DE3206984A1

DE3206984A1 - Verfahren zum schmelzen und behandeln von abfall

Info

Publication number: DE3206984A1
Application number: DE19823206984
Authority: DE
Inventors: Seiichi Nara Nara Abe; Tadao Kobe Hyogo Fujimoto; Hiroyuki Ibaraki Osaka Fujiuchi; Shiro Uji Kyoto Gega; Hideaki Sakai Osaka Ishihara; Tetsuo Amagasaki Hyogo Kiyota; Kenichi Yokohama Kanagawa Shimizu; Mitsuo Takarazuka Hyogo Tazaki; Seiichiro Kobe Hyogo Ueda
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1983-04-21
Also published as: US4417529A; KR880002400B1; KR840001692A; JPS5860113A; CA1180952A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schmelzen und Behandeln von Abfällen, wie Abwasserschlamm oder Klärschlamm, dem Schlamm einer Wasserreinigungsanlage und Müllverbrennungsasche bzw. der Asche einer Müllverbrennungsanlage .

Im allgemeinen wird der Abwasserbehandlungsschlamm, beispielsweise der Abwasserschlamm oder der Klärschlamm, nach dem Verbrennen geschmolzen und behandelt, so daß er in Form einer festen Schlacke gesammelt werden kann.Die Abfälle, wie Müll, einschließlich Hausmüll, werden ebenfalls in gleicher Weise wie Klärschlamm behandelt oder werden in einer Verbrennungsani ago verbrannt, wonach die dabei anfallende Verbrennungsasche geschmolzen und in der Weise behandelt wird, daß sie als feste Schlacke gesammelt werden kann. Die in dieser Weise aus dem Abfall gewonnene Schlacke kann als Zuschlagstoff für den Straßenbau, als Zuschlag für Bauzwecke und als Material für den Bau von Wasserwegen in Spielanlagen, für Tennisplätze oder Ziergärten verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ganz allgemein zum Schmelzen und Behandeln und zur Wiederverwertung des Abfalls eingesetzt werden, der in

25 Haushalten und in der Industrie anfällt.

Im allgemeinen ist es notwendig, Abfälle, wie Klärschlamm, den Schlamm einer Wasserreinigungsanlage und die Müllverbrennungsasche bei niedrigen Kosten zu schmelzen und zu behandeln.

Üblicherweise wird der Abfall, wie der Klärschlamm, der Schlamm von Wasserreinigungsanlagen und die Müllverbrennungsasche in einem mit zusätzlichen Brennern ausgerüsteten Schmelzofen geschmolzen und behandelt. Bei dieser

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Behandlung wird üblicherweise Öl als zusätzlicher Brennstoff eingesetzt, da die durch Verbrennen des zu behandelnden Klärschlamms oder der zu behandelnden Müllverbrennungsasche erzeugte Wärmemenge nicht dazu ausreicht, den Abfall, wie den Schlamm oder die Asche zu schmelzen und zu behandeln, oder nicht dazu ausreicht, eine ausreichend schnelle Behandlungsgeschwindigkeit zu ermöglichen. Demzufolge ist es zur Erzeugung einer ausreichenden Wärmemenge für die Schmelzbehandlung und zur Erzielung einer ausreichend hohen Behandlungsgeschwindigkeit notwendig, eine große Menge Öl einzusetzen. Das Öl ist jedoch kostspielig und nur in beschränkter Menge vorhanden, so daß insbesondere die aus Erdöl gewonnenen Produkte, wie Öl, extrem kostspielig und nach der Ölkrise auch nur schwer zu erhalten sind. Demzufolge sind bei den herkömmlichen Schmelz- und Behandlungsmethoden die Kosten für das Schmelzen und das Behandeln des Abfalls, wie des Klärschlamms und der Müllverbrennungsasche, erheblich angestiegen, da eine große Menge äußerst kostspieligen Öls notwendig ist.

Insbesondere der Schlamm mit einem relativ hohen Schmelzpunkt, der bei der Wasserbehandlung in einer Kläranlage anfällt, macht eine große Menge zusätzlichen Brennstoffs bei der Schmelzbehandlung notwendig, da es erforderlich ist, die Temperatur im Inneren des Schmelzofens oxtrem zu erhöhen. Als Ergebnis davon ergeben sich Probleme dadurch, daß die Lebensdauer der für den Bau des Schmelzofens eingesetzten Materialien,wie die feuerbeständigen Wandungen und dergleichen, vermindert wird. Zur Lösung dieser Probleme ist bereits versucht worden, den Abfall mit einem den Schmelzpunkt erniedrigenden Mittel zu vermischen, um in dieser Weise den Schmelzpunkt des Abfalls zu senken. Die bislang im Handel erhältlichen schmelzpunkterniedrigenden Mittel sind jedoch äußerst kostspielig, so daß die Kosten der Schmelzbehandlung pro Einheit des zu be-

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handelnden Abfalls, wie des Klärschlamms,gestiegen sind. Weiterhin ergibt sich der Nachteil, daß die zuzusetzende Menge des den Schmelzpunkt erniedrigenden Mittels größer ist als die Menge des zu behandelnden Abfalls, was zur Folge hat, daß die für die Schmelzbehandlung eingesetzten Anlagen und Vorrichtungen extrem groß ausgelegt werden müssen.

Unterdessen enthalten die Abfälle aus Haushalten und auch die Industrieabfälle im allgemeinen neben Müll auch Kunststoffmaterialien. Es ist unmöglich oder extrem schwierig, dieses Kunststoffmaterial zurückzugewinnen, so daß ein erhebliches Bedürfnis dafür besteht, eine wirtschaftliche Verwendung oder Behandlung des in dem Abfall enthaltenen Kunststoffmaterials zu ermöglichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zum Schmelzen und zum Behandeln von Abfällen, wie Abwasserschlamm oder Klärschlamm und Müllverbrennungsasche anzugeben, mit dem es gelingt, die Behandlungskosten dadurch drastisch abzusenken, daß die Menge des zu verbrauchenden Öls verringert wird oder daß auf dieses Öl gänzlich verzichtet wird, bei dem es nicht notwendig ist, ein kostspieliges Mittel zur Verminderung des Schmelzpunkts einzusetzen und welches es ermöglicht, den Abfall zu behandeln und gleichzeitig die in dem Abfall enthaltenen, nicht zurückzugewinnenden Kunststoffabfalle einer wirtschaftlichen Verwertung zuzuführen.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstands.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Schmelzen

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und Behandeln von zu behandelndem Abfall, wie bei der Abwasserbehandlung anfallendem Schlamm und die bei der
Müllverbrennung anfallende Asche, welches darin besteht, den zu behandelnden Abfall mit einem zusätzlichen Brennstoff in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form zu vermischen und die erhaltene Mischung zu schmelzen. Als zusätzlichen Brennstoff in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form kann man Materialien, wie massive Kohle, pulverförmige Kohle, Koks, Kunststoffabfalle, Sägemehl, Altpapier, verkohltes Material oder Reifenabfälle einsetzen, die einen eigenen Wärmeinhalt besitzen. Die Mischung aus dem zu behandelnden Abfall und dem zusätzlichen Bronnstoff in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form er-

möglicht eine drastische Verminderung des Verbrauchs des einzusetzenden kostspieligen Öls oder macht dieses Öl
völlig überflüssig, so daß es möglich wird, die Kosten
für das Schmelzen und Behandeln des Abfalls in wirksamer Weise abzusenken.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man als zu behandelnden Abfall
das Material, das man dadurch erhält, daß man von einem
Kunststoff und Müll umfassenden Abfall das Kunststoffmaterial abtrennt und anschließend den in dem Abfall enthaltenen Müll verbrennt, während man als zusätzlichen Brennstoff das von dem Müll abgetrennte Kunststoffmaterial
einsetzt, so daß es möglich wird, die üblicherweise
nicht zu behandelnden Kunststoffabfälle gleichzeitig

beim Schmelzen und Behandeln des Rückstands der Müllverbrennung einzusetzen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vermischt man den zu behandelnden Abfall neben dem zusätzlichen Brennstoff in pulveriger, körniger oder

