DE69412338T2 - Verfahren zur Entsorgung von Abfällen, insbesondere von Hausmüll - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Entsorgung von Abfällen.
• Bekanntermaßen ist die kontrollierte Müllablagerung, zumindest in Italien, das am weitesten verbreitete System für die Entsorgung der Abfälle von Gemeinden, und zwar aufgrund der geringen Kosten und auch aufgrund der Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Bereitstellung neuer Verbrennungsöfen oder im Zusammenhang mit der Überholung und Anpassung existierender Verbrennungsöfen.
• Diese Lösung hat jedoch eine Reihe wohlbekannter Nachteile für die Umwelt und die Lebensqualität der in der Nähe der Ablagerungsplätze lebenden Bevölkerung.
• Die abgelagerten Abfälle fermentieren und verwesen. Der Prozentsatz an organischem Material (rein organisches Material sowie Papier und Pappe) kann 60 % des unbehandelten Abfalls erreichen und ist in jedem Fall nicht geringer als 30 %, auch in Abfällen aus Bereichen, in denen für mehrere Jahre eine getrennte Müllsammlung praktiziert wurde. Die Hauptnachteile der Müllablagerung in Mülldeponien sind im folgenden kurz angeführt:
• - Das große Flächenerfordernis für die Müllablagerung. Aufgrund der begrenzten Dichte, die mit herkömmlichen Kompaktiersystemen erreicht wird, besteht ein erheblicher "Verbrauch" geeigneter Deponien, welche zunehmend schwieriger zu finden sind.
• Fign. 1 und 2 zeigen beispielhaft die Variationen in der Dichte der Müllagen als eine Funktion der Höhe und der Anzahl von Durchgängen in Kompaktiereinheiten.
• - Die Freisetzung unangenehmer Gerüche und die Verteilung von Abfallmaterial auch in Nachbarbereichen mit der Folge der Beeinträchtigung der Landschaft. Das Problem von Geruchsimmissionen stellt die größte Abschreckung bei der Möglichkeit der Ausbildung von Mülldeponien dar.
• Tägliche Abdeckung der Abfälle und andere Systeme, auch mit dem besten Management der Deponie, haben sich als ungeeignet zur Lösung des Problems gezeigt, welches eine Belästigung für einen großen Bereich, insbesondere in den wärmeren Perioden des Jahres, werden kann.
• Das "leichte" Material, welches vom Wind weggetragen wird, kann ebenfalls Probleme hervorbringen, und die Kosten für das Wiedereinsammeln können erheblich sein.
• - Die Verbreitung von Schädlingen und Seuchen. Zusätzlich zur direkten Beeinflussung ziviler und industrieller Aktivitäten fungieren Ratten, Möwen, Fliegen usw. als Überträger für menschliche und tierische Infektionen.
• - Die Erzeugung von Biogas. Ein häufig vernachlässigter Aspekt bei der Bewertung der Umweltauswirkungen von Mülldeponien ist die Diffusion von Biogas sowohl in den Boden als auch in die Umgebungsluft. Dies erfolgt aufgrund der überaus geringen Wirkungsgrade der Aufnahmesysteme, welche selbst in den besten Fällen niemals höher als 50 - 60 % sind.
• Biogas wird üblicherweise mit Beginn des zweiten Jahres des Betriebs einer Mülldeponie erzeugt und die Erzeugung hält 30 - 35 Jahre an. Ein typischer Verlauf der Biogaserzeugung über die Zeit ist in Fig. 3 gezeigt.
• Das aufgefangene Biogas ist nur selten als Energiequelle genutzt; in den meisten Fällen wird es abgefackelt.
• Es sollen auch die Nachteile erwähnt werden, die Biogas in der Vegetation ausbilden kann, sowohl durch die Vergiftung aufgrund des Sauerstoffersatzes als auch durch das Vorhandensein pflanzenvergiftender Bestandteile in dem Biogas. Diese Umstände können die mögliche Umweltkultivierung der Mülldeponie erheblich verzögern oder gar verhindern.
• - Die Erzeugung von Sickerstoffen. Diese Erzeugung hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise Regenfällen, Oberflächenwasser, Verdampfung/Transpiration, und die Variation der Feuchtigkeit der in der Deponie gelagerten Abfälle und der dazwischenliegenden Abdeckungsschichten. Die Sickerstofferzeugung variiert üblicherweise zwischen 3 und 10 m³/ha/tag in Abhängigkeit vom Regenfall, dem Alter der Deponie und dem Grad der Verdichtung. Die Entsorgungskosten für die Sickerstoffe können erheblich sein.
• Die EP-A-37 34 60 offenbart ein System zur Entsorgung von Abfällen mit der Verdichtung der Abfälle und dem Einpacken in Plastikfolie für die normale Lagerung.
• Die DE-A-40 18 810 offenbart ein Verfahren zur Kompostierung von Haushaltsabfällen, die organisches Material enthalten, mit einem Kompostierungsschritt, gefolgt durch eine Verdichtung unter Verwendung einer Zwinge in geschlossenen Behältern.
• Die DE-A-19 40 434 offenbart ein Verfahren zur Entsorgung von Abfällen von Haushalten und Kleinindustrie, umfassend ein Mahlen der Abfälle auf der Deponie, Trocknen bei 120º C, Pressen und Wasserdichtverpacken.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein System bereitzustellen, welches geeignet ist, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
• Innerhalb dieses Ziels ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für das Recycling von Abfällen als Brennstoff anzugeben.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren anzugeben.
• Dieses Ziel und diese und andere Aufgaben ergeben sich aus einem Verfahren für die Entsorgung von Abfällen nach den unabhängigen Ansprüchen.
• Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten aber nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels für die Erfindung gemäß den Figuren. Dabei zeigen:
• Fig. 1 ein Diagramm, welches die Dichte der Abfälle in einer Mülideponie als Funktion der Schichthöhe zeigt;
• Fig. 2 ein Diagramm, welches die Dichte der Abfälle in einer Deponie als Funktion der Anzahl der Verdichtungsvorgänge zeigt;
• Fig. 3 ein Diagramm, welches den typischen Verlauf der Biogasherstellung über die Zeit in einer Mülldeponie zeigt;
• Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, und
• Fig. 5 eine schematische Darstellung der Ablagerung der Abfälle in einer Deponie.
• Mit Hinweis auf Fign. 4 und 5 wird das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich der Homogenisierung und dem Mahlen der Abfälle beschrieben. Eisenhaltige Bestandteile können in diesem Stadium entfernt werden, wenn erforderlich.
• Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird der klassifizierte Abfall in Ballen mit einem hohen Druckwiderstand geformt.
• Zu diesem Zweck ist es möglich, Pressen 5 zu verwenden, welche geeignet sind, feste Abfälle 1 zu kompaktieren und welche kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden können, wobei Ballen 3 mit einer prismatischen Form und konstanter Höhe und Tiefe sowie variabler Länge erzeugt werden. In der Presse ist der Druck konstant und wird über die horizontale Achse angewandt. Auf diese Weise werden Drücke von 10 bis 30 kg/cm² innerhalb der Ballen erreicht, und ein Ballen hat die maximale Fähigkeit, dem Druck einer Vielzahl übereinanderliegender Ballen zu widerstehen, und entsprechend Deformationen zu vermeiden, entlang der Richtung, in welcher der Druck angewandt wurde.
• Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt weiterhin einen Schritt der Behandlung der Abfälle in den Ballen durch aerobe Fermentation. Dieses Verfahren kann entweder natürlich oder beschleunigt durchgeführt werden. Die natürliche Behandlung wird direkt in den Ballen mit dem klassifizierten Material durchgeführt. Die schnelle oder beschleunigte Behandlung wird in Reaktoren (Behältern) durchgeführt, die vor der Ballenbildung geeignet präpariert werden, wie im folgenden beschrieben wird.
• Die natürliche Fermentations-Behandlung umfaßt das Positionieren der Ballen 3 innerhalb eines geschlossenen Gebäudes, beispielsweise einer großen Scheune 7, die mit einem Biofilter 9 versehen ist.
• Die Ballen 3 können vorteilhafterweise in einer Vielzahl übereinanderliegender Schichten angeordnet werden, beispielsweise mittels geeigneter automatischer Vorrichtungen, und zwar in einer speziellen Anordnung, bei welcher Abstände von 9 bis 10 cm zwischen den Ballen eingehalten werden, um ein Entweichen von Luft zuzulassen und einer Oxidation der äußeren Schichten der Ballen zu ermöglichen, welche für die aerobe Fermentation erforderlich sind.
• Die Luft wird durch ein Bodensystem ausgewechselt, welches geeignet mit Ventilationsdüsen 11 versehen ist, die mit äußeren Luftansaugschächten verbunden sind, wobei der "Schornsteineffekt" der durch die warmen Ballen erwärmten Luft genutzt wird. Für den einleitenden Schritt und für den Fall, daß die Bedingungen nicht eintreten, kann die Scheune 7 darüber hinaus mit einem geeigneten System für die künstliche Einführung und Abführung von Luft versehen sein.
• Die äußere Schicht der Ballen erreicht aufgrund der aeroben mikrobiologischen Aktivitäten innerhalb weniger Tage hohe Temperaturen (50 - 60º C). Diese äußeren Schichten (etwa 20 - 25 cm) können bis zu 70 % des Gesamtvolumens der Ballen bilden, in Abhängigkeit von den Abmessungen und Formen. Der verbleibende innere Teil durchläuft nichtaerobe Fermentationsprozesse; die unerwünschten und für diese Reaktionen typischen Gerüche werden durch die Aktivität der aeroben äußeren Schichten erheblich reduziert (Biofiltereffekt). Um jedoch jegliche Möglichkeit der Geruchsimmissionen zu eliminieren, ist ein System von Biofiltern 9 auf der Abdeckung der Scheune angeordnet, um die Abluft zu behandeln.
• Durch das Erreichen hoher Temperaturen brauchen die äußeren Schichten der Ballen eine Menge Flüssigkeit; somit wird das Wasser vom inneren Kern an die Außenseite gezogen, wodurch das Trocknen des Kerns beschleunigt wird. Auf diese Weise dehydrieren die Ballen nach 120 - 150 Tagen bis zu einem Grad, zu dem mikrobiologische Aktivitäten nicht mehr möglich sind. Gleichzeitig fällt die Temperatur und stabilisiert sich bei einem Wert nahe der Umgebungstemperatur. Während dieses Schrittes haben die Ballen etwa 15 - 20 % des Originalgewichts verloren.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird der Abfall, nachdem er homogenisiert und klassifiziert ist und bevor er in Ballen geformt wird, einer beschleunigten Fermentationsbehandlung unterzogen. Für diesen Zweck wird der Abfall vorzugsweise innerhalb von Behältern angeordnet und einer aerobischen Fermentation durch Desodorierung und Dehydration unterzogen. Der dehydrierte Abfall kann darüber hinaus jeglicher herkömmlichen chemischen, physikalischen und mikrobiologischen Behandlung unterzogen werden, um jegliche verbleibende mikrobiologische Aktivität zu unterbinden (Methangasentzug). Anschließend wird der Abfall in der oben beschriebenen Weise zu Ballen geformt.
• In beiden beschriebenen Verfahrensweisen wird jegliche fermentative mikrobiologische Aktivität innerhalb der Ballen verhindert, da diese undurchlässig gemacht werden. Wird der Grenzwert, bei welchem eine fermentative mikrobiologische Aktivität gestoppt wird, nicht erreicht, werden während der Abdichtung einfache Ventile angewandt, um ein Abführen jeglicher verbleibenden Gaserzeugungen zu ermöglichen.
• Abschließend umfaßt das Verfahren nach beiden Aspekten der Erfindung den Schritt der Abdichtung der Ballen. Dieser Schritt umfaßt die Ausbildung eines Systems zur Abdichtung von kompaktierten Abfällen in gleichförmigen Ballen, welche einen hohen Gehalt organischer Substanzen haben, aber sich in einem ausgetrockneten Stadium befinden, um die Fortführung oder die Wiederaufnahme fermentativer mikrobiologischer Aktivitäten zu verhindern.
• Die Abdichtung wird vorzugsweise durchgeführt durch die Verwendung von Folien 13 aus Kunststoffmaterial oder anderen geeigneten Materialien, welche in jedem Fall die Eigenschaft haben, eine Wiederbefeuchtung der Abfälle nicht zuzulassen.
• Der letzte Schritt des Verfahrens umfaßt die Anordnung der abgedichteten Ballen 33 in einer Deponie, wie in Fig. 5 gezeigt.
• Andere Vorteile, die mit dem undurchlässigen Einpacken erreicht werden, sind die Ausräumung des Problems der Bildung von Sickerstoffen und der Verteilung von leichten Abfallmaterialen in die Umgebung.
• Die zur Erreichung der Abdichtung geeigneten Materialien umfassen neben den beispielhaft genannten Kunststoffolien, entweder Schrumpffolie oder herkömmliche Folie, die vollständig hermetisch abdichten oder Ventilöffnungen haben, sowie Bitumenfolien.
• In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Erfindung die aufgezeigten Ziele erreicht und Aufgaben löst und ein Entsorgungssystem bereitstellt, welches die Probleme herkömmlicher Systeme lösen kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene Arten modifiziert oder variiert werden, welche alle innerhalb des Spektrums des erfindungsgemäßen Konzeptes liegen, wobei alle Details durch technische Äquivalente ersetzt werden können.
• Die verwendeten Materialien sowie die Abmessungen können natürlich entsprechend den Erfordernissen und des Standes der Technik festgelegt werden. RS/fg.

Claims (7)

1. Verfahren zur Entsorgung von Abfällen, insbesondere von Hausmüll, mit den Schritten

- Zerkleinern der Abfälle und

- Formen der Abfälle in Ballen (3) mit hohem Druckwiderstand,

dadurch gekennzeichnet,

daß es weiterhin umfaßt die Behandlung der Abfälle durch aerobe Fermentation für eine Zeitdauer, die ausreichend ist, um die Dehydrierung der Ballen zuzulassen, bis zu einem Level der imkompatibel mit mikrobiologischen Aktivitäten ist, in dem

- die Ballen in einem geschlossenen Gebäude (7) in einer Vielzahl von Lagerschichten positioniert werden,

- Luft in das Gebäude eingeblasen wird, wobei die vielschichtig gelagerten Lagen das Entweichen der eingeblasenen Luft und die Oxydierung der äußeren Schichten der Ballen ermöglichen, und

- die Ballen schließlich aus dem geschlossenen Gebäude entfernt und auf einem Ablagerungsplatz (15) plaziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen mit einem Abstand von etwa 8 bis 10 cm voneinander angeordnet werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Gebäude einen Biofilter (9) aufweist, welcher auf der Abdeckung des Gebäudes zur Behandlung der Luft angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ballen vor der Plazierung am Ablagerungsplatz abgedichtet werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entsorgung von Abfällen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Zerkleinerungs- und Paketierungsausrüstung und einen geschlossenen Fermentierungsbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich ein Gebäude (7) ist, geeignet zur Aufnahme der Abfälle, mit einem Dach mit einem Biofilter (9) und einem Bodensystem mit Luftdurchlssen (11).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Presse aufweist, geeignet zur Pressung der Abfälle zur Herstellung der Ballen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Abdichtungsvorrichtung aufweist, geeignet zum Packen der Ballen in einen undurchlässigen Film (13).