Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Anlage nach den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 12, wonach Ultraschall den Ausgangspunkt bildet für die Bereitstellung von aufbereiteten Abfallstoffen.

Im Allgemeinen wird eine Rezyklierung von Abfallstoffen angestrebt, um den Ressourcenverbrauch zu Gunsten des Umweltschutzes verringern zu können. Voraussetzung ist, dass die Abfallstoffe aufbereitet werden, und zwar derart, dass diese behandelt, beispielsweise gereinigt, und sortenrein in hoher Qualität zur Verfügung stehen.

Aus Gründen der Transportierbarkeit und der Lagerhaltung werden Abfallstoffe grundsätzlich zunächst zerkleinert, beispielsweise mittels eines Schredders. Die Geometrie der zerkleinerten Abfallstoffe unterliegt dabei einer großen Variabilität, regelmäßig zwischen einigen wenigen Millimetern Kantenlänge bis zu mehreren Zentimetern, von Film-, Folien- oder Papierfetzen bis zu Bruchstücken.

Im Sinne des vorliegenden Vorschlags sind Abfallstoffe diverser Art berücksichtigt, von (Lebensmittel-)Verpackungen wie Getränkekarton aus Papier, Kunststoff und / oder Aluminium, Joghurtbecher und andere Aluminium-Kunststoff-Verbunde bis zu Elektronischen Bauteilen wie Photovoltaik-Module aus Glas, Halbleitern, Kunststoffen, sowie Lithium-Ionen-Akkumulatoren aus Aluminium, Lithium-Metalloxid, Graphit, Kupfer; wie auch Sicherheitsglas z.B. Windschutzscheiben aus Glas, Polyvinylbutyral; oder dergleichen mehr.

Abfallstoffe kennzeichnet eine hohe Materialheterogenität, welche für eine Rezyklierung erschwerend regelmäßig als geklebte Stoffverbünde vorliegen. Hinzukommen Anhaftungen, inter alia organischer Natur, welche die Abfallstoffe langfristig olfaktorisch beinträchtigen können.

Die Anwendung von Ultraschall zur Aufbereitung von Abfallstoffen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Dazu werden die Abfallstoffe in eine Suspension überführt, regelmäßig durch Mischen von zerkleinerten Abfallstoffen mit einer Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, und Ultraschall ausgesetzt. In der Abfallsuspension bewirkt Ultraschall die Bildung von Dampfblasen, welche schlagartig wieder in sich zusammenfallen. Diese Energiefreisetzungen in Art von Druck- und Temperaturerhöhungen im Rahmen einer Ultraschallbehandlung werden genutzt, um Abfallstoffe wiederaufzubereiten, insbesondere um diese zu reinigen, Farben zu lösen, Material- bzw. Stoffverbünde aufzuschließen und Stoffe sortenabhängig voneinander zu trennen.

Aus der Praxis bekannt ist, Abfallstoffe im Sinne einer Wäsche mit Ultraschall zu behandeln und somit zu reinigen, inter alia um in hygienisierender Weise Krankheitserreger abzutöten oder um olfaktorisch wirksame Anhaftungen neutralisieren zu können. Die DE 30 28 690 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung von verschmutzten Gegenständen, wobei eine mechanisch-chemische Wascheinrichtung mit einer Ultraschallreinigungseinrichtung kombiniert ist. Die DE 41 26 145 A1 betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Aufbereiten von biologisch kontaminierten Abfällen zur Wiederverwendung. Vorgeschlagen wird eine Heißwäsche in Kombination mit einer Ultraschallbehandlung inter alia zur Verbesserung der Qualität für Weiterverarbeitungen, wobei eine vorherige Zerkleinerung der Kunststoffe vorgesehen sein kann.

Zum Lösen und Abführen von Druckfarben ist die Anwendung von Ultraschall aus der Praxis bekannt. Die DE 27 09 515 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Überzügen auf metallischen Gegenständen. Vorgeschlagen wird, Färb- bzw. Lackschichten in einem Ultraschallfeld zu lösen. Die US 5,413,675 A offenbart ein Verfahren zum Deinken von laserstrahlbedruckten Papierabfall. Vorgeschlagen wird, wie eine hitzeresistente Tinte auf dem Papierabfall mit einem Lösungsmittel und mittels Ultraschall zu lösen und abzuführen ist.