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massiver Form oder in gemischter Form mit einem Zusatz bzw.einem Zusatzstoff in der Weise, daß er 40 bis 60 % SiO₇, 5 bis 25 % Al₂O, und 15 bis 55 % eines Materials aus der Gruppe, die FeO, CaO, K„0 und Na₃O umfaßt, wodurch der Schmelzpunkt erniedrigt und die Fließfähigkeit der Schlacke gesteigert wird, so daß eine weitere Verminderung der zu verbrauchenden Ölmenge erreicht und die Lebensdauer des Schmelzofens drastisch gesteigert werden können. Insbesondere im Fall eines Klärschlamms mit einem relativ hohen Schmelzpunkt kann ein besonders vorteilhafter Effekt erreicht werden. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, daß es nicht notwendig ist, ein im Handel erhältliches, kostspieliges Mittel zur Verminderung des Schmelzpunkts einzusetzen, da die Verbrennungsasche des Mülls, Eisenoxid und/oder ein Material, welches Eisenoxid als Hauptbestandteil enthält, verwendet werden kann. Mit Vorteil kann man als Eisenoxid oder als Material, welchos Eisenoxid als Nauptbostrindtpi 1 onthält, die billigen Materialien anwenden, die bei der Rostbeseitigung im Schiffbau oder im Rohrleitungsbau anfallen oder Hammerschlag verwenden. Demzufolge ist es möglich, in äußerst wirksamer Weise die Kosten für das Schmelzen und Behandeln des Abwasserschlamms und der Müllverbrennungsasche zu senken.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

30 Fig. 1

eine schematische Schnittansicht eines Beispiels eines Schmelzofens zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schmelzen und Behandeln von Abfällen;

35 Fig. 2

ein Fließschema, welches eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ver-

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deutlicht, gemäß der eine Verbrennungsasche als zu behandelnder Abfall eingesetzt und mit Kunststoffabfällen vermischt wird; und

Fig. 3 ein Zusammensetzungsdiagramm zur Verdeutlichung des Prinzips einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welches den Zusammensetzungsbereich verdeutlicht, bei dem das Material bei einem Schmelzpunkt von weniger als 1300⁰C geschmolzen und behandelt werden kann.

In der Fig. 1 ist ein Beispiel eines Schmelzofens dargestellt, in dem das erfindungsgemäßen Schmelz- und Behandlungsverfahren durchgeführt werden kann. Dieser Schmelzofen umfaßt ein äußeres zylindrisches Rohr 1 und ein koaxial in dem äußeren Rohr 1 angeordnetes inneres zylindrisches Rohr 2. Durch das äußere Rohr 1 und das innere Rohr 2 wird eine ringförmige Vorratskammer J definiert. Oberhalb der Vorratskammer 3 sind zwei Fülltrichter 11 und 12 vorgesehen, wobei über den Fülltrichter 11 der zu behandelnde Abfall A, wie ein Abwasserschlamm oder eine Müllverbrennungsasche in die Kammer 3 eingeführt wird, während über den anderen Fülltrichter 12 verschiedene Arten von zusätzlichen Brennstoffen oder Zusätzen, wie sie nachfolgend noch erläutert werden, in die Kammer 3 eingeführt werden. An dem äußeren Rohr 1 sind Räder oder eine zylindrische äußere Dreheinrichtung la befestigt, so daß das Rohr 1 auf dem Boden 4 in einer kreisförmigen Bahn gedreht werden kann. Unterhalb des inneren Rohrs 2 ist eine Hauptverbrennungskammer 5 gebildet, welche mit dem unteren Abschnitt der Vorratskammer 3 in Verbindung steht. In dem oberen Abschnitt der Hauptverbrennungskammer 5, d. h. in dem mittleren Deckenabschnitt des inneren Rohrs 2, ist ein Brenner 6 angeordnet. Unterhalb der Hauptverbrennungskammer 5 ist eine Se-

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kundärverbrennungskammer 7 vorgesehen. An einer Seitenwandung der Sekundärverbrennungskammer 7 ist ein Brenner 8 vorgesehen, während auf der dem Brenner 8 gegenüberliegenden Seitenwand zur Abführung der Abgase eine Gasleitung 9 vorgesehen ist. Zusätzlich ist der untere Abschnitt der Sekundärverbrennungskammer 7 mit einer Schlackenabführungsleitung 10 verbunden, über welche die bei dem Schmelzen und bei der Behandlung anfallende Schlacke abgeführt wird.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten und oben beschriebenen Schmelzofen wird der zu behandelnde Abfall A, wie ein Abwasserbehandlungsschlamm oder eine Müllverbrennungsasche, mit Hilfe einer Fördereinrichtung oder dergleichen in den Fülltrichter 11 eingeführt. Der dem Fülltrichter 11 zugeführte zu behandelnde Abfall A wird seinerseits in die Vorratskammer 3 überführt und dort gesammelt. Andererseits werden verschiedene Arten von zusätzlichen Brennstoffen oder Additiven B, wie sie nachfolgend noch näher erläutert werden, getrennt oder in beliebig gemischter Form in den Fülltrichter 12 eingeführt und ihrerseits in die Vorratskammer 3 eingeführt und dort gesammelt. Da die Vorratskammer 3 die Form eines ringförmigen Raums besitzt und das die Vorratskammer 3 definierende äußere Rohr 1 mit Hilfe der Räder la oder dergleichen gedreht wird, sinken der zu behandelnde Abfall A und der zusätzliche Brennstoff oder der Zusatz B, welche in der Vorratskammer 3 vorliegen, nach unten und werden gleichzeitig durch die Drehbewegung des äußeren Rohrs 1 bewegt und in dieser Weise gleichförmig in der Vorratskammer 3 miteinander vermischt. Da der Schmelzofen den in der Fig.l schematisch dargestellten Aufbau besitzt, wird die in der Vorratskammer 3 nach unten sinkende Mischung AB unter Bildung eines Gleitwinkels in die Hauptverbrennungskammer 5 eingeführt. Beim Schmelzen und Erhitzen der in einem

