C.v.O.-Univ. Oldenburg, BSc-Chemie, Modul Prozesse und Umweltstrategie in der Chemieindustrie, Axel Brehm
Feste und flüssige Abfallstoffe
MüllVerbrennungsAnlage
(MVA) Hamburg
< 5 MJ/kg
* nach vorheriger biologischer Behandlung
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Feste und flüssige Abfallstoffe
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Katalysatoren Recycling
Der grösste Teil davon sind Katalysatoren aus abgemeldeten
und verschrotteten Kraftfahrzeugen.
In Westeuropa waren dies bis zum Jahr 2010
mehr als 5 Mio. Katalysatoren pro Jahr.
In diesen Katalysatoren sind Platin,
Palladium und Rhodium gebunden.
RecySwiss GmbH
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Recycling sichert Rohstoffversorgung
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Gewebefilter
Druckluft
Absorption, Adsorption, Filtration
Wasser
Kalk
Koks
Rückstände
1996
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Wirbelschicht-Pyrolyse
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Rostfeuerung
Es werden Walzenroste,
seltener auch Wanderroste
eingesetzt. In der
ersten Zone findet eine
Trocknung des Mülls statt, der
bei Temperaturen über 100 °C
eine Verdampfung des
Wasseranteils folgt. In der
nächsten Zone erfolgt im
Temperaturbereich von 250 – 800 °C eine
Entgasung des Mülls. Mit Erreichen des
Flammpunktes der Entgasungsprodukte
setzt die Verbrennung ein, die unterstöchiometrisch
(Unvollständig)
bei Temperaturen
von 800 – 1150 °C abläuft.
Auf der letzten Rostzone erfolgt der Restausbrand.
http://de.wikipedia.org/wiki/Müllverbrennung
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Drehrohrofenverbrennung
Drehrohröfen
ermöglichen hohe
Verbrennungstemperaturen und
lange Verweilzeiten für Brenngut und Abgase und schaffen
damit die Voraussetzungen zur Einhaltung der
Emissionsgrenzwerte.
Demontage
BASF
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Sondermüllverbrennung
Als Sondermüll bezeichnet man Abfälle, die nach Art,
Beschaffenheit oder Menge in besonderem Maße gesundheits-, wasseroder luftgefährdend, explosiv oder brennbar sind oder Erreger
übertragbarer Krankheiten enthalten oder hervorbringen können.
Die Entsorgung von Sondermüll ist überwachungspflichtig und bedarf
besonderer Recyclingverfahren oder – falls nicht anders möglich –
spezieller Verfahren der Müllverbrennung und des Deponierens.
Verbrannt werden häufig kontaminierte Böden (PAK – polycyclische
aromatische Kohlenwasserstoffe, PCB – polycyclische Biphenyle,
Dioxine). Insbesondere diese bedürfen Glühtemperaturen von bis zu
1250 °C. Deshalb werden üblicherweise Sondermüllverbrennungsanlagen mit einer zusätzlichen, bei Bedarf zuschaltbaren Glühstufe
versehen.
1250 °C
Für Sonderabfallverbrennungsanlagen
ist die Verbrennung im Drehrohrofen
das gängige Verfahren.
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Hochsee-Verbrennung
insbesondere für
chlorhaltige Abfallstoffe
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Schema einer Deponie
Spundwand
geklüftet oder porös
Abdeckung (Plane
Gas wird abgefackelt
und/oder Erde)
(oder Gasverwertung)
Netz
gegen
Papierflug
Drainage → Klärwerk
undurchlässiger Unterbau
horizontale Lagerung der Gesteinsschichten
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Deponie (Oberfläche)
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Deponieklassen
Die DeponieVerordnung (DepV) und die Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV) sehen für die oberirdische
Ablagerung - je nach Gefährlichkeit der abzulagernden Abfälle – 4 Deponieklassen (DK 0 bis DK III) vor:
• Deponie für Inertabfälle DK 0 (gering belastete mineralische Abfälle)
• Deponie für nicht gefährliche Abfälle DK I (mit sehr geringem organischem Anteil)
• Deponie für nicht gefährliche Abfälle DK II (mit höherem organischem Anteil)
• Deponie für gefährliche Abfälle DK III
• Untertagedeponie DK IV
- Oberirdische Deponie für “Inertabfälle“ (DK 0): In der Regel ist für die Zulassung nur ein Plangenehmigungsverfahren
erforderlich und die Vorlage einer Emissionserklärung entbehrlich.
- Oberirdische Deponie für nicht besonders überwachungsbedürftige Abfälle (DK 1) für Abfälle, die einen sehr geringen
organischen Anteil enthalten und bei denen eine sehr geringe Schadstofffreisetzung im Auslaugversuch stattfindet.
- Hausmülldeponien (heute Deponieklasse DK 2): Historisch gesehen waren die ersten Deponien wilde Müllhaufen, ehemalige
Sandgruben, Steinbrüche oder bestenfalls hierfür ausgehobene Erdlöcher. Erst ab 1950 wurden Deponien immerhin gegen
Grundwasser und später auch gegen Regenwasser sowie seitlich abgedichtet. In den 1970er Jahren wurden Deponien als
große biologische Behandlungsanlagen angesehen. Aufgrund der langen Reaktionszeiten bis zum Abklingen der organischen
Prozesse und der beträchtlichen Volumina bei diesen Deponien wurden in den 1990er Jahren Deponie Verordnungen. Seit
2005 dürfen nur noch Abfälle mit einem organischen Gewichtsanteil von höchstens 5 Prozent abgelagert werden.
- Oberirdische Deponie für besonders überwachungsbedürftige Abfälle (DK 3) für Abfälle, die einen höheren Anteil an
Schadstoffen enthalten als die, die auf einer Deponie der Klasse II abgelagert werden dürfen, und bei denen auch die
Schadstofffreisetzung im Auslaugversuch größer ist als bei der Deponieklasse II und zum Ausgleich die Anforderungen an die
Deponieerrichtung und an den Deponiebetrieb höher sind.
Untertagedeponie (DK 4), in der die Abfälle in einem Bergwerk mit eigenständigem Ablagerungsbereich oder in einer Kaverne
vollständig im Gestein eingeschlossen, abgelagert werden.
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Feste und flüssige Abfallstoffe
1. Phase
2. Phase
3. Phase
mit den Teilphasen I - VI
Deponiegas (1)
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Deponiegas (2)
Die Phasen des Langzeitverhaltens der Deponiegasproduktion bei Altablagerungen sind wie folgt eingeteilt
Phase I
Stabile Methanphase: etwa 1 - 3 Jahre nach Ablagerung ist im Normalfall die stabile Methanphase erreicht. Von dieser
Phase kann dann gesprochen werden, wenn im Deponiegas ein Verhältnis von 55 Vol-% CH4 zu 44 Vol-% CO2 ( CH4 / CO2 = 1,2 )
erreicht ist. O2 und N2 sind nicht oder nur in Spuren im Deponiegas vorhanden.
In die Phase I wurden bei der Datenerhebung diejenigen Altablagerungen gestellt, die bei längeren Absaugversuchen
Methangehalte um 55 Vol-% aufwiesen. Altablagerungen in diesem Stadium ohne geeignete Oberflächenabdichtungen und
entsprechende Entgasungsmaßnahmen zeigen sehr hohe Emissionswerte an der Oberfläche.
Phase II
Phase steigender CH4 / CO2 - Verhältnisse (CH4 / CO2 > 1,5). Diese auch als Langzeitphase bezeichnete Phase ist dadurch
charakterisiert, dass hohe Methanwerte im Deponiekörper gemessen werden können. Eine Erklärung für die hohen
Methanwerte liegt zum einen bei der Ausgangs-Gaszusammensetzung. Normalerweise entstehen aus Hausmüll Gase mit einem
Gehalt von 55 Vol-% CH4 und 44 Vol-% CO2. Je nach Ausgangsmaterial und Abbaugeschwindigkeit ist eine andere
Gaszusammensetzung zu erwarten.
Die Menge und die Zusammensetzung des
bei vollständiger Zersetzung hängt vom
Verhältnis C : H : O : N in den abzubauenden
Grundstoffen und von der Temperatur
(und anderen Faktoren) ab.
Von den wesentlichen Gruppen organischer Stoffe
liefern Fette das meiste Gas mit hohem CH4-Gehalt
Eiweißstoffe geringere Gasmengen mit ebenso
hohem CH4-Gehalt Kohlenhydrate verhältnismäßig
wenig Gas mit dem geringsten CH4-Gehalt.
Abbaugeschwindigkeit verschiedener Stoffe
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Deponiegas (3)
Eine Veränderung dieser Ausgangs - Gaszusammensetzung wird aber auch durch Transportvorgänge (z.B. Auswaschung)
hervorgerufen. Bei 20°C ist die Löslichkeit von CO2 in Wasser sehr viel höher als die Löslichkeit von CH4 (CO2 = 1.685 mg/l
gegenüber CH4 = 24 mg/l). Dadurch kann CO2 durch Wasserbewegung ausgewaschen werden. Das Verhältnis CH4 zu CO2
verschiebt sich zugunsten von CH4.
Bei den Altablagerungen sind in der Regel deutlich über 50 Vol-% CH4 im Deponiekörper gemessen worden. Der Höchstwert
lag bei 85 Vol-% CH4 . Das Verhältnis CH4 zu CO2 lag zwischen 1 und 4.
Phase III
Lufteindringphase: Es tritt O2 und N2 zu. Das CH4 / CO2 - Verhältnis nimmt wieder ab.
Die Ausgangs-Gaskonzentration wird durch den Luftzutritt verdünnt. Es sind Methangehalte zwischen 10 - 40 Vol-%
messbar. Die CO2-Gehalte liegen zwischen 5 - 30 Vol-%. Ein beträchtlicher Anteil an N2 ist nachweisbar.
Phase IV
Methanoxidationsphase: Wegen der verringerten Gasproduktion dringt verstärkt Luft in den Deponiekörper ein. Methan
wird oxidiert und es entsteht Kohlendioxid. Dieser Vorgang verschiebt das Verhältnis CH4 zu CO2 zu Werten < 1.
Methanoxidation wird von einer Reihe von Mikro-Organismen ausgeführt, die als methylotroph bezeichnet werden. Diese
Organismen sind in der Lage, durch Oxidation von der Kohlenwasserstoffe Energie zu gewinnen. Über 100 Spezies von
methylotrophen Bakterien sind bekannt und in der Natur weit verbreitet (z.B. im Boden, in marinen Sedimenten).
Voraussetzung ist das gleichzeitige Vorhandensein von Methan und Sauerstoff. Der Sauerstoff der Luft wird verbraucht,
und es tritt relativ viel zusätzlicher Stickstoff auf: CH4: 20 Vol-% , CO2: 30 Vol-%, N2: 45 Vol-% , O2: 5 Vol-%
In dieser Phase finden normalerweise keine Emissionen in den Luftraum mehr statt.
Phase V
Kohlendioxidphase: In dieser Phase sind im Deponiekern die Methangehalte sehr gering (max. 2 - 5 Vol-%). Dadurch wird
der CO2-Gehalt gegenüber der normalen Bodenluftzusammensetzung erhöht. Neben erhöhtem N2-Gehalt (> 60 Vol-%) sind
gegenüber unbeeinflusster Bodenluft erniedrigte O2-Gehalte messbar (< 15 Vol-%).
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Deponiegas (4)
Phase VI
Luftphase: Nimmt der Kohlendioxidgehalt noch mehr ab, nimmt der Sauerstoffgehalt zu (auf rund 20 Vol-%), so die
Beeinflussung des Bodenluft- bzw. Porenbereichs in der Deponie durch Deponiegas abgeschlossen.
Der Sauerstoffgehalt in der Bodenluft ist oft geringer als in der Atmosphäre, weil die bei Lebensvorgängen aller Art
im Boden verbrauchte Sauerstoffmenge nur relativ langsam aus der atmosphärischen Luft ersetzt wird. Die O 2Gehalte sind also in entscheidendem Maße abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, d.h. von der Durchlässigkeit
gegenüber Atmosphärenluft. Die typische Gaszusammensetzung in dieser Phase ist:
CH4: 0 Vol-%, CO2: 4 Vol-%, N2: 78 Vol-%, O2: 18 Vol-%.
Aufgrund der in diesem Kapitel erläuterten
Zusammenhänge lassen die oben aufgeführten
unterschiedlichen Phasen einen unterschiedlichen
Grad der Gefährdung durch Deponiegas erwarten.
Deponiegas - Langzeitkonzentrationsverlauf
bei Altablagerungen
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Basisabdichtung nach TA Siedlungsabfall
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Mehrstufige Sickerwasserbehandlung
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Sondermülldeponie Herfa-Neurode
Meter
Es dürfen keine
Sonderabfälle in flüssigem
Zustand eingelagert werden.
Selbst in Fässern abgefüllt,
müssen die Abfallstoffe
zumindest stichfest sein.
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Radioaktiver Müll in der Asse
schwachradioaktiv
mittelradioaktiv
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Feste und flüssige Abfallstoffe
Einlagerung von Abfallstoffen in Kavernen
Einlagerung von festen, flüssigen oder
gasförmigen anthropogenen Sonderabfallstoffen
(chemisch-toxisch, schwach
radioaktiv) in Kavernen:
Die Herstellung von Kavernenspeichern setzt ausreichend
mächtige Salzformationen
voraus. Die Hohlräume werden
mittels Bohrungen von über
Tage in Teufen bis 2500 Meter
ausgesolt. Je nach geologischen
Verhältnissen und betrieblichen
Erfordernissen erreichen
Salzkavernen Speichervolumen
von 100.000 bis größer
500.000m³ und können
Durchmesser bis zu 80 m und
Höhen zwischen 50 und 700 m.

D-Feststoffe