Aus der Praxis ist bekannt, Stoffverbundsysteme unter Zuhilfenahme von Ultraschall aufzuschließen. Die DE 103 12 953 A1 betrifft ein Verfahren zum Trennen von Verbundkörpern. Vorgeschlagen wird, die Verbindung zwischen einem Schaumstoff und die dem Schaumstoff aufliegende Deckschicht zu trennen, indem eine Flüssigkeit eingebracht wird und eine Ultraschallbehandlung erfolgt. Durch die Zugabe von Mineralien zur Flüssigkeit werde die Ablösung gesteigert. Ein Verfahren zum Entfernen von Beschichtungen von expandierbaren Styrolpolymerisaten offenbart die DE 195 23 588 A1. Vorgeschlagen wird, insbesondere Beschichtungen von Polystyrolperlen in einem Flüssigkeitsbad mittels Ultraschall zu entfernen.

Bekannt ist, dass mittels Ultraschall mikrodispers anhaftende Gase von Abfallstoffen entfernt werden können, sodass beispielsweise die Sortentrennung vereinfacht wird. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schwimm-Sink-Trennen von Feststoffteilchen unterschiedlicher Dichte ist aus der EP 2 033 713 A1 bekannt. Vorgeschlagen wird, durch Einsatz von Ultraschallgeneratoren Luftelemente von den Feststoffteilchen zu entfernen, um dadurch eine bessere Trennung erzielen zu können.

Bekanntermaßen kennzeichnet Abfallstoffe eine ausgeprägte Heterogenität, und zwar hinsichtlich der Stoffe als auch in Bezug auf etwaige Anhaftungen oder dergleichen. Vorsortierungen sind aufwendig und Erhöhen den notwendigen Ressourcenaufwand. Der bekannten Behandlungspraxis von Abfallstoffen liegt regelmäßig das Problem zugrunde, dass eine ressourcenintensive Verfahrensführung unumgänglich ist, um eine größtmögliche Aufbereitung sicher erzielen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Behandlungspraxis zu verbessern, um zum Zwecke einer effizienten Wertschöpfung qualitativ hochwertige Abfallstoffe bereitstellen zu können. Der erforderliche Ressourcenaufwand und schädliche Umwelteinwirkungen sollen minimiert werden.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anlage nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen näher erläutert.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, ausgehend von Indikatoren, sprich von wenigstens einer erfassten Stoffmenge bzw. einem Wert einer erfassten Stoffmenge, die Intensität der Ultraschallbehandlung anzupassen, so dass eine Umwandlung von zerkleinerten Abfallstoffen in hochwertige Rohstoffe bzw. Wertstoffe erfolgen kann, unter der Prämisse, dass der dafür erforderliche Ressourcenaufwand auf ein Mindestmaß begrenzt werden kann. Im Sinne einer umfassenden Aufbereitung können die Abfallstoffe vorschlagsgemäß gereinigt, deinked, aufgeschlossen und / oder sortenrein getrennt werden.

Vorgeschlagen wird eine Anlage mit einem Reaktor, welcher einen Behandlungsraum aufweist zur Aufnahme einer Abfallsuspension. Im Behandlungsraum erfolgt die Beschallung der Abfallsuspension, welche im Wesentlichen aus zerkleinerten Abfallstoffen und einer Behandlungsflüssigkeit zusammengesetzt ist. Somit definieren konstruktive Merkmale des Reaktors einerseits sowie eine effektiv wirksame Beschallungsreichweite andererseits die Ausdehnung des Beschallungsraums.

Für die Behandlung ist wenigstens ein Ultraschallgenerator bzw. Ultraschallwandler vorgesehen, beispielsweise ein Stabschwingerzeuger. Vorteilhafterweise können mehrere Ultraschallgeneratoren vorgesehen sein, vorzugsweise in einer Anordnung, welche eine positive Überlagerung des Ultraschalls im Reaktor begünstigt, eine gegenseitige Aufhebung jedoch weitestgehend ausschließt. Zur Aktivierung des Ultraschallgenerators ist eine Steuerungseinheit vorgesehen. Im einfachsten Fall kann diese dazu ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches ein (Deaktivierung des Ultraschallgenerators initiiert. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, einen bestimmten Frequenzbereich des emittierten Ultraschalls zur Definition der Ultraschallleistung einzustellen mittels Steuerungseinheit, und dadurch grundsätzlich die Behandlungsintensität.