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Gleitwinkel der Hauptverbrennungskammer 5 zugeführten Mischung AB verbrennt zunächst das gesamte in dem zu behandelnden Abfall A enthaltene organische Material unter der Einwirkung des Brenners 6, der in die Hauptverbrennungskammer 5 gerichtet ist. Dieser Brennvorgang führt zu einem Zersetzungsgas, welches seinerseits ausbrennt. Als Ergebnis davon wird in der Hauptverbrennungskammer 5 sowohl durch die Verbrennung des Abfalls Wärme erzeugt als auch eine Zersetzung bewirkt. Die durch das Verbrennen des organischen Materials erzeugte Wärme wird durch Wärmestrahlung auf das in dem Abfall A verbliebene anorganische Material übertragen, welches in dieser Weise schmilzt und anschließend in die Sckundärverbrennungskammer 7 fällt. Das durch das Verbrennen des organischen Materials erzeugte Zersetzungsgas wird ebenfalls in die Verbrennungskammer 7 überführt, in der das Zersetzungsgas mit der Verbrennungsluft vollständig verbrannt wird. Das durch die vollständige Verbrennung gebildete Abgas wird über die Abgasleitung 9 abgeführt. Erforderlichenfalls wird das Abgas nach der Rückgewinnung der darin enthaltenen Wärme in einen Schornstein eingeführt. Andererseits wird die bei der Schmelzbehandlung gebildete Schlacke über die Schlackenabführungsleitung 10 abgezogen. In diesem Schmelzofen werden der zu behandelnde Abfall A und der zusätzliche Brennstoff oder der Zusatz B durch die Drehung der Vorratskammer 3 vermischt. Demzufolge wird ohne die Anwendung einer zusätzlichen Mischvorrichtung eine effektive und gleichförmige Mischung aus dem zu behandelnden Abfall A und dem zusätzlichen Brennstoff oder dem Zusatz B gebildet. Weiterhin kann das Mischungsverhältnis frei gewählt werden durch Änderung der Menge des zu behandelnden Abfalls Ä und des zusätzlichen Brennstoffs oder des Zusatzes B, welche in die Vorratskammer 3 eingeführt werden. Die im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfin-

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dungsgemäßen Verfahrens können unter Anwendung des oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschriebenen Schmelzofens durchgeführt werden.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Maßnahmen des Vermischens des zu behandelnden Abfalls, wie Abwasserbehandlungsschlamm oder Müllverbrennungsasche, mit einem zusätzlichen Brennstoff, wie pulverförmiger Kohle oder Koks in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form, und Schmelzen der erhaltenen Mischung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann man als zu behandelnden Abfall Abfallschlamm, wie den Klärschlamm einer Wasserreinigungsanlage und Abwasserschlamm sowie Müllverbrennungsasche verwenden. Als zusätzlichen Brennstoff kann man pulverförmige Kohle, Koks oder feinpulverisierten Abwasserschlamm oder dergleichen in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form einsetzen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Materialien als zusätzliche Brennstoffe beschränkt. Insbesondere kann man irgendwelche Substanzen oder Materialien in pulveriger, körniger oder zerkleinerter Form, welche ihren eigenen Wärmeinhalt aufweisen, verwenden, da die erste Ausführungsform der Erfindung einen sogenannten Leuchtflammeneffekt ausnutzt. Ein "Leuchtflammeneffekt" tritt dann auf, wenn feine Teilchen des zusätzlichen Brennstoffs in dem Verbrennungsgas des organischen Materials in der oben beschriebenen Verbrennungskammer (siehe Fig. 1) vorliegen, so daß die feinen Teilchen des zusätzlichen Brennstoffs im Schwebezustand abbrennen, wodurch die Menge der Verbrennungswärme des organischen Materials in äußerst wirksamer Weise durch Wärmestrahlungsleitung auf den verbliebenen Abfallanteil übertragen wird. Somit kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung als zusätzlicher Brennstoff irgendein Material oder irgendeine Substanz eingesetzt werden, die

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diesen "Leuchtflammeneffekt" ergibt, d. h. ein Material oder eine Substanz mit eigenem Wärmeinhalt in feiner Pulverform.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man untersucht den Arbeitszustand des in der Fig. 1 dargestellten Schmelzofens, der mit Müllverbrennungsasche als zu behandelndem Abfall und pulverförmiger Kohle als zusätzlichem Brennstoff versorgt wird. Die nachfolgende Tabelle I verdeutlicht die Zusammensetzung der als zu behandelnden Abfall eingesetzten Müllverbrennungsasche und die Zusammensetzung der als zusätzlichen Brennstoff eingesetzten pulverförmigen Kohle. Die nachfolgenden Tabelle II verdeutlicht den Betriebszustand des Ofens, wenn die in der Tabelle I angegebene Müllverbrennungsasche mit der in der Tabelle I angegebenen pulverförmigen Kohle in einem Verhältnis von 0, 0,2 bzw. 0,48 vermischt wird.

TABELLE I

Zusammensetzung der eingesetzten Materialien bei der Schmelzbehandlung einer Mischung aus Müllverbrennungsasche und pulverförmiger Kohle:

1) Eigenschaften der Müllverbrennungsasche Wassergehalt 40 bis 50 % (44,5)

Glühverlust 20 bis 30,7 % (23,7)

Heizwert 1285 bis 1440 kcal/kg Trocken

substanz (1365)

2) Eigenschaften der pulverförmigen Kohle Wassergehalt 9,63 %

Heizwert 5793 kcal/kg-Trockensubstanz

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TABELLE I (Fortsetzung)

Il 0 N S

67,2 %

5,5 %

16,3 %

1,2 %

0,3 %

TABELLE II

Zugabeverhältnis

0,2

0,48

Temperatur der Hauptkammer Erzeugte Schlackenmenge (kg/h) 15 Eingesetzte Ölmenge (l/h)

Behandelte Aschemenge (kg-Trockensubstanz/h) Brennstoffverbrauch (kg Öl/ kg Asche)

1470 142,7 43,8

187,0 0,187

1443
128,4
32,3

168,3
0,154

1439 132,5 6,6

173,7 0,030

Das Zugabeverhältnis steht für das Gewichtsverhältnis von pulverförmiger Kohle zu Müllverbrennungsasche.

Wie aus der obigen Tabelle II zu ersehen ist, beträgt in dem Fall, da keine pulverförmige Kohle als zusätzlicher Brennstoff zugesetzt wird, d. h. in dem Fall, da das Zugabeverhältnis 0 beträgt, die Brennstoffmenge 0,187 kg Öl/kg Asche, während im Fall eines Zugabeverhältnisses von 0,2 die Brennstoffmenge 0,154 kg Öl/kg Asche und im Fall eines Zugabeverhaltnisses von 0,48 die Brennstoffmenge 0,030 kg Öl/kg Asche beträgt. Insbesondere im Fall eines Zugabeverhältnisses von 0,48 beträgt die Brennstoffmenge weniger als ein Sechstel der Menge, die dann notwendig ist, wenn keine pulverförmige Kohle als zusätzlicher Brennstoff zugegeben wird. Aus diesem Beispiel ist somit ersichtlich, daß die Menge des einzusetzenden kost-

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spieligen Brennstoffs um so stärker vermindert werden kann, je größer die Zugabemenge der pulverförmigen Kohle ist, die als zusätzlicher Brennstoff verwendet wird. Demzufolge ist es möglich, die zur Behandlung der gleichen Menge der Verbrennungsasche notwendigen Schmelzbehandlungskosten in wirksamer Weise zu vermindern.

Beispiel2

Ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben, erfolgt die Schmelzbehandlung in dem in der Fig. 1 dargestellten Schmelzofen, woba. in diesem Fall als zu behandelnder Abfall Abwasserschlamm und als zusätzlicher Brennstoff pulverförmige Kohle verwendet werden. Die nachfolgende Tabelle III verdeutlicht die Zusammensetzung des eingesetzten Abwasserschlamms und die Zusammensetzung der verwendeten pulverförmigen Kohle. Die nachfolgende Tabelle IV verdeutlicht den Betriebszustand des Schmelzofens bei einem Zugabeverhältnis von 0, d. h. dem Fall, da keine pulverförmige Kohle zugesetzt wird, von 0,05 und von 0,10.

