TY - BOOK

T1 - Development of an online/ontime method for the characterization of waste streams in waste pre-treatment plants

AU - Weißenbach, Thomas

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Die mechanische Abfallvorbehandlung hat in einem entwickelten Abfallwirtschaftssystem die Aufgabe, unter anderem gemischte Siedlungs- und Gewerbeabfälle zu behandeln und sie in Abfallströme aufzutrennen, die anschließend dem Recycling oder der thermischen Verwertung zugeführt werden können. Zu diesem Zweck müssen Daten zur Zusammensetzung und zu den Brennstoffparametern (v.a. Heizwert, Asche- und Chlorgehalt) der behandelten Abfälle erhoben werden. Bisher erfolgte die Abfallcharakterisierung, indem Abfälle in Form von Schüttgütern untersucht wurden. Mit diesem Ansatz wurden im Rahmen des Projektes vier Sortieranalysen von österreichischem, gemischtem Gewerbeabfall durchgeführt und Daten über die Zusammensetzung und die Brennstoffparameter gewonnen. Die Sortieranalysen zeigten starke Unterschiede in der Zusammensetzung der Gewerbeabfallproben, die vermutlich auf die verschiedenen Branchen zurückzuführen sind, aus denen die Abfälle stammen. Um eine möglichst präzise Messung der erforderlichen Parameter zu ermöglichen, muss der Abfall auf neue Art und Weise, und zwar auf Einzelpartikelebene detailliert charakterisiert werden. Insgesamt wurden Daten zur projizierten Fläche und der Masse von 17.888 Partikeln erhoben, die aus drei Abfallarten gewonnen wurden: „Main Burner Material“ mit einer Korngröße < 30 mm, „Kalzinatormaterial“ (Korngröße 30 - 80 mm) und „vorbehandeltem gemischtem Gewerbeabfall“ (Korngröße 80 - 500 mm). Die durchschnittliche Partikelfläche bewegt sich zwischen 3,6 cm² und 115 cm², die durchschnittliche Partikelmasse zwischen 0,2 g und 16,7 g. Alle Partikel wurden in eine der acht definierten Materialfraktionen Papier/Pappe/Karton, Holz, Getränkeverbundkarton, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC) sortiert. Zusätzlich wurden Laboranalysen der o.g. Brennstoffparameter von 56 aggregierten Proben durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Analysen entsprechen im Wesentlichen den Werten, die in der Literatur veröffentlicht werden. Alle gewonnen Daten wurden in einer gemeinsamen Datenbank zusammengeführt. Für die Online/ontime-Analyse der Abfallströme bzw. der einzelnen Partikel, wurde die NIR-Spektroskopie verwendet, die in der Lage ist, die projizierte Partikelfläche zu messen und definierte Materialien zu erkennen. Die Brennstoffparameter basieren jedoch auf der Masse. Für eine Umrechnung der flächen- in massebezogene Daten musste eine Regressionsanalyse über mehrere Schritte durchgeführt werden. Basierend auf der NIR-Analyse von 3.864 Partikeln wurde ein System linearer Regressionsgleichungen erstellt, mit dem die Brennstoffparameter eines untersuchten Materials aus der mit dem NIR-Sensor gemessenen projizierten Fläche berechnet werden können. Die Korrelationskoeffizienten dieser Umrechnung bewegen sich, je nach Materialfraktion, zwischen 0,26 für PE und 0,76 für Holz. Um das mittelfristige Ziel der Abfallcharakterisierung mittels Sensortechnologie zur erreichen, muss die Korrelation verbessert werden. Ansätze dazu sind die Berücksichtigung der dritten Partikeldimension sowie die chemometrische Analyse der NIR-Spektren.

AB - Die mechanische Abfallvorbehandlung hat in einem entwickelten Abfallwirtschaftssystem die Aufgabe, unter anderem gemischte Siedlungs- und Gewerbeabfälle zu behandeln und sie in Abfallströme aufzutrennen, die anschließend dem Recycling oder der thermischen Verwertung zugeführt werden können. Zu diesem Zweck müssen Daten zur Zusammensetzung und zu den Brennstoffparametern (v.a. Heizwert, Asche- und Chlorgehalt) der behandelten Abfälle erhoben werden. Bisher erfolgte die Abfallcharakterisierung, indem Abfälle in Form von Schüttgütern untersucht wurden. Mit diesem Ansatz wurden im Rahmen des Projektes vier Sortieranalysen von österreichischem, gemischtem Gewerbeabfall durchgeführt und Daten über die Zusammensetzung und die Brennstoffparameter gewonnen. Die Sortieranalysen zeigten starke Unterschiede in der Zusammensetzung der Gewerbeabfallproben, die vermutlich auf die verschiedenen Branchen zurückzuführen sind, aus denen die Abfälle stammen. Um eine möglichst präzise Messung der erforderlichen Parameter zu ermöglichen, muss der Abfall auf neue Art und Weise, und zwar auf Einzelpartikelebene detailliert charakterisiert werden. Insgesamt wurden Daten zur projizierten Fläche und der Masse von 17.888 Partikeln erhoben, die aus drei Abfallarten gewonnen wurden: „Main Burner Material“ mit einer Korngröße < 30 mm, „Kalzinatormaterial“ (Korngröße 30 - 80 mm) und „vorbehandeltem gemischtem Gewerbeabfall“ (Korngröße 80 - 500 mm). Die durchschnittliche Partikelfläche bewegt sich zwischen 3,6 cm² und 115 cm², die durchschnittliche Partikelmasse zwischen 0,2 g und 16,7 g. Alle Partikel wurden in eine der acht definierten Materialfraktionen Papier/Pappe/Karton, Holz, Getränkeverbundkarton, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC) sortiert. Zusätzlich wurden Laboranalysen der o.g. Brennstoffparameter von 56 aggregierten Proben durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Analysen entsprechen im Wesentlichen den Werten, die in der Literatur veröffentlicht werden. Alle gewonnen Daten wurden in einer gemeinsamen Datenbank zusammengeführt. Für die Online/ontime-Analyse der Abfallströme bzw. der einzelnen Partikel, wurde die NIR-Spektroskopie verwendet, die in der Lage ist, die projizierte Partikelfläche zu messen und definierte Materialien zu erkennen. Die Brennstoffparameter basieren jedoch auf der Masse. Für eine Umrechnung der flächen- in massebezogene Daten musste eine Regressionsanalyse über mehrere Schritte durchgeführt werden. Basierend auf der NIR-Analyse von 3.864 Partikeln wurde ein System linearer Regressionsgleichungen erstellt, mit dem die Brennstoffparameter eines untersuchten Materials aus der mit dem NIR-Sensor gemessenen projizierten Fläche berechnet werden können. Die Korrelationskoeffizienten dieser Umrechnung bewegen sich, je nach Materialfraktion, zwischen 0,26 für PE und 0,76 für Holz. Um das mittelfristige Ziel der Abfallcharakterisierung mittels Sensortechnologie zur erreichen, muss die Korrelation verbessert werden. Ansätze dazu sind die Berücksichtigung der dritten Partikeldimension sowie die chemometrische Analyse der NIR-Spektren.

KW - Gemischter Siedlungsabfall

KW - Gemischter Gewerbeabfall

KW - Recyclingpotential

KW - Abfallvorbehandlungsanlage

KW - Abfallcharakterisierung

KW - Einzelpartikel

KW - Ersatzbrennstoff

KW - Nahinfrarot-Spektroskopie

KW - Brennstoffparameter

KW - Echtzeitanalyse

KW - online

KW - ontime

KW - Qualitätssicherung

M3 - Doctoral Thesis

ER -