Die Anlage weist vorschlagsgemäß eine Erfassungseinheit auf, welche dazu dient, eine oder mehrere Stoffmengen in der Abfallsuspension indizieren zu können als Anhaltspunkt für eine gegebenenfalls notwendige Anpassung der Behandlungsintensität. Die erfasste Stoffmenge kann in Relation gesetzt werden zu einer weiteren Stoffmenge bzw. einem Stoffvolumen zur Quantifizierung einer relativen Größe, beispielsweise einer Stoffkonzentration.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinheit eine Filtervorrichtung aufweist, insbesondere eine Filtervorrichtung zur Entnahme von Schwebstoffen aus der flüssigen Phase der Abfallsuspension. Schwebstoffe sind regelmäßig unlösliche, organische oder mineralische Feststoffe in der Abfallsuspension, inter alia Speisemittelreste, Klebstoffreste, oder dergleichen, welche mit den zerkleinerten Abfallstoffen in die Abfallsuspension gelangen. Eine Approximation der Schwebstoffmenge kann auf einfache Weise beispielsweise gravimetrisch durch Wiegen eines Filters erfolgen.

Für eine weitere Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinheit eine optische und / oder eine spektroskopische Funktionalität aufweist zur Erfassung der Schwebstoffe. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Schwebstoffmenge photometrisch zu bestimmen. Insbesondere zur Identifikation spezifischer Stoffe können spektroskopische Analyseverfahren vorteilhaft sein, wobei dabei regelmäßig keine unmittelbar quantitative Mengenbestimmung erfolgt, sondern stattdessen erst bei Erreichen einer bestimmten Stoffmenge im Sinne einer Nachweisgrenze Rückschlüsse für eine Anpassung der Behandlungsintensität vorgesehen sein können.

Vorteilhafterweise ist die Erfassungseinheit dazu ausgestaltet, den sauren oder basischen Charakter der Abfallsuspension bestimmen zu können. So kann beispielsweise der pH-Wert darüber informieren, ob in der Abfallsuspension bestimmte Reaktionen ablaufen bzw. ob bestimmte Hilfsstoffe wirksam sind, welche gegebenenfalls zur Abfallsuspension gegeben werden.

Die Erfassungseinheit kann derart ausgestaltet sein, dass mehrere Indikatoren bestimmbar sind, was einen Beitrag leisten kann für eine höhere Prozesssicherheit.

Für eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Anlage ein Regelungssystem aufweist, welches die Steuerungseinheit mit der Erfassungseinheit verbindet, derart, dass die Erfassungseinheit ein Eingangssignal erzeugt und die Steuerungseinheit bei entsprechender Veranlassung des Regelungssystems ein Ausgangssignal erzeugt zur Regelung der Behandlungsintensität in Abhängigkeit von dem oder den erfassten Indikatoren. Insbesondere ein automatisiertes Regelungssystem kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, welches eine weitestgehend personalunabhängige Prozessführung ermöglicht. Zudem gewährleistet ein derartiges Regelungssystem einen optimierten Ressourcenverbrauch, indem das Behandlungsverfahren individuell auf die zu behandelnden Abfallstoffe angepasst wird. Ein zentralisiertes Regelungssystem hat zudem den Vorteil, dass die Prozessführung vereinfacht wird, beispielsweise durch eine überblicksartige Visualisierung der Prozessfaktoren mit den wirksamen Größeneinstellungen.

Für eine weitere Ausgestaltung der Anlage kann eine Temperiereinheit vorgesehen sein, welche dazu bestimmt ist, die Temperatur der Abfallsuspension einzustellen. Beispielsweise kann die Anlage einen Heizstab aufweisen, welcher die Abfallsuspension unmittelbar aufheizt. Ebenfalls kann vorgesehen sein, die Behandlungsflüssigkeit unmittelbar zu temperieren, bevor diese mit den Abfallstoffen vermischt wird. Im einfachsten Fall kann die Steuerung der Temperiereinheit durch eine Steuerungseinheit erfolgen, ohne eine Einbindung in bzw. ohne eine Rückkopplung mit einem Regelungssystem.

Im Grundsatz ist mit zunehmender Temperatur der Abfallsuspension die Effektivität des Behandlungsverfahrens steigerbar, was jedoch ebenfalls mit einem erhöhten Ressourcenaufwand verbunden ist. Insbesondere vorteilhaft ist, die Temperiereinheit signalübertragungswirksam in das Regelungssystem einzubinden. Dadurch kann die Behandlungsintensität geregelt werden über die Einstellung einer spezifischen Temperatur, und zwar in Abhängigkeit bestimmter Indikatoren. Vorteilhafterweise weist die Anlage einen Mischbehälter mit einem Rührwerk auf. Im Mischbehälter können die zerkleinerten Abfallstoffe mit der Behandlungsflüssigkeit vermengt werden. Eine Rührwerk kann dazu beitragen, die Abfallsuspension zu homogenisieren, beispielsweise indem ein Aufschwimmen bestimmter Abfallstoffe verhindert wird und die Abfallstoffe gleichmäßig in der Abfallsuspension verteilt werden. Nach dem Mischen kann die Abfallsuspension in den Behandlungsraum des Reaktors zur Behandlung geleitet werden.

