Projekt-130: Stoffbilanz einer mechanisch-biologischen Anlage zur Behandlung von Restmüll (SEMBA)
Projektleitung
Paul Brunner
Forschungseinrichtung
Technische Universität Wien - Fakultät für Bauingenieurwesen Institut für Wassergüte und Abfallwirtschaft
Projektnummer
40270Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Navigation
Projektziele
Durch Einsatz der geplanten methodischen Vorgangsweise (Methodenentwicklung im Teil 1; Messung und Bestimmung der Stoffbilanzen und Transferkoeffizienten von drei MBA-Anlagen im Teil 2) werden drei wesentliche Ergebnisse des Vorhabens erwartet:
* Bilanzen und Transferkoeffizienten für die analysierten Stoffe und Summenparameter in den untersuchten MBA-Anlagen einschließlich ihrer Unsicherheiten und damit verbunden die Kenntnis der Verteilung der Stoffe auf die Produkte und ein genaueres Verständnis der Verfahrenstechnik (stofflichen Vorgänge) in diesen Anlagen;
* Vorlage einer klar beschriebenen technisch-naturwissenschaftliche Methode, welche zur Bilanzierung und Beschreibung von MBA-Anlagen zukünftig verwendet werden kann;
* Grobe Abschätzung des Einflusses von Verfahrenstechnik, Prozessführung und Qualität des Inputs auf die Stoffverteilung.
Durch Kombination der Ergebnisse aus dem theoretischen Teil der Studie mit jenen aus dem praktischen Teil sollen wissenschaftlich fundierte (d.h. durch einschlägig Analysenwerte abgesicherte) praxisrelevante Aussagen über die in MBA-Anlagen ablaufenden Prozesse ermöglicht werden, z.B. über das Verhalten von anorganischen und organischen Stoffen im mechanischen und im biologischen Behandlungsteil der Anlage sowie durch Bestimmung der Transferkoeffizienten darüber, welche Stoffe über welchen Stoffpfad wieder ausgetragen werden.
Weiters sollen durch die Untersuchungen an drei mechanisch-biologischen Anlagen auch Aussagen möglich werden, inwieweit die Ergebnisse zwischen verschiedenen mechanisch-biologischen Anlagen übertragbar sind. Dieses Wissen ist die Grundvoraussetzung sowohl für ein weitgehendes Verständnis als auch für eine wissen-schaftliche Bewertung der mechanisch-biologischen Verfahren der Abfallbehandlung nicht zuletzt im Vergleich zu den thermischen Verfahren. Durch Schließen der Wissenslücken über die Stoffflüsse bei der mechanisch-biologische Vorbehandlung von Abfällen soll die erforderliche Ausgangsbasis zur Planung eines Stoffstrommanagements im Sinne einer nachhaltigen Stoffwirtschaft geschaffen werden.
* Bilanzen und Transferkoeffizienten für die analysierten Stoffe und Summenparameter in den untersuchten MBA-Anlagen einschließlich ihrer Unsicherheiten und damit verbunden die Kenntnis der Verteilung der Stoffe auf die Produkte und ein genaueres Verständnis der Verfahrenstechnik (stofflichen Vorgänge) in diesen Anlagen;
* Vorlage einer klar beschriebenen technisch-naturwissenschaftliche Methode, welche zur Bilanzierung und Beschreibung von MBA-Anlagen zukünftig verwendet werden kann;
* Grobe Abschätzung des Einflusses von Verfahrenstechnik, Prozessführung und Qualität des Inputs auf die Stoffverteilung.
Durch Kombination der Ergebnisse aus dem theoretischen Teil der Studie mit jenen aus dem praktischen Teil sollen wissenschaftlich fundierte (d.h. durch einschlägig Analysenwerte abgesicherte) praxisrelevante Aussagen über die in MBA-Anlagen ablaufenden Prozesse ermöglicht werden, z.B. über das Verhalten von anorganischen und organischen Stoffen im mechanischen und im biologischen Behandlungsteil der Anlage sowie durch Bestimmung der Transferkoeffizienten darüber, welche Stoffe über welchen Stoffpfad wieder ausgetragen werden.
Weiters sollen durch die Untersuchungen an drei mechanisch-biologischen Anlagen auch Aussagen möglich werden, inwieweit die Ergebnisse zwischen verschiedenen mechanisch-biologischen Anlagen übertragbar sind. Dieses Wissen ist die Grundvoraussetzung sowohl für ein weitgehendes Verständnis als auch für eine wissen-schaftliche Bewertung der mechanisch-biologischen Verfahren der Abfallbehandlung nicht zuletzt im Vergleich zu den thermischen Verfahren. Durch Schließen der Wissenslücken über die Stoffflüsse bei der mechanisch-biologische Vorbehandlung von Abfällen soll die erforderliche Ausgangsbasis zur Planung eines Stoffstrommanagements im Sinne einer nachhaltigen Stoffwirtschaft geschaffen werden.
Berichte
Kurzfassung
Zielsetzung der Studie war die Entwicklung einer allgemeinen Methode zur Erstellung von Stoffbilanzen in mechanischen und mechanisch-biologischen Anlagen zur Behandlung von Siedlungsabfällen sowie die Bestimmung der Stoffbilanzen und Transferkoeffizienten für ausgewählte Leitparameter an drei großtechnischen Anlagen.
Aufbauend auf provisorischen Bilanzen auf Basis von Literaturdaten wurden unter Einsatz statistischer Planungs- und Auswertemethoden Probenahmepläne zur Bestimmung von Stoffbilanzen nach der Methode der Stoffflussanalyse entwickelt und entsprechende Bilanzen bei der MBA Oberpullendorf, der MA Kirchdorf a. d. Krems und der Splittinganlage der MA 48 in Wien erarbeitet. In Oberpullendorf wurden Bilanzen für zwei verschiedene mechanische Aufbereitungsvarianten und die Rotte erstellt. Die Versuche in Oberpullendorf dienten zusätzlich dem Test für Probenahme- und Probenaufbereitungspläne, wie sie im ersten Projektabschnitt theoretisch ausgearbeitet wurden.
Die Bilanzierung ermöglicht es, den Fluss der Stoffe (zB der Schwermetalle) von einem Prozessschritt zum nächsten zu verfolgen und die Verteilung der Stoffe auf die Outputgüter zu beschreiben.
Effekte der Aufkonzentrierung bzw. Schadstoffentfrachtung einzelner Elemente in den Outputgütern durch mechanische Aufbereitungsschritte wurden dokumentiert und die Stoffbilanzen der drei Anlagen vergleichend gegenübergestellt. Festgestellte Unterschiede in der Stoffverteilung konnten zum Teil auf die spezifischen Anlagentechniken zurückgeführt werden. In der Schwer- und Feinfraktion der MA Kirchdorf finden sich wegen schwacher Magnetabscheidung überdurchschnittlich viele Metallgegenstände und Batterien. Die Transfers von Cadmium, Chrom, Nickel, Kupfer und Zink in den Schrott, die zum Teil mit dem Eisen gekoppelt sind, (Batterien, Edelstahl, Spulen) sind vergleichsweise niedrig. Der kleinere Siebschnitt von 25 mm und die Dano-Trommel der MBA Oberpullendorf wirken sich im Vergleich zu den Anlagen Kirchdorf und Wien (beide 50 mm Siebschnitt) dahingehend aus, dass der Transfer für die meisten Metalle in das Rottematerial in der MBA Oberpullendorf kleiner ist. Die zerstörende Wirkung der Dano-Trommel auf Papier, Pappe und Hygieneartikel bewirkt trotz des kleineren Siebschnitts einen vergleichbaren Massentransfer in das Rottematerial und damit eine Verdünnung der Metalle. Die Splittinganlage Wien ist unter den drei Anlagen am besten in der Lage, mineralisches Material aus den heizwertreichen Fraktionen zu entfernen.
Die mechanischen Aufbereitungsschritte sind in der Lage, einzelne Elemente in bestimmten Fraktionen anzureichern. Cadmium als Bestandteil der NiCd-Akkus wird mehr als zur Hälfte durch die Magnetabscheidung mit dem Schrott ausgetragen, die verbleibende Fracht, die überwiegend Kunststoffen zuzuordnen ist, reichert sich in heizwertreichen Fraktionen an. Eine ebenso deutliche Lenkung ist bei Eisen über die Magnetabscheidung festzustellen. Weniger ausgeprägt aber dennoch eindeutig ist die Anreicherung von Kupfer und Chrom in den heizwertreichen Fraktionen. Das Rottematerial wird demnach gegenüber dem Restmüllinput an Cadmium, Eisen, Chrom und Kupfer deutlich entfrachtet. Eine generelle Metallentfrachtung ist jedoch nicht gegeben. Die Wirbelstromabscheider der Anlagen Oberpullendorf und Wien sind nicht in der Lage, mehr als 10 % der Kupfer- und Zinkfrachten bzw. 45 % der metallischen Aluminiumfracht (entsprechend ca. 15 % der gesamten Aluminiumfracht) abzutrennen.
Die Probenahme und –aufbereitung stellten sich als Schlüsselkriterien der Stoffbilanzierung heraus. Um das Ziel der Bestimmung durchschnittlicher Güterzusammensetzung inklusive aller Beiträge aus „Störstoffen“ der Probenaufbereitung (vornehmlich metallische Werkstoffe) zu erreichen, wurden umfangreiche Separatbestimmungen metallischer Anteile durchgeführt. Dabei war es teilweise notwendig, neue Techniken anzuwenden, weil z.B. Kupfer, Chrom und Nickel deutlich über 50 % in dieser Form vorliegen können. Die konventionelle Bestimmung kann diese Anteile nicht oder nur mit größter Unsicherheit erfassen. Erkenntnisse darüber, in welcher Form Metalle im Abfall vorliegen, wurden bei den Separatbestimmungen metallischer Anteile als „Nebenprodukte“ der Stoffbilanzen gewonnen.
Das Projekt wurde von der Abteilung III/3/U des BMLFUW(später VI 3 - Abfallbehandlung und Altlastensanierung) in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt beauftragt.