DK148636B - Fremgangsmaade til fremstilling af et lagringsbestandigt braendsel - Google Patents

Description

i 148636

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art til fremstilling af et brændsel, der kan lagres i længere tid uden miljøgener, på basis af dagrenovation og andet organisk affald, 5 hvorfra ikke-brændbare og/eller genbrugsværdige bestanddele om ønsket er frasorteret.

En hensigtsmæssig bortskaffelse af affald, såsom dagrenovation, er med årene blevet et større og større 10 problem. De to hyppigst anvendte metoder er deponering på lossepladser og forbrænding i forbrændingsanlæg.

Deponering er behæftet med betydelige miljømæssige problemer, navnlig lugtgener og risiko for forurening 15 af grundvand og vandløb, og kravene til lossepladsindretning skærpes derfor stadig.

Forbrænding af dagrenovation i forbrændingsanlæg både med og uden udnyttelse af den ved forbrændingen produ-20 cerede varme er velkendt. Således er den dannede varme i de senere år blevet udnyttet i kombinerede forbrændings- og fjernvarmeanlæg, som af hensyn til afsætningen af varmen må producere i overensstemmelse med behovet.

25 Imidlertid er varmebehovet stærkt svingende med årstiden og temperaturen, i modsætning til mængden af dagrenovation, som inden for rimelige gramser kan betragtes som ensartet over hele året med visse sæsonbetonede variationer i sammensætningen, idet sommeraffald f.eks. nor-30 malt vil indeholde mindre plast end vinteraffald.

Da man på grund af affaldets begrænsede holdbarhed er nødt til at foretage en afbrænding umiddelbart efter indsamlingen, medfører denne sæsonbetonede uoverensstem-35 melse et stort energispild, idet man ikke uden for fyringssæsonen kan udnytte affaldets kalorieværdi optimalt.

2 148636

Dette problem har man foreslået løst ved at presse det findelte affald til briketter, f.eks. ved blanding med knust kul og bindemiddel, jfr. britisk patentskrift nr.

1 286 532 eller ved blanding med kulstøv, jfr. dansk 5 patentskrift nr. 143 859. Den første metode er dog besværlig, idet den kræver en varmebehandling ved ca.

200°C i 1-3 timer, og den anden metode giver ikke en tilstrækkelig sikkerhed for, at affaldets forrådnelse standses, ligesom der er betydelige røggener ved afbræn-10 dingen.· I DE-fremlæggelsesskrift nr. 24 51 093 er det beskrevet, at man kan opnå en forbigående konservering af husholdningsaffald og industriaffald, der indeholder forråd-15 nelige organiske bestanddele, ved tilsætning af en højviskos blanding af naphthensyrer med molekylvægt 300 - 550.

Det er fremhævet, at disse naphthensyrer kan bevirke 20 en deaktivering på nogle dage, hvorved man kan undgå lugtgener i tiden fra indsamlingen til affaldet er anbragt i deponi, eksempelvis med henblik på nedbrydning ved kompostering. .

25 Ganske vist er det kort nævnt, at det behandlede affald også kan afbrændes, men dette må så ske inden deaktiveringen er ophørt, hvorfor metoden ikke afhjælper det ovennævnte energispild. 1 2 3 4 5 6

Formålet med den foreliggende opfindelse er at angive 2 en fremgangsmåde til fremstilling af et brændsel, der 3 kan lagres i længere tid uden lugtproblemer og andre 4 miljøgener ud fra affald, og uden at det er nødvendigt 5 at foretage en brikettering eller andre energikrævende 6 komprimeringsprocedurer.

3 148636

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at affaldet blandes intimt med kalk i form af brændt kalk (CaO), hydratkalk (Ca(OH)2) eller brændt dolomit i en tilstrækkelig mængde til at inaktivere tilstedeværende mikroorganismer i 5 affaldet ved at tilvejebringe en pH-værdi i affaldets væskeindhold på mindst 11 og til i det væsentlige at opretholde mindst denne pH-værdi i hele lagringsperioden.

Udtrykket "kalk" vil i det følgende skulle opfattes 10 som omfattende både brændt kalk (CaO), hydratkalk (Ca(0H)2) og brændt dolomit, samt produkter indeholdende sådanne former for kalk og dolomit. De foretrukne forbindelser er dog brændt kalk og hydratkalk.

15 En kalkbehandling af husholdningsaffald er ganske vist foreslået i DE-offentliggørelsesskrift nr. 28 38 873.

Den deri foreslåede behandling sigter imidlertid på løsning af et andet teknisk problem end fremgangsmåden ifølge opfindelsen, nemlig en kontrolleret udbredning 20 af affald på lossepladser, hvorved man kan overvinde de kendte ulemper ved deponering, nemlig støvdannelse, lugtgener og grundvandsforurening.

I skriftet tages der direkte afstand fra såvel affalds- .

25 forbrænding som kompostering, og det kan derfor ikke anses for nærliggende at anvende kalk til fremstilling af et brændsel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Den inaktivering af mikroorganismerne i affaldet, der 30 er nødvendig for at opnå et lagringsbestandigt brændsel, forudsætter, at pH mindst hæves til 11 ved kalktilsætningen. Såfremt pH er mindre end 11 umiddelbart efter kalktilsætningen, vil pH hurtigt synke og den mikrobielle udvikling kan derfor ikke styres.

For at opnå en rimelig sikkerhedsmargin bør man anvende 35 4 148636 sådanne kalkmængder, at pH hæves til mindst 12.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man udnytte brændt kalks kendte reaktion med det i affaldet tilste-5 deværende vand. Den brændte kalk omdannes i løbet af kort tid til hydratkalk under kraftig varmeudvikling:

CaO + H20 -» Ca (OH) 2 + Q

10 Omdannelsen til hydratkalk bevirker en hævning af pH i afhængighed af den tilsatte mængde og vandindholdet.

Den brændte kalk binder vand, hvorved affaldets tørstofindhold hæves. Varmeudviklingen medvirker på fordelagtig vis til at uskadeliggøre tilstedeværende mikroor-15 ganismer.

Hydratkalken vil under lagringen af det opnåede brændsel efterhånden reagere med den allestedsnærværende carbondioxid efter følgende reaktionsskema: 20

Ca(OH) 2 + C02 -> CaC03 + H20 + Q

Ved denne proces, der forløber langsomt, vil der, hvis næsten al hydratkalken omdannes til calciumcarbonat, 25 ske et pH-fald til omkring 9, hvilket vil mindske brændslets stabilitet.

Da målet med kalkiblandingen er at stabilisere brændslet i længere perioder, helt op til 8 måneder, uden at 30 der opstår lugtgener, må den nødvendige kalkmængde afpasses under hensyn til følgende forhold: a) affaldets vandindhold, b) iblandingseffekten, 35 c) affaldets indhold af neutraliserende stoffer, d) opbevaringsbetingelserne, herunder den forventede opbevaringstid, og ved udendørs opbevaring den forventede nedbørsmængde og nedbørens syreindhold.

5 148636

Under forudsætning af et vandindhold i affaldet på 20 -40%, fuld effektiv iblanding og et rimeligt normalt affald uden indhold af større mængde syrer vil iblanding af en kalkmængde svarende til ca. 4 kg CaO pr. ton af-5 fald være nødvendig for at tilvejebringe pH 12 ved 25°C.

For at opretholde dette pH effektivt i længere tid, vil en mængde på 5 vægt%, altså svarende til 50 kg CaO pr. ton affald, normalt være tilstrækkelig. En fuldstæn-10 dig stabilisering også under mere anormale forhold vil kunne opnås ved yderligere CaO-tilsætning, f.eks. op til ca. 75 kg CaO pr. ton affald, medmindre der er tale om extreme forhold.

15 Hvilken type af kalk, man vil anvende i det konkrete tilfælde, afhænger også af ovennævnte punkter a) - d), men navnlig af affaldets vandindhold.

For at opnå en samtidig tørring af affaldet vil CaO, 20 især i form af pulveriseret letbrændt kalk, der er en handelsvare indeholdende ca. 94% aktivt CaO, være at foretrække.

Ved tilsætning af lave kalkmængder vil man normalt fore-25 trække en ækvivalent mængde hydratkalk· for at undgå læskningsproblemer. De med ovennævnte CaO-mængder ækvivalente hydratkalkmængder andrager 5,3, 66,3 og 99,4 kg CaiOH^ pr. ton affald.

30 Generelt gælder det, at den mest hensigtsmæssige kalkmængde og -type må fastlægges ved forsøg.

Som nævnt er det af afgørende betydning for lagringsstabiliteten af det fremstillede brændsel, at kalken og 35 affaldet blandes intimt.

Afhængigt af sammensætningen af det affald, der skal be- 6 148636 handles, vil man inden kalkiblandingen foretage visse mere eller mindre traditionelle forbehandlinger. Er der f.eks. tale om dagrenovation, vil man efter modtagelsen normalt frasortere ikke-brændbare og/eller genbrugsvær-5 dige bestanddele, såsom bygningsaffald, jern, metaller, glas og plast.

Ved en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen sønderdeles det forbehandlede affald 10 i en roterende tromle, hvortil den fastlagte kalkmængde tilsættes på et passende stadium af sønderdelingen, fortrinsvis ved dennes begyndelse, idet dette giver den mest effektive iblanding, men tilsætningen kan dog også foretages, efter at en vis sønderdeling har fundet sted.

15

Den mest hensigtsmæssige opholdstid i tromlen kan fastlægges ved forsøg, men vil normalt være mindst 2-3 timer.

Efter behandlingen i den roterende tromle udtages mate-20 rialet kontinuerligt og kan nu opbevares risikofrit, f.eks. i en grube, under tag eller i det fri.

Hvis det af pladsmæssige årsager ønskes at reducere brændslets volumen, kan man foretage en komprimering 25 eller presning til baller eller briketter. Af håndterings- og transportmæssige årsager kan det også være hensigtsmæssigt at omdanne brændslet til piller (pellets).

Ved en alternativ udførelsesform foretages der først en 30 mekanisk sønderdeling af det eventuelt sorterede affald, f.eks. i en hammermølle, shredder eller anden formalings-udrustning, og det sønderdelte affald blandes med kalk i et traditionelt blandingsorgan. Denne udførelsesform vil normalt være mere energikrævende end den ovennævnte sam-35 formaling, men kan dog især komme på tale, hvis fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal udøves på anlæg, der allerede er forsynet med det nævnte sønderdelingsapparatur.

7 148636

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ikke betinget af, at der først foretages en sortering af affaldet, idet denne også kan foretages, efter at kalkiblandingen har fundet sted.

5

Opfindelsen er ovenfor især forklaret i forbindelse med fremstilling af brændsel ud fra dagrenovation, men kan med fordel tillempes andre former for brændbart affald, såsom savværksaffald, skovbrugsaffald, såsom 10 våd rådden bark, papiraffald, landbrugsaffald i form af f.eks. halm, skaller og risstrå, samt den såkaldte sigterest fra komposteringsanlæg, og blandinger af sådant affald indbyrdes og/eller med dagrenovation.

15 Det ifølge opfindelsen fremstillede brændsel kan foruden til forbrænding i ovne tilsluttet fjernvarmenet også anvendes i forbindelse med kraftværker, ved cementfremstilling etc.

20 Ligeledes behøver fremstillingen ikke at ske i tilslutning til det sted, hvor forbrændingen skal ske, men kan foregå decentralt på mellemstationer, omlastningsstationer eller lossepladser.

25 Udover de energimæssige besparelser, der opnås ved brug af det omhandlede brændsel, der jo nedsætter behovet for kul, olie, gas eller andet brændstof, er der også en række fordele knyttet til selve anvendelsen af brændslet.

30 Således vil den iblandede kalk under forbrændingsprocessen på i og for sig kendt måde kunne bevirke en væsentlig miljøforbedring af røggassen, idet bl.a. svovl og tungmetaller eventuelt bindes til kalken, hvorved risikoen 35 for kedelkorrosion nedsættes og røggassens indhold af forurenende syrer og tungmetaller vil kunne reduceres.

Den tilstedeværende kalk vil under forbrændingen om- 8 · 148636 dannes til brændt kalk, som vil genfindes i de under forbrændingen producerede slagger. Den brændte kalk vil ved afkøling i vand eller under deponeringen af slaggerne binde vand under dannelse af hydratkalk, der effek-5 tivt binder tungmetaller i form af tungtopløselige forbindelser. Derved mindskes risiko for udsivning af tungmetaller fra den slutdeponerede slagge.

På grund af kalkindholdet vil slaggen som alternativ 10, til traditionel deponering også med fordel kunne genanvendes, f .eks. ved delvis recirkulering, til fremgangsmåden ifølge opfindelsen eller til iblanding af spildevandsslam på lossepladser. Ved denne iblanding vil man dels få deponeret slaggen og dels få løst de meget store 15 problemer, der er med slam på lossepladser, idet tørstofindholdet hæves, og kalken vil stabilisere slammet.

FORSØGSRAPPORT

20 Ga. 200 kg normalt rent husholdningsaffald uden papir-fyld eller andet stabiliserende affald blev sønderdelt i en hammermølle, og en magnet udtog jernet.

Affaldet var meget.vådt (30 — 35?ό vandindhold) og må be-25 tegnes som meget let - fordærveligt affald.

Affaldet blev pakket i plastsække og dagen efter afvejet i fire nogenlunde lige store portioner. Den ene portion blev ikke tilsat kalk, mens de 3 andre blev tilsat hen-30 holdsvis 3,3, 6,6.og 10 vægt% kalk. Den anvendte kalk var pulveriseret hydratkalk fra Faxe Kalk, der udmærker sig ved sin finkornethed (specifik overflade (BET) - 15-18 m /g) og indeholder ca. 91°ό calciumhydroxid-. 1

Affaldet blev blandet med kalken i en lille cementblander ide angivne forhold.

14863$ 9

Affaldet, som havde henstået 24 timer i lukkede plastsække inden blandingen, var allerede gået i forrådnelse.

Efter blandingen blev affaldet pelletiseret i en 5 "Matador"-pelletpresse.

Prøverne, som nu bestod af piller med en diameter på 8 mm og en længde på nogle få centimeter, blev pakket i 4 nye plastsække hver med sin kalkkoncentration, og 10 poserne blev henstillet på et lunt loft. Der blev siden med ca. 14 dages mellemrum udtaget prøver til mikrobiologisk undersøgelse.

Analyserne er foretaget af Alfred Jørgensens gærings-15 fysiologiske laboratorium i København. Der blev foretaget følgende analyser på alle indleverede prøver: 1. Plate-count agar (25°C i 3 dg).

20 2. Rødviolet galdeagar m. glucose (37°C i 2 dg).

3. MRS-agar (30°C i 5 dg).

4. Jernsulfit højagar (37°C i 2 dg).

25

Der blev lavet direkte mikroskopi på alle prøver og målt pH.

De foreløbige resultater kan opsummeres som følger: 30

Prøve 1, der ikke indeholdt kalk, gik i kraftig forrådnelse allerede dagen efter pelletiseringen.

Prøve 2, der indeholdt 3,3% hydratkalk, gik i kraftig 35 forrådnelse efter blot 2 døgns opbevaring.

148636 10

Prøve 3, der indeholdt 6,6¾ hydratkalk, gik i forrådnelse efter ca. 43 dg. Det skal bemærkes, at en delprøve på ca. 300 g, som har henstået i et lukket glas ved stuetemperatur, stadig var stabil efter 80 dg. En 5 mulig konklusion på dette kan være, at plastposerne er en særdeles barsk måde at opbevare affald på.

Prøve 4, der indeholdt 10¾ hydratkalk, var endnu efter 80 dg. uændret, og den senest fremkomne kimtalanalyse 10 viser uændrede værdier.

Det kan på basis af forsøgene konkluderes, at husholdningsaffald selv af meget ekstrem karakter kan stabiliseres i mindst 80 dg. og formentlig længere ved selv 15 meget extreme lagerbetingelser. Temperaturen i loftslokalet svingede fra ca. 35°C på solskinsdage til omkring 10°C på kølige nætter. Temperaturen har dog sjældent været under 15°C og oftest væsentligt mere. Temperatursvingningerne dannede kondensvand på indersiden af 20 plastposerne, således at der skabtes extremt gode vækstbetingelser for mikroorganismerne.

Det må forventes, at metoden i praksis kan effektiviseres ved: 25 at blande kalken effektivt i en blandetromle, der sønderdeler affaldet inden pelletiseringen at anvende 8¾ CaO i stedet for 10¾ CaCOH^- Herved 30 bindes en væsentlig del af vandet og vandaktiviteten a^ sænkes. Mængden af CafOH^ bliver 10,6¾ ved tilsætning af 8¾ CaO.

at affaldet normalt vil opbevares under bedre forhold 35 end i forsøget at det behandlede affald i overvejende grad vil være af en mindre extrem karakter end i forsøget.

Claims (3)

148636 Uanset om disse fire punkter er opfyldt eller ej, er det lykkedes at lave en metode, der kan stabilisere affald i mindst 80 dg. og bringe det på en form, der kan anvendes som brændsel. Pillerne har et energiind-5 hold på ca. 2500 kcal/kg affald og vil, hvor de kan erstatte olie, repræsentere en værdi på p.t. ca. 800 d.kr./ton.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et brændsel, der 10 kan lagres i længere tid uden miljøgener, på basis af dagrenovation, savværksaffald, skovbrugsaffald, papiraffald, landbrugsaffald og blandinger heraf, hvorfra ikke-brændbare og/eller genbrugsværdige bestanddele om ønsket er frasorteret, kendetegnet ved, 15 at affaldet blandes intimt med kalk i form af brændt kalk (CaO), hydratkalk (CaiOH^) eller brændt dolomit i en tilstrækkelig mængde til at inaktivere tilstedeværende mikroorganismer i affaldet ved at tilvejebringe en pH-værdi i affaldets væskeindhold på mindst 11 og 20 til i det væsentlige at opretholde mindst denne pH-værdi i hele lagringsperioden.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der tilsættes kalk i en tilstrækkelig mængde til at tilvejebringe en pH-værdi på mindst 12.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kende tegnet ved, at kalkiblandingen foretages under samtidig mekanisk sønderdeling af affaldet, fortrinsvis i en roterende tromle. 1 Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n d e -30 tegnet ved, at kalkiblandingen foretages efter en forudgående hel eller delvis homogenisering af affaldet.