Erstens kann ein Mischbehälter als Pufferspeicher fungieren, um eine weitestgehend kontinuierliche Behandlung im Reaktor sicherstellen zu können. Zweitens kann der Mischbehälter wenigstens eine Erfassungseinheit aufweisen, sodass eine Erfassung des Ist-Zustandes der Abfallsuspension erfolgen kann, um eine anschließend in einem Reaktor folgende Ultraschallbehandlung optimiert umsetzen zu können, beispielsweise hinsichtlich der Intensität der

Ultraschallbehandlung bzw. der Temperatur der

Abfallsuspension.

Für eine präzise Zugabe von verkleinerten Abfallstoffen bzw. von einer Behandlungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, für die Herstellung der Abfallsuspension kann die Anlage eine Dosiereinrichtung mit einem oder mehreren Dosierelementen aufweisen. Gegebenenfalls notwendige Hilfsstoffe, beispielsweise Natronlauge oder dergleichen, welche die Wirksamkeit des Behandlungsprozesses beeinflussen können, können insbesondere über eine Dosiereinrichtung in einem präzisen Mengenverhältnis zuführbar sein, um zum einen Ressourcen zu sparen und zum anderen potentielle Umwelteinwirkungen zu minimieren.

Insbesondere für eine stufenartige Behandlung der Abfallsuspension kann vorgesehen sein, dass die Anlage mehrere miteinander verbundene Reaktoren aufweist. So können die Behandlungsintensitäten in den Reaktoren unterschiedlich sein, beispielsweise in Abhängigkeit der Ausprägung bestimmter Indikatoren. Eine Erfassungseinheit, welche derart angeordnet ist, dass Stoffmengen in der Abfallsuspension im Anschluss an eine erste Behandlung in einem ersten Reaktor erfasst werden, kann Informationen über Indikatoren bereitstellen, um eine entsprechend angepasste Behandlungsintensität einer zweiten Ultraschallbehandlung in einem zweiten Reaktor regeln zu können.

Für eine Ausgestaltung der Anlage kann vorgesehen sein, dass eine Fördervorrichtung angeordnet ist, welche einen Abfallsuspensionsstrom bewirkt, und zwar insbesondere zwischen Mischbehälter und Reaktor und / oder zwischen Reaktoren bzw. im Behandlungsraum eines oder mehrerer Reaktoren. Vorteilhafterweise kann dafür aufgrund der Leistungsfähigkeit eine Verdrängerpumpe vorgesehen sein.

Eine Fördervorrichtung kann dafür genutzt werden, in der vorgeschlagenen Anlage einen Umlaufbetrieb für einen Behandlungsprozess umsetzen zu können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Abfallsuspension einem Reaktor erneut zuzuleiten, beispielsweise wenn wenigstens ein erfasster Indikator darauf hindeutet, dass eine zusätzliche Behandlung erforderlich ist. Ein derartiger Umlaufbetrieb kann grundsätzlich als gleichwertig zu einer Verlängerung der Behandlungsdauer angesehen werden und stellt die einfachste Form der Regelung der Behandlungsintensität dar.

Insbesondere vorteilhaft ist eine Beschallung der Abfallsuspension im Gegenstromprinzip. Für eine weitere Ausgestaltung der Anlage kann daher vorgesehen sein, dass der Reaktor eine Prallwand aufweist, welche im Wesentlichen orthogonal zur Ausrichtung des Abfallsuspensionsstroms ausgerichtet und im Abfallsuspensionsstrom angeordnet ist. Wenigstens ein Ultraschallgenerator kann der Prallwand zugeordnet sein, welcher in der Art angeordnet ist, dass Ultraschall über die Prallwand im Wesentlichen gegen die Fließrichtung des Abfallsuspensionsstroms in die Abfallsuspension einleitbar ist. Im Zuge dessen kann die Behandlungsintensität auf konstruktive Weise gesteigert werden, ohne dass dafür ein erhöhter Ressourcenaufwand, insbesondere ein erhöhter Energieaufwand, erforderlich ist.

Insbesondere zu Gunsten eines Behandlungsprozesses in kontinuierlicher Arbeitsweise kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Reaktor im Wesentlichen rohrartig ausgestaltet ist, und dass die Abfallsuspension während der Behandlung durch den Behandlungsraum des Reaktors strömt. Ein rohrartiger Reaktor ist vorteilhaft, um beispielsweise eine präzise Strömungsgeschwindigkeit der Abfallsuspension realisieren zu können, beispielsweise in Verbindung mit einer Fördervorrichtung und dem Verhältnis aus Querschnittsabmessungen des Reaktors und Fördervolumen des Abfallsuspensionsstroms. Im Vergleich zu einer behälterbasierten Ultraschallbehandlung, regelmäßig im Batch-Verfahren, kann die Beschallung einer Abfallsuspension in einem durchströmbaren, rohrartigen Reaktor ungleich effektiver sein, beispielsweise durch eine erhöhte Wahrscheinlichkeit einer voll umfassenden Beschallung der Abfallstoffe. Erstens können die Abfallstoffe im Abfallsuspensionsstrom mit sehr geringem Abstand an einer oder mehreren Ultraschallquellen vorbeigeführt werden. Zweitens kann eine Förderung der Abfallstoffe im Behandlungsraum eine permanente Durchmischung bewirken und damit einhergehend eine homogene Beschallung. Auf Rührwerke kann folglich verzichtet werden, welche im Allgemeinen die Entstehung von Mikroplastik begünstigen, insbesondere bei Abfallstoffen mit spröden Festigkeitseigenschaften, beispielsweise bei Kunststoffen wie Polyethylenterephthalat.

Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zur Ultraschallbehandlung einer Abfallsuspension, welche zerkleinerte Abfallstoffe und eine Behandlungsflüssigkeit beinhaltet. Grundsätzlich kann eine Chargen- bzw. batchweise Prozessführung vorgesehen sein, vorzugsweise jedoch eine kontinuierliche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Abfallsuspension wenigstens eine Stoffmenge in Funktion eines Indikators erfasst wird. Dieses als Ist-Wert erfasste Eingangssignal ist Ausgangspunkt für eine Regelung der Behandlungsintensität. Insbesondere bei Abweichung des Ist-Wertes von einem vorgegebenen Soll-Wert außerhalb eines Toleranzbereichs, sprich, dass die Aufbereitung der behandelten Abfallstoffe unzureichend ist, beispielsweise im Hinblick auf den Reingungs- oder den Aufschlussgrad, kann ein Regelungssystem ein Ausgangssignal erzeugen, vorzugsweise automatisiert, welches über eine Steuerungseinheit eine Anpassung der Behandlungsintensität bewirkt. Der Toleranzbereich, innerhalb dessen eine ermittelte Abweichung unproblematisch ist, kann einzelfallabhängig an der Art der Abfallstoffe oder dergleichen auszurichten sein.

Eine optimale Regelung der Behandlungsintensität ist beispielsweise vorteilhaft, um wesentliche Merkmale der Abfallstoffe, beispielsweise Festigkeitseigenschaften, durch die Ultraschallbehandlung nicht unnötig beeinträchtigen zu müssen.

Für eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Erfassung eines Ist-Wertes im Prozessablauf vor einer Behandlung der Abfallsuspension erfolgt. Eine vorgelagerte Erfassung wenigstens eines wesentlichen Merkmals der zu behandelnden Abfallsuspension, und zwar wesentlich im Hinblick auf die Behandlungsintensität, ist vorteilhaft, um die notwendige Behandlungsintensität im Vorhinein abschätzen und somit den mit einer Behandlung einhergehenden Ressourceneinsatz auf ein erforderliches Maß begrenzen zu können. Insbesondere kann vorgesehen sein, die Behandlungsintensität ausgehend von wenigstens einem erfassten Indikator an einer vorgesehenen Behandlungsdauer auszurichten.

Eine im Prozessablauf nachgelagerte Erfassung ist vorteilhaft, um den Erfolg bzw. die Wirksamkeit der Behandlung verifizieren zu können. Infolgedessen kann vorgesehen sein, eine bereits erstmalig behandelte Abfallsuspension einer erneuten Behandlung zu unterziehen, sofern ein oder mehrere erfasste Ist- Werte von Soll-Werten abweichen. Zudem kann vorgesehen sein, eine entsprechende Anpassung der Behandlungsintensität für eine weitere nachfolgende, noch unbehandelte Abfallsuspension zu berücksichtigen.

Vorteilhafterweise kann ein Ist-Wert inline während der Behandlung erfasst und vorzugsweise in Echtzeit ausgewertet werden, beispielsweise durch das Regelungssystem. Ausgehend von Daten einer inline-Erfassung kann die Behandlungsintensität anpassbar sein, ohne dafür einen Behandlungsprozess unterbrechen zu müssen. Ferner können inline erfasste Indikatoren dazu beitragen, die Behandlungsintensität kontinuierlich, und zwar bereits während der Behandlung anpassen zu können, sodass einerseits der Ressourcenaufwand und andererseits die Beanspruchung der Abfallstoffe auf ein notwendiges Maß begrenzbar ist.

Im einfachsten Fall kann vorgesehen sein, die Behandlungsintensität über die Dauer einer Behandlung zu regeln, derart, dass die Behandlungsintensität mit zunehmender Behandlungsdauer steigerbar ist. In diesem Sinne kann beispielsweise der Zeitraum verlängert bzw. verkürzt werden, währenddessen die Abfallsuspension im Behandlungsraum des Reaktors verbleibt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Abfallsuspension nach einem ersten Behandlungsintervall zunächst aus einem Reaktor abgeführt wird, um im weiteren Verlauf des Behandlungsprozesses erneut einem Reaktor zur weiteren Behandlung zugeführt zu werden. Im Grundsatz kann der vorliegende Vorschlag kürzere Behandlungszeiten begünstigen und damit eine gesteigerte Durchsatzrate für eine Bereitstellung qualitativ hochwertiger Abfallstoffe, und zwar durch eine auf die zu behandelnden Abfallstoffe ausgerichtete Behandlungsintensität.

Für eine Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, die Behandlungsintensität über eine Anpassung des Ultraschalls zu regeln, insbesondere über die Einstellung bestimmter Frequenzbereiche. Vorteilhafterweise kann eine Schallemission im Frequenzbereich zwischenl kHz bis 10 MHz vorgesehen sein, insbesondere zwischen 16-60 KHz, besonders bevorzugt 20-60 kHz.

Förderlich für eine Behandlung sind erhöhte Prozesstemperaturen, wobei diese unmittelbar wechselwirken mit dem Ultraschall. Vorteilhafterweise kann daher eine Temperierung der Abfallsuspension vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit auf 50-90 °C eingestellt, besonders bevorzugt auf ca. 60 °C. Die Einstellung der Abfallsuspensionstemperatur kann unmittelbar erfolgen durch eine Temperierung der Abfallsuspension. Eine indirekte Temperierung kann vorgesehen sein, indem die Behandlungsflüssigkeit temperiert wird und zwar bevor die Herstellung der Abfallsuspension erfolgt bzw. durch eine ergänzende Zugabe der Behandlungsflüssigkeit zur Abfallsuspension.

Im Grundsatz kann die Wechselwirkung zwischen Ultraschall und Abfallsuspensionstemperatur einen reduzierten Temperierungsaufwand ermöglichen, was zu einem Energieersparnis beitragen kann. Vorzugsweise bei stark verschmutzten Abfallstoffen kann im Prozessablauf vor der Herstellung der Abfallsuspension eine trockenmechanische Reinigung vorgesehen sein, um insbesondere die ansonsten notwendigen hohen Prozesstemperaturen umgehen zu können.

Darüber hinaus gehend kann die Temperatureinstellung zur Regelung der Behandlungsintensität vorgesehen sein. Weisen beispielsweise ein oder mehrere erfasste Indikatoren vor der Behandlung darauf hin, dass eine hohe Behandlungsintensität erforderlich sein wird, kann beispielsweise die Temperatur vorab erhöht werden, sodass eine Intensivierung des Ultraschalls nicht immer notwendig ist.

Wird beispielsweise während der Behandlung eine zu starke Temperaturabnahme in der Abfallsuspension erfasst, kann vorgesehen sein, dass die Emission des Ultraschalls kurzfristig intensiviert wird, um insgesamt ein bestimmtes Maß einer erforderlichen Behandlungsintensität sicherstellen zu können.

Für eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Abfallsuspension unter Bildung eines Abfallsuspensionsstroms gefördert wird, wobei ein homogener Volumenstrom vorteilhaft sein kann für eine hinreichende Behandlungsqualität.

Die Förderung kann derart ausgestaltet sein, dass die Abfallsuspension beispielsