har i det mindste en snegl placeret i området ved kassens bund, hvilken snegl har modsat stigning ved sine to ender, og sneglen har drivorganer til sammenføring af blandet materiale ved over-10 gangen mellem sneglens modsatrettede stigninger. Ved denne udformning af blandeorganer vil affaldet skydes op som et muldvarpeskud midt i fødekassen og derved være let at videretransportere samtidig med, at den samlede mængde af affald inden for en periode passe-15 rer midterområdet, hvor det kan underkastes en supplerende behandling.

Det foretrækkes ifølge opfindelsen, at der forefindes en damptilførsel i området ved den nævnte overgang. Kombinationen af sammenføringen af affaldet 20 i overgangsområdet og damptilførslen sikrer en jævn og fuldstændig opvarmning af affaldet og derved en 1 pålidelig hygiejnisering.

I Anlægget omfatter endvidere ifølge opfindelsen en snegletransportør mellem et område ved fødekassens 25 bund og presseindretningen, hvilken transportør er i stand til i en driftstilstand at oprive og opblande affaldet og i en anden driftstilstand at transportere affaldet til presseindretningen. Snegletransportøren, der er forsynet med paletknive monteret i dens neder-30 ste del, sørger i den første driftstilstand for op-rivningen.

Anlægget omfatter fortrinsvis organer til opsamling af det afpressede, halvf lydende materiale og overførsel af dette til en isoleret og eventuelt op-35 varmet mellemlagertank.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere med henvisning til tegningen, der viser en principskitse af et anlæg til udnyttelse af organisk affald DK 174569 B1 6 ved separering af dette i to fraktioner.

Det på tegningen viste anlæg til udnyttelse af organisk husholdningsaffald omfatter en fødekasse 1, hvori affaldet modtages. Affaldet, der behandles, er 5 især den organiske del af normalt husholdningsaffald, som er opsamlet i plast- eller papirposer, og som ofte har et vist indhold af fejlsorteret materiale, såsom dåser, flasker og alu-folie. Anlægget har til formål at separere affaldet i to fraktioner, nemlig 10 en første flydende eller halvflydende fraktion, der med stor tilnærmelse er befriet for bestanddele, som ikke er egnet for biologisk omsætning, og en rest-fraktion, som er velegnet til omsætning i et normalt affaldsforbrændingsanlæg. Separationen foretages ved 15 presning af affaldet under højt tryk, hvorved der udskilles en delvis flydende fase, der indeholder de biologisk omsættelige bestanddele, og en presserest, der er ganske tør og derfor velegnet til energiudnyttelse i et forbrændingsanlæg. Presseresten indeholder 20 plast og emballage, som har været anvendt ved affaldsindsamlingen, og de brændbare emner, som ved sorteringsfejl er havnet i den biologiske del af husholdningsaffaldet. Inden presningen underkastes affaldet en oprivning og blanding, og ifølge den fore-25 trukne udformning opvarmes affaldet under denne proces portionsvist til en så høj temperatur, at den efterfølgende behandling ikke er forbundet med hygiejniske gener. Opvarmningstrinnet bør ske inden presningen, idet udbyttet ved presningen derved forøges.

30 En portionsvis pasteurisering eller hygiejnisering af affaldet er dog ikke en forudsætning for gennemførelse af fremgangsmåden. Det vil også være muligt, f.eks. i et trin mellem fødekassen og pressesneglen, at indføre en kontinuerligt arbejdende hygiejnise-35 ringsindretning, som sørger for den ønskede pasteurisering af affaldet under overførslen fra fødekassen til pressesneglen. Det kontinuerlige procesforløb har visse fordele, men medfører visse vanskeligheder ved 7 DK 174569 B1 vedligeholdelsen af udstyret i fødekassen.

Den beskrevne behandlingsmåde egner sig ikke alene for kildesorteret husholdningsaffald, men også for biologiske affaldsfraktioner fra supermarkeder eller 5 industrier, der fremstiller levnedsmidler. På grund af den hygiejnisering, som foretages ved modtagelsen af affaldet, kan der eventuelt tillige behandles en meget ubehagelig affaldsfraktion, der stammer fra behandling af spildevand. Dette materiale kaldes riste-10 gods og er det materiale, som sorteres fra på ristene i indløbsbygværkerne i rensningsanlæg. Materialet omfatter fæces, vatpinde, kondomer og andet, der er skyllet ud i afløbssystemet. Også dette materiale lader sig separere i en flydende fraktion, der kan bio-15 forgasses, og en relativt tør fraktion, der kan forbrændes .

Fødekassen 1 er forsynet med låg 2 og en afsugning 3, der er forbundet med en scrubber 4, hvor den afsugede luft renses, inden den ledes ud i omgivelserne.

20 Fødekassen 1 er ved bunden forsynet med en dobbelt-snegl 5, som ved den ene ende er venstresnoet og ved den anden ende er højresnoet. Den roteres således, at materialet, som er læsset af i fødekassen 1, føres mod midten af kassen og dér presses op i en art muld-25 varpeskud 6. Under dette muldvarpeskud tilføres der damp gennem dyserør og dyser 8. Dampen kondenserer i I materialet, der blandes ved hjælp af sneglene 5, ind- ! til der er opnået en hygiejnisering af fødekassens indhold, f.eks. ved at indholdet i en tidsperiode har 30 opnået en temperatur på mere end 65°C.

Over dobbeltsneglene 5, men neddykket i muldvarpeskuddet, fører en rørsnegl 9 materialet videre til pressen 10. Rørsneglen har to driftstilstande, nemlig en første, hvor sneglen, der nederst er forsynet med 35 skæreorganer, er udformet som paletsnegl, kører baglæns og derved skærer eller river materialet op under blandingen. En del 11 af det sneglen omgivende rør er forskydeligt, således at det oppressede materiale kan 8 DK 174569 B1 komme i kontakt med sneglen i den første driftstilstand. Efter hygiejniseringen omstilles rørsneglen til den anden driftstilstand, hvor den forskydelige rørdel 11 skydes nedefter, så den omslutter sneglen, 5 hvorefter omdrejningsretningen ændres, så materialet i fødekassen transporteres frem til pressen 10.

Pressen 10 omfatter en pressesnegl og en pressekurv 12 med modtrykskonus eller med forsnævret dyse 13. I pressen afpresses en flydende fraktion, der ved 10 hjælp af en pumpe 14 overføres til en mellemlagertank 15, hvori den opbevares ved en temperatur på over 65°C, hvorved bakteriologisk aktivitet ikke forekommer. En pumpe 16 kan føre materialet til videre behandling, f.eks. i et biogasanlæg.

15 Fra pressen leveres der tillige en presserest, der opsamles i en transportkasse 17, og senere føres til forbrænding. Dampen til pasteuriseringen leveres fra en dampgenerator 18. For at minimere lugtgener fra afkastluften fra serubberen 4 kan afkastet fra denne 20 leveres som forbrændingsluft til dampgeneratoren, medens kondensat fra serubberen 4 overføres til fødekassen 1.

Fødevand til dampgeneratoren behandles med fosfater og iltfjernende midler, som kan accepteres i det 25 behandlede affald, således at kedelvandsudtag kan ledes til affaldet i fødekassen 1.

Pilotforsøg med presning af kildesorteret husholdningsaffald har vist, at det er muligt i den flydende fraktion at udvinde den overvejende del af det i af-30 faldet forekommende plantenæringsstof P, K, N og den bioforgasbare del af affaldet, hvilket ifølge forsøgene tyder på, at 80-90% af den bioomsættelige del af affaldet overføres til den flydende fraktion. Der anvises derved ved opfindelsen en effektiv fremgangsmå-35 de til udnyttelse af bioaffalds energiindhold og til opnåelse af nedbrydningsrest fra bioomsætningen, der forsvarligt kan udnyttes til gødningsformål. På grund af den effektive separering af affaldet i en flydende 9 DK 174569 B1 og en fast fraktion minimeres en eventuel ekstraktion af blødgørere og andre vanskeligt bionedbrydelige stoffer fra affaldet til den flydende fraktion.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde ved udnyttelse af kildesorteret, organisk husholdningsaffald og andet i det væsentlige 5 organisk affald, ved hvilken fremgangsmåde affaldet separeres i en fraktion, der er frasepareret ikke-biologisk omsætteligt materiale, og en restfraktion med ringe indhold af biologisk omsætteligt materiale, hvorved affaldet oprives og opblandes, det oprevne og 10 sammenblandede affald underkastes en presning til uddrivning af en flydende biomasse, og den flydende biomasse underkastes en biologisk omsætning og presseresten føres til forbrænding, kendetegnet ved, at affaldet i det mindste under et af 15 disse trin opvarmes til hygiejniseringstemperatur, og at der til presningen anvendes en pressesnegl i en pressekurv (12) med modtrykskonus eller -dyse (13).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den flydende fraktion anvendes som til- 2. skud ved bioforgasning i husdyrgyllebaserede biogas-anlæg.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at opvarmningen til hygiejnise-ringstemperaturniveau sker før presningen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendeteg net ved, at opvarmningen sker portionsvist og i forbindelse med oprivning og blanding af affaldet.

5. Fremgangsmdåe ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at opvarmningen til hygiejnise- 30 ringstemperatur foretages ved indføring af damp i affaldet under blandingen.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den flydende biomassefraktion indtil indføring i et biogas- 35 anlæg opbevares og transporteres ved en temperatur over ca. 65°C.

7. Anlæg til udnyttelse af kildesorteret, organisk husholdningsaffald, omfattende midler til separering DK 174569 B1 af affaldet i en fraktion, der er frasepareret ikke-bioomsætteligt materiale, og en restfraktion, omfattende en fødekasse (1) med midler (5) til tilførsel af det deri leverede affald til et oprivnings- og 5 blandeorgan (9) , der er indrettet til at afgive det blandede, oprevne affald til en presseindretning (10), og med organer (14, 15) til opsamling af en afpresset fraktion i form af et afpresset, hel- eller halvflydende materiale, kendetegnet ved, at 10 presseindretningen (10) er en pressesnegl i en pressekurv (12) med modtrykskonus eller -dyse (13).

8. Anlæg ifølge krav 7, kendetegnet ved, at fødekassen (1) har i det mindste én snegl (5) placeret i området ved kassens bund, hvilken snegl (5) 15 har modsat stigning ved sine to ender, og at sneglen (5) har drivorganer til sammenføring af blandet materiale ved overgangen mellem sneglens modsatrettede stigninger.

9. Anlæg ifølge krav 8, kendetegnet ved 20 en damptilførsel (8) i område ved nævnte overgang.

10. Anlæg ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved en snegletransportør (9) mellem et område ved fødekassens (1) bund og presseindretningen (10) , hvilken transportør (9) er indrettet til en i en 25 driftstilstand at oprive og opblande affaldet og i den anden driftstilstand at transportere affaldet til presseindretningen (10).

11. Anlæg ifølge et hvilket som helst af kravene 7-10, kendetegnet ved, at omfatte en isole- 30 ret og eventuelt opvarmet mellemlagertank (15) samt organer (14) til overførsel af det hel- eller halv-flydende materiale til denne.

12. Anlæg ifølge krav 7-11, kendetegnet ved, at omfatte et bioforgasningsanlæg. 35