TABELLE III

Zusammensetzung der bei der Schmelzbehandlung von Abwasserschlamm und pulverförmiger Kohle eingesetzten Materialien:

1) Eigenschaften des Abwasserschlamms: Feuchtigkeitsgehalt 22 %

Aschegehalt 22,5 %

Heizwert 3760 kcal/kg-Trocken-

substanz

2) Pulverförmige Kohle: Siehe Tabelle I.

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TABELLE IV

Zugabeverhältnis	0	20,1	0,05	0,10
Temperatur der Hauptkammer	1490	195,0	1495	1510
Erzeugte Schlackenmenge (kg/h)43,9	0,082	42,3	44,6
Eingesetzte ölmenge (l/h)	16,3	9,0
Behandelte Aschemenge (kg- Trockensubstanz/h)	188,0	198,2
Brennstoffverbrauch (kg öl/ kg Asche)	0,069	0,036

Das Zugabeverhältnis steht für das Gewichtsverhältnis von pulverförmiger Kohle zu Abwasserschlamm.

Wie aus der obigen Tabelle IV zu entnehmen ist, beträgt dann, wenn keine pulverförmige Kohle als zusätzlicher Brennstoff eingesetzt wird, d.h. das Zugabeverhältnis

0 beträgt, die notwendige Brennstoffmenge 0,082 kg Öl/ kg Trockensubstanz, während bei einem Zugabeverhältnis von 0,05 die Brennstoffmenge 0,069 kg öl/kg Trockensubstanz und bei Anwendung eines Zugabeverhältnisses von 0,10 die Brennstoffmenge 0,036 kg öl/kg Trockensubstanz betragen. Insbesondere ist ebenso wie bei dem Beispiel

1 zu erkennen, daß mit zunehmendem Zugabeverhältnis das Brennstoffverhältnis in wirksamer Weise abgesenkt werden kann. Demzufolge ist es möglich, die Kosten zur Schmelzbehandlung des Abwasserschlamms erheblich zu vermindern.

Im folgenden sei eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, welches eine Schmelzbehandlung umfaßt, bei der der zu behandelnde Abfall, wie Abwasserschlamm oder Müllverbrennungsasche, mit Kunststoffabfällen, Sägemehl, Altpapier, verkohltem Material oder Abfallreifen als zusätzlichem Brennstoff in pulverförmiger, körniger oder massiver Form oder in ge-

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mischter Form vermischt wird. Die zweite Ausführungsform der Erfindung sei näher unter Bezugnahme auf das in der Fig. 2 dargestellte Fließschema verdeutlicht. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, werden aus dem als zu behandelnder Abfall gesammelten Müll A Kunststoffabfälle b als Kunststoffbestandteil abgetrennt. Der Müll a, aus dem die Kunststoffabfalle b entfernt worden sind, wird in einem Verbrennungsofen 21 zu Verbrennungsasche verbrannt. Andererseits werden die Kunststoffabfalle b zerkleinert und anschließend in den Fülltrichter 23 überführt. Dann werden die in dem zerkleinerten Material enthaltenen Eisenbestandteile entfernt und mit Hilfe eines Magneten in dem Behälter 24 gesammelt. Das von den Eisenbestandteilen befreite zerkleinerte Material wird dann in die Kunststoff Zerkleinerungseinrichtung 25 überführt, in der das Material weiter behandelt wird. Anschließend wird das zweimal zerkleinerte Material in dem Fülltrichter 26 gesammelt .

Die durch die Verbrennungsbehandlung in dem Ofen 21 gebildete Verbrennungsasche und die zerkleinerten Kunststoffabfälle b werden jeweils in vorbestimmter Menge, letztere über den beschriebenen Fülltrichter 26, in gemischter Form in einen Schmelzofen 27 eingeführt und darin geschmolzen. Der Schmelzofen 27 entspricht dem in der Fig. 1 dargestellten Schmelzofen.

Bei der Zufuhr der Verbrennungsasche aus dem Verbrennungsofen 21 und den Kunststoffabfällen aus dem Fülltrichter 26 in den Schmelzofen 27 kann man die Verbrennungsasche und die Kunststoffabfälle zuvor vermischen, bevor man sie in den Schmelzofen 27 überführt oder man kann sie gleichzeitig während der Zufuhr vermischen oder kann sie alternativ in dem Schmelzofen 27 automatisch vermischen, nachdem man sie getrennt eingeführt

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hat. Es ist lediglich erforderlich, daß die Verbrennungsasche und die Kunststoffabfalle miteinander vermischt sind, wenn die Schmelzbehandlung in dem Schmelzofen 27 erfolgt. Die Zerkleinerung der Kunststoffabfäl-Ie kann auch nur einen einzigen primären Zerkleinerungsvorgang umfassen, so daß der zweite oder sekundäre Zerkleinerungsvorgang nicht notwendig ist. Vorzugsweise besitzen die Teilchen der Kunststoffabfälle einen Durchmesser von weniger als 100 mm. Vorzugsweise führt man jedoch einen sekundären Zerkleinerungsprozeß durch, um die Teilchen der Kunststoffabfälle sicher zu zerkleinern. In dem Fall, da die Kunststoffbestandteile aus dem gesammelten Müll abgetrennt werden, genügt es, die Kunststoffbestandteile, die manuell oder automatisch in einfacher Weise entfernt werden können, abzutrennen,so daß es nicht notwendig ist, sämtliche in dem gesammelten Müll enthaltenen Kunststoffbestandteile zu entfernen.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung 0 dieser Ausführungsform der Erfindung.

Beispiel 3

Die nachfolgende Tabelle V verdeutlicht die Eigenschaften der Kunststoffabfälle und der gemischten Asche, die in diesem Beispiel 3 verwendet werden. Die Ergebnisse der Schmelzbehandlung unter Verwendung der Kunststoffabfälle und der gemischten Asche, wie sie in der Tabelle V angegeben sind, in der Tabelle VI zusammengestellt.

TABELLE V

Eigenschaften der Kunststoffabfälle und der gemischten Asche

Teilchengröße

Scheinbares spezifisches Gewicht

Heizwert

Mischungsverhältnis

Primär zerkleinertes Kunststoffmaterial

Weniger als 10 mm 30 %

10 mm bis 30 mm 40 %

Mehr als 30 mm 30 %

0,3 t/m^J

Sekundär zerkleinertes Kunststoffmaterial

Weniger als 10 mm 100%

0,5 t/m³ Mischung aus sekundär zerkleinertem
Kunststoffmaterial und Verbrennungsasche

Weniger als 10 mm 100 %

0,91 t/m³

7200 kcal/kg TrockenH 7200 kcal/kg Trocken

substanz

substanz kcal/kg Trockensubstanz

Kunststoffabfälle

Kunststoffabfälle + Asche
mit einem Wassergehalt
von 20 %

χ 100 = 27,3%

[Π m

Wassergehalt

14,5 %

GO CO OO

* · β t

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TABELLE VI

Bestandteile Menge pro Stunde

Menge der behandelten Verbrennungs- ,-c ka/h asche

Menge der behandelten Kunststoff- _16Q abfalle

Menge der behandelten Ascheinischung 586 kg/h

Menge der gebildeten Schlacke 324 kg/h

Menge des verwendeten zusätzlichen 25 l/h Öls

Wie aus der Tabelle VI zu ersehen ist, beträgt die Menge des als zusätzlichen Brennstoff verwendeten Öls 25 1/0,426 t, d. h. 58,7 1 pro Tonne der Verbrennungsasche. Wenn man jedoch in diesem Fall lediglich öl als zusätzlichen Brennstoff verwendet, wie es bei den herkömmlichen Schmelzbehandlungen der Fall ist, beträgt die ölmenge, die zur Behandlung 1 t der gleichen Verbrennungsasche erforderlich ist, 130 bis 150 1. Demzufolge ist es möglich, die Brennstoffmenge auf etwa die Hälfte oder ein Drittel zu bringen, indem man die Verbrennungsasche mit den in der Tabelle V angegebenen Kunststoff abfällen vermischt.

Bei einem weiteren Versuch wurden die gleichen Bedingungen wie von Beispiel 3 beibehalten, wobei jedoch eine Verbrennungsasche mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 40 % eingesetzt wurde. Hierbei hat sich gezeigt, daß die zur Behandlung 1 t der Verbrennungsasche notwendige Ölmenge 60,5 1 beträgt. Demzufolge kann die Menge des als zusätzlichen Brennstoff eingesetzten Öls unabhängig von dem Feuchtigkeitsgehalt des Materials drastisch vermindert werden, wenn man das Material mit Kunststoffab-

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fällen vermischt.

Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der das Mischungsverhältnis von Kuns'tstof fabfällen zu Verbrennungsasche 35 % beträgt, kann man die Menge des als zusätzlichen Brennstoff eingesetzten Öls auf 0 bringen. Demzufolge ist es möglich, die Schmelzbehandlung lediglich mit der Wärmemenge durchzuführen, die in der Aschemischung enthalten ist.

Wie aus den obigen Beispielen zu erkennen ist, kann die Menge des als zusätzlichen Brennstoff eingesetzten Öls in wirksamer Weise dadurch vermindert werden, daß man die Müllverbrennungsasche oder dergleichen mit Kunststoffabfällen vermischt. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Kunststoffabfalle in wirksamer Weise wiederzuverwerten, die, wie bereits ausgeführt wurde, in herkömmlicher Weise nicht behandelt, sondern in Landaufschüttungen deponiert werden. Demzufolge lassen sich nicht nur die Kosten zur Schmelzbehandlung der Müllverbrennungsasche und dergleichen vermindern, sondern es kann auch eine Behandlung der Kunststoff abfalle erreicht werden, die in herkömmlicher Weise nicht möglich war. Demzufolge kann die Wirksamkeit der

'25 Abfallverwertung deutlich verbessert und damit der Volkswirtschaft geholfen werden.

Im folgenden sei eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung angegeben, wurde bereits beim Schmelzen und Behandeln von Abfällen, wie Abwasserschlamm oder Müllverbrennungsasche, ein Mittel zur Verminderung des Schmelzpunkts eingemischt. Die Anwendung solcher schmelzpunkterniedrigender Mittel führt zu einer Verminderung des Schmelzpunkts der zu behandelnden Materialien,

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so daß die Menge des für die Schmelzbehandlung erforderlichen zusätzlichen Brennstoffs vermindert und die Lebensdauer der Schmelzöfen aufgrund der Absenkung der Temperatur innerhalb des Ofens gesteigert werden können. Dennoch ergeben sich Probleme dadurch, daß die Kosten der Schmelzbehandlung sich hierdurch erhöhen, da die im Handel erhältlichen Mittel zur Verminderung des Schmelzpunkts äußerst kostspielig sind. Es hat sich nunmehr gezeigt, daß der Schmelzpunkt des zu behandelnden Abfalls in wirksamer Weise dadurch vermindert werden kann, daß man die Zusammensetzung des zu behandelnden Abfalls, wie den Abwasserschlamm oder die Müllverbrennungsasche derart einstellt, daß sie der folgenden Zusammensetzung entspricht:
15

SiO₂ 40 bis 60 %

Al₃O₃ 5 bis 25 %

Material aus

der FeO, CaO,
20 K₂O und Na₂O

umfassenden

Gruppe 15 bis 55 %.

Die oben angegebene Zusammensetzung kann dadurch erreicht werden, daß man den zu behandelnden Abfall, wie den Abwasserschlamm oder die Müllverbrennungsasche mit einem geeigneten Material oder einer geeigneten Substanz vermischt, was zur Folge hat, daß der Schmelzpunkt des zu behandelnden Abfalls absinkt. Der Zusammensetzungsbereich, der zu einer Verminderung des Schmelzpunkts des zu behandelnden Abfalls führt, ist als schraffierter Bereich in dem Zusammensetzungsdiagramm der Fig. 3 dargestellt. Die Zusammensetzung des schraffierten Bereichs der Fig. 3 verdeutlicht den Zusammensetzungsbereich, der ein Schmelzen des Materials

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bei einem Schmelzpunkt von weniger als 1300⁰C ermöglicht. Der zu behandelnde Abfall, dessen Zusammensetzung nicht dem schraffierten Bereich der Fig. 3 entspricht, besitzt einen Schmelzpunkt von mehr als 1300⁰C und kann daher nicht bei einer Temperatur von 1300⁰C geschmolzen werden.

Wie oben bereits angegeben, kann beim Schmelzen und Behandeln von Abwasserschlamm oder Müllverbrennungsasche eine Schmelzpunkterniedrigung dadurch erreicht werden, daß man die Zusammensetzung auf die oben angegebenen Werte bringt. Demzufolge wird das Material oder die Substanz, die zur Einstellung der Zusammensetzung verwendet wird, hierin als "Zusatz" bezeichnet.

Die folgenden Versuchsbeispiele dienen der Belegung des oben beschriebenen Prinzips.

Versuchsbeispiel 1

Bei diesem Versuchsbeispiel wird ein entwässerter Kuchen, den man durch Entwässerungsbehandlung des Schlamms einer Wasserkläranlage erhält, geschmolzen, wobei der entwässerte Kuchen und die Verbrennungsasche des Abwasserschlamms vermischt und zum Zwecke des Schmelzens in den Schmelzofen eingeführt werden. Man verwendet den Aschegehalt der Verbrennungsasche eines Abwasserschlamms, den man dadurch erhält, daß man den durch biologische Behandlung des Abwassers nach dem Belebtschlammverfahren erhaltenen Schlamm entwässert und den entwässerten Schlamm in einer Verbrennungseinrichtung, wie einem Wirbelschichtofen, verbrennt. Es ist festzuhalten, daß das Vermischen des entwässerten Kuchens und der Verbrennungsasche vor der Einführung in den Schmelzofen oder gleich- zeitig mit der Zufuhr zu dem Schmelzofen oder alternativ

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auch innerhalb des Schmelzofens durch eine Drehung des Schmelzofens bewirkt werden kann.

Die nachfolgende Tabelle VII verdeutlicht den Zustand der Schmelzbehandlung für den Fall, daß ein als zu behandelnder Abfall eingesetzter entwässerter Kuchen des Schlamms "A" einer Wasserkläranlage mit der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms "B" einer Abwasserbehandlungsanlage oder der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens eines Abwasserschlamms "C" einer Abwasserbehandlungsanlage vermischt wird und die erhaltene Mischung in einen Muffelofen eingeführt und während 10 Minuten darin belassen wird. Bei diesem Versuch wird der entwässerte Kuchen während 4 Stunden auf eine Temperatur von 800⁰C erhitzt, um den Ascherückstand zu bilden, welcher dann auf eine Teilchengröße von weniger als 0,71 mm (24 mesh) vermählen und dann als Probe der Verbrennungsasche eingesetzt wird. Die Bewertungssymbole für den Schmelzzustand, die in der nachfolgenden Tabelle VII angegeben sind, basieren auf den in der Tabelle VIII angegebenen Kriterien.

Die Zusammensetzung des Ascherückstands der in der Tabelle VII angegebenen Proben sind in der nachfolgenden Tabelle IX angegeben.

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F.ubota Ltd. - FP-14 03

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TABELLE VII

Mischung	<	Mischungsverhältnis	l" der Wasser-	1200⁰C	1250⁰C	1300⁰C
	Schlamm "R	: Mischung
Verbrennungs	kläranlage	: 0	X	Δ	Δ
asche des ent	100	: 10	X	Δ	Δ
wässerten Ku	90	: 20	X	0	0
chens "B" des	80	: 30	Δ	O	©
Abfallschlamms	70	: 40	Δ	0	Θ
	60	: 50	Δ	©	©
	50	: 60	Δ	©	©
	40	: 100	O	©	© -
Verbrennungs	0	: 10	X	Δ	O
asche des ent	90	: 20	X	Λ	©
wässerten Ku	80	: 30	Δ	O	©
chens "C" des	70	40	Δ	©	©
Abwasser	60	50	0	Θ	©
schlamms	50	60	0	©
	40	100	O	©	©
0

Das Mischungsverhältnis ist als Gewichtsprozent des Aschegehalts angegeben.

TABELLE VIII

Bewertungs symbol	Zustand	Bemerkung
X	Nicht gesintert	Die Probe ist praktisch unverändert
Δ	Gesintert	Lediglich die Oberfläche zeigt Anzeichen des Schmelzens
O	Geschmolzen	Die gesamte Probe ist bis zum Zentrum geschmolzen, zeigt jedoch nur ein ge ringes Erweichen
®	Fließt	Die gesamte Probe ist fast vollständig geschmolzen und beginnt zu fließen (glänzende Oberfläche)

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Kuhota Ltd. - FP-1403

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TABELLE IX

Zusammensetzung des Aschegehalts oder Ascherück stands	Entwässerter Kuchen des Schlamms "A" d. Wasserklär anlage	Entwässert er Kuchen "B" des Abwasserschlamms	'Entwässerter Kuchen "C" des Abwasserschlamms
SiO₂ %	33,1	31,1	37,0
Al₂O₃ %	30,6	10,5	10,6
Ca %	23,6	21,7	16,6
Fe %	2,41	10,9	13,4
K %	1,09	0,86	1,07
Na %	0,54	0,35	0,102
Mg %		1,59	1,46

Wie aus den Ergebnissen der Tabellen VII bis IX zu erkennen ist, erfolgt dann, wenn lediglich der Schlamm "A" der Wasserkläranlage behandelt wird, das Fließen des geschmolzenen Abwasserschlamms nicht, selbst dann, wenn die Temperatur auf bis zu 14OO^ÜC erhöht wird, während dann, wenn der Schlamm "A" der Wasserkläranlage mit mehr als 30 % der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms "B" der Abwasserbehandlungsanlage oder mit der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms "C" der Abwasserbehandlungsanlage vermischt wird, der geschmolzene Abfall bei einer Temperatur von 1300⁰C fließt, wobei bei einer Zugabemenge von mehr als 50 % der geschmolzene Abfall bereits bei einer Temperatur von 1250⁰C fließt. Da die Zusammensetzung des als zu behandelnden Abfall eingesetzten Schlamms einer Abfallreinigungsanlage auf die in der Fig. 3 dargestellte Zusammensetzung eingestellt wird, läßt sich eine deutliche Absenkung des Schmelzpunkts erreichen.

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3 2 08984

Kvbota Ltd. - FP-I 403

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Versuchsbeispiel 2

Bei diesem Versuchsbeispiel 2 wird als zu behandelnder Abfall der entwässerte Kuchen eingesetzt, der bei der Entwässerungsbehandlung eines Schlamms einer Wasserkläranlage anfällt, wobei als Zusatz Eisenoxid oder ein Material oder eine Substanz, die als Hauptbestandteil Eisenoxid enthält, verwendet wird. Als Eisenoxid oder als Material mit Eisenoxid als Hauptbestandteil verwendet man das Abfallmaterial, das als Hammerschlag oder als Rost im Schiffbau oder im Rohrleitungsbau anfällt. Insbesondere, schmilzt man den als zu behandelnden Abfall eingesetzten entwässerten Kuchen des Kläranlageschlamms und behandelt ihn nach dem Vermischen mit einem solchen Material in einem Schmelzofen. Dabei kann, wenn der entwässerte Kuchen und das Eisenoxid oder das Eisenoxid als Hauptbestandteil enthaltende Material miteinander vermischt werden das Vermischen vor der Einführung in den Schmelzofen, gleichzeitig während der Einführung in den Schmelzofen oder alternativ auch in dem Schmelzofen erfolgen, indem man diese Materialien getrennt in den Schmelzofen einführt und darin durch die Drehung des Schmelzofens miteinander vermischt. Dabei erfolgt die Schmelzbehandlung dadurch, daß man den Abfall während 10 Minuten ähnlich der in dem Versuchsbeispiel 1 beschriebenen Weise in einem Muffelofen erhitzt. Zu Vergleichszwecken sind in der nachfolgenden Tabelle X die Ergebnisse eines Versuchs angegeben, bei dem ein handels übliches, den Schmelzpunkt erniedrigendes Mittel (Flux Mz) eingesetzt wird. Diese handelsübliche schmelzpunkterniedrigende Mittel (Flux Mz) enthält als Hauptbestandteil etwa 40 bis 50 % Natriumcarbonat (Na₂CO-) und Bor (B), CaO und dergleichen.

Die in der folgenden Tabelle X angegebenen Bewertungssym-

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Kubota Lsd. - FP-1403

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bole der Schmelzbehandlung entsprechen den in der Tabelle VIII beschriebenen.

TABELLE X

	Zusatz	Temperatur	Zugabemenge des	3 %	-	Zusatzes	8 %	10 %
			0 %			5 %
	Handelsübli						Δ	Δ
10	ches Mittel	1250⁰C				Δ
	zur Vermin			Δ			O	©
	derung des Schmelzpurikts	1300"C	Δ	—		Δ	Δ	Δ
		1250⁰C	_	Δ		Δ	O	©
	Fe₂O₃	1300⁰C	Δ		Δ	Δ	Δ
		1250⁰C	-		Δ
	Fe O,					Θ	Θ
15	3 4 ! I	1300⁰C	Δ
Δ






ο :

Bemerkung: Die Zugabemenge entspricht dem Gewichtsprozent des Zusatzes, bezogen auf den Aschegehalt des in einer bestimmten Wasserkläranlage erhaltenen Schlamms.

Wie aus der Tabelle X zu ersehen ist, verdeutlicht dieses Versuchsbeispiel 2 die Tatsache, daß dann, wenn lediglich der Schlamm einer Wasserkläranlage geschmolzen wird, der Schmelzzustand selbst bei einer Temperatur von 1300"C nicht erreicht werden kann, während dann, wenn der Schlamm der Wasserkläranlage mit mehr als 10 % Eisen(III)-oxid oder mit mehr als 8 % Fe.,0. vermischt wird, ein Fließen des geschmolzenen Abfalls erreicht werden kann. Demzufolge kann im Vergleich zu der Nichtzugabe eines Zusatzes eine erhebliche Schmelzpunkterniedrigung durch Vermischen mit Eisenoxid oder Fe.,0. erreicht werden. Aus der Tabelle

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER EubotaLtd. -FP-I 403

X ist weiterhin zu erkennen, daß die Wirkung von Fe₃O₃ oder Fe₃O₄ die gleiche ist wie die des handelsüblichen Schmelzpunkterniedrigungsmittels "Flux Mz", welches jedoch sehr teuer ist. Im Gegensatz dazu sind die erfindungsgemäß einsetzbaren Eisenoxide Fe₃O₃ und Fe₃Ck als Abfallmaterial erhältlich, da sie als Hammerschlag oder bei der Bostbeseitigung im Schiffsbau oder im Rohrleitungsbau anfallen. Demzufolge kann man den gleichen Effekt wie den des handelsüblichen kostspieligen Schmelzpunkterniedrigungs- mittels dadurch erreichen, daß man ein zu extrem niedrigen Kosten erhältliches Abfallmaterial einsetzt. Wenngleich, w,ie durch das Versuchsbeispiel 2 verdeutlicht, das Schmelzen des als zu behandelnden Abfall eingesetzten entwässerten Kuchens eines Klärschlamms durch die Verwendung von Fe₃O₃ und Fe₃O₄ vermindert werden kann, ist darauf hinzuweisen, daß dieser Effekt eine Folge der Tatsache ist, daß die Zusammensetzung des zu behandelnden Abfalls durch die Zugabe von Fe₃O₃ bzw. Fe₃O₄ auf den in der Fig. 3 dargestellten Zusammensetzungsbereich eingestellt wird. Insbesondere wird die Zusammensetzung des in dem Versuchsbeispiel 2 eingesetzten entwässerten Kuchens, dessen Zusammensetzung nicht dem schraffierten Bereich der Fig.3 entspricht, durch das Vermischen mit Fe₃O₃ oder Fe₃O₄ auf eine Zusammensetzung gebracht, die in den in der Fig. 3 dargestellten schraffierten Bereich fällt. Demzufolge verdeutlicht das Versuchsbeispiel 2 die Tatsache, daß die Verwendung von Eisenoxid oder eines Eisenoxid als Hauptbestandteil enthaltenden Materials als Zusatz nur dann von Vorteil ist, wenn die Zusammensetzung des zu behandelnden Abfallmaterials außerhalb des in der Fig. 3 dargestellten schraffierten Bereichs liegt.

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ,'':* : * Xubot'a. Ltd.. - FP-1403

Versuchsbeispiel 3

Bei dem Versuchsbeispiel 3 wird als zu behandelnder Abfall der entwässerte Kuchen einer Entwässerungsbehandlung eines Klärschlamms eingesetzt und es wird als Zusatz eine Mischung aus der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms und Eisenoxid oder ein Eisenoxid als als Hauptbestandteil enthaltendes Material verwendet. Die Verbrennungsasche des AbwasserSchlamms ist die gleiche, wie sie in dem Versuchsbeispiel 1 beschrieben worden ist. Auch die Schmelzbehandlungsmethode, die in diesem Versuchsbeispiel 3 angewandt wird, entspricht der in den Versuchsbeispielen 1 und 2 beschriebenen Methode. Der Unterschied ist darin zu sehen, daß als Zusatz eine Mischung aus der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms und Eisenoxid oder einem Eisenoxid als Hauptbestandteil enthaltenden Material verwendet wird. Die nachfolgende Tabelle XI verdeutlicht die Ergebnisse des Falls, gemäß dem der entwässerte Kuchen des Schlamms "A" einer Kläranlage mit der Verbrennungsasche des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms "B" einer Kläranlage in einem Verhältnis von 1 : 1 vermischt und die erhaltene Mischung getrennt mit Eisen (III)-oxid (Fe~O_J und Trieisentetraoxid (Fe^O.) bzw. einem handelsüblichen Schmelzpunkterniedrigungsmittel vermischt und die erhaltene Mischung in einen Muffelofen eingebracht und dort während 10 Minuten belassen wird. Die nachfolgende Tabelle XII verdeutlicht die Zusammensetzung des entwässerten Kuchens des Schlamms "A" der Kläranlage und die auf den Aschegehalt bezogene Zusammensetzung des entwässerten Kuchens des Abwasserschlamms "B" der Kläranlage. Die in der Tabelle XI angegebenen BewertungsSymbole für den Schmelzzustand entsprechen den in der Tabelle VIII angegebenen.

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TABELLE XI

Abwasserschlamm	Zusatz	Zugabemenge	1200	Temperatur ⁰C 1250⁰C 1	300⁰C
	Handelsübli ches Schmelz- punkternie- drigungsmit- tel	0 % 3 % 5 % 10 %	I Il X	Δ Δ Δ Δ	©©!>!>
Verbrennungs		0 %	X	^Δ	Δ
asche des ent wässerten Ku	Fe₂O₃	3 % 5 %		Δ Δ	Δ ©
chens "B" des		10 %	-	Δ	©
Kläranlage- schlamms
		0 % 3 %	X	Δ Δ	Δ Δ
	^e3 4	5 %	-	Δ	©
	10 %	-■	Δ	O

Bemerkung: Die Zugabemenge entspricht dem Gewichtsprozentsatz des Zusatzes bezogen auf den Aschegehalt des Klärschlamms "A" und den Aschegehalt des Abwasserschlamms "B"

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,.Kybota" Ltö\ - FP-1403

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TABELLE XII

Zusarnmensetzung be zogen auf den Asche- gchalt	Klärschlamm "A"	Abwasserschlairm "B"
SiO₂ %	33,1	22,0
Al₂O₃ %	30,6	6,68
Ca %	23,6	32,2
Fe %	2,41	7,37
K %	1,09	0,71
Na %	0,54	0,37
Mg %		1 ,16

Wie aus den Tabellen XI und XII zu entnehmen ist, werden der Klärschlamm "A" und der Abwasserschlamm "B" in einem Verhältnis von 1 : 1 gemischt und es wird zusätzlich Eisen (III) -oxid (Fe-O-.) und Trieisentetraoxid (Fe.,0.) in einer Menge von mehr als 5 % zugesetzt, so daß der zu behandelnde Abfall eine Zusammensetzung besitzt, die dem schraffierten Bereich der Fig. 3 entspricht, was zur FoI-ge hat, daß das Schmelzen bei 1300°C ohne weiteres erreicht werden kann. Wie aus den in der Tabelle XI angegebenen Vergleichsergebnissen zu erkennen ist, kann ein Effekt erreicht werden, der ähnlich dem ist, den man mit einem handelsüblichen Schmelzpunkterniedrigungsmittel er-

25 reicht.

Da, wie aus den obigen Angaben hervorgeht, der Schmelzpunkt des zu behandelnden Abfalls, wie ein Klärschlamm oder eine Müllverbrennungsasche, dadurch vermindert werden kann, daß man ihn mit einem davon verschiedenen zu behandelnden Abfall oder Eisenoxid vermischt, so daß die oben angegebene spezifische Zusammensetzung erreicht werden kann, wird es möglich, die Menge des zur Schmelzbehandlung des zu behandelnden Abfalls notwendigen Öls in starkem Umfang zu

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vermindern. Durch die Absenkung des Schmelzpunkts wird weiter erreicht, daß die Ofenbetriebstemperatur abgesenkt und damit die Lebensdauer des Schmelzofens verlängert werden können.
5

Die dritte Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Schmelzbehandlungsverfahren, bei dem zusätzlich zu der Verwendung des zusätzlichen Brennstoffs zusammen mit dem zu behandelnden Abfall gemäß den ersten beiden Ausführungsformen der Erfindung die oben beschriebene Maßnahme der Einstellung der Zusammensetzung angewandt wird. Insbesondere umfaßt diese bevorzugte dritte Ausführungsform der Erfindung eine Methode, gemäß der der zu behandelnde Abfall, wie ein Wasserklärschlamm oder eine Müllverbrennungsasche, mit einem zusätzlichen Brennstoff in pulverförmiger, körniger oder granulärer oder vermahlener oder zerkleinerter Form und dem oben beschriebenen Zusatz vermischt wird, so daß die Zusammensetzung des Materials auf jenen Bereich eingestellt wird, der dem schraffierten Bereich der Fig. 3 entspricht. Wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, kann man als zusätzlichen Brennstoff pulverförmige Kohle und Koks oder Kunststoffabfälle oder Reifenabfälle verwenden. Wie aus den obigen Versuchsbeispielen 1 bis 3 abzulesen ist, kann man als Zusatz die Verbrennungsasche eines Abfalls, der sich von dem zu behandelnden Abfall unterscheidet, Eisenoxid oder ein Material, welches Eisenoxid als Hauptbestandteil enthält, verwenden. Das Eisenoxid oder das Eisenoxid als Hauptbestandteil enthaltende Material kann der Abfall sein, der als Hammerschlag oder als Rost beim Schiffbau oder beim Rohrleitungsbau anfällt. Das Einmischen des Zusatzes kann gleichzeitig mit dem Einmischen des zusätzlichen Brennstoffs oder anschließend erfolgen.

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ^; ' Kuppt;?. Ltd. - FP-1403

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung kann die durch das Verbrennen des organischen Materials in dem Schmelzofen erzeugte Verbrennungswärme in wirksamer Weise gesteigert und damit die Menge des für die Schmelzbehandlung erforderlichen Öls in drastischem Umfang vermindert werden, da der zu behandelnde Abfall, wie ein Klärschlamm oder eine Müllverbrennungsasche, mit einem zusätzlichen Brennstoff in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form vermischt wird. Zusätzlieh dazu ist es möglich, die für die Schmelzbehandlung notwendige ölmenge weiter dadurch zu vermindern, daß man die Zusammensetzung des zu behandelnden Abfalls als solchen in der Weise reguliert, daß sie dem schraffierten Bereich der Fig. 3 entspricht, indem man einen Zusatz der oben beschriebenen Art verwendet und in dieser Weise den Schmelzpunkt der Schlacke erniedrigt und damit ihr Fließverhalten verbessert. Insbesondere im Vergleich zu den ersten beiden Ausführungsformen ermöglicht die dritte Ausführungsform der Erfindung eine weitere Verminderung der Menge des als zusätzlichen Brennstoff erforderlichen Öls. Da weiterhin die Temperatur der Schmelzbehandlung durch die Einstellung der Zusammensetzung des zu behandelnden Abfalls erniedrigt werden kann, kann man auch die Betriebstemperatur des Schmelzofens vermindern, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Schmelzofens führt.

Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Kombination von zwei technischen Ideen, nämlich einerseits der Zugabe eines zusätzlichen Brenn-Stoffs zu dem zu behandelnden Abfall gemäß der ersten beiden Ausführungsformen und andererseits die Zugabe eines Zusatzes zur Einstellung der Zusammensetzung des zu behandelnden Abfalls gemäß den oben beschriebenen Versuchsbeispielen. Dabei ist erkennbar, daß diese dritte Ausführungsform, die die Kombination dieser beiden

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technischen Ideen umfaßt, eine entsprechende Summenwirkung mit sich bringt.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandataires agrees pree !'Office european des brevets Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister SiK'i MÜIler Siekerwa„7l D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD Case: FP-1403 26. Februar 1982 KUBOTA LTD. 2-47, Shikitsuhigashi 1-chome Naniwa-ku, Osaka-shi, Osaka-fu, Japan Verfahren zum Schmelzen und Behandeln von Abfall Priorität: 05. Oktober 1981, Japan, Nr. 157467/1981 Patentansprüche

1. Verfahren zum Schmelzen und Behandeln von zu behan-5 delndem Abfall, wie bei der Abwasserbehandlung anfallendem Schlamm und Müllverbrennungsasche, dadurch gekennzeichnet , daß man den zu behandelnden Abfall mit einem zusätzlichen Brennstoff mit eigenem Wärmeinhalt in pulveriger, körniger oder massiver Form oder 10 in gemischter Form vermischt und die gebildete Mischung schmilzt.

S · η t

TER MEER · MÜLLER · STEIN^IStER? ΐ ' ' I : - Kubota Ltd. - FP-1403

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als zusätzlichen Brennstoff in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form pulverförmige Kohle oder Koks verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als zusätzlichen Brennstoff in pulveriger, körniger oder massiver Form oder in gemischter Form Kunststoffabfalle oder Reifenabfälle ver-

10 wendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß man als zu behandelnden Abfall einen Verbrennungsrückstand einsetzt, den man dadurch erhält, daß man von einem Müll und ein davon abtrennbares Kunststoffmaterial enthaltenden Abfall das Kunststoffmatcrial abtrennt und anschließend den in dem Abfall verbliebenen Müll verbrennt, und
das von dem Abfall abgetrennte Kunststoffmaterial als zu-

20 sätzlichen Brennstoff verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den zu behandelnden Abfall mit einem Zusatz versetzt, so daß der zu behandelnde

Abfall 40 bis 60 % SiO₂, 5 bis 25 % ^A1 ₂°3 ^{und 15 bis 55} eines Materials, welches aus der Gruppe von Substanzen ausgewählt ist, die FeO, CaO, K„0 und Na₃O umfaßt, enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als zu behandelnden Abfall Abwasserbehandlungsschlamm und als Zusatz Müllverbrennungsasche verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge-

TER MEER - MÜLLER . STElN¹MEiSTER I'ubota Ltd. - FP-1403

kennzeichnet , daß man den Zusatz mit Eisenoxid oder einer Substanz vermischt, die als Hauptbestandteil Eisenoxid enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als Zusatz Eisenoxid oder eine als Hauptbestandteil Eisenoxid enthaltende Substanz verwendet.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Eisenoxid oder als die Eisenoxid enthaltende Substanz ein Eisenoxid enthaltendes Abfal!material verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als zu behandelnden Abfall den Schlamm einer Wasserreinigungsanlage und als Zusatz Abwasserschlamm verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß man als zu behandelnden Abfall Abwasserschlamm und als Zusatz den Schlamm einer Wasserreinigungsanlage verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man als zu behandelnden Abfall und als Zusatz Abwasserschlämme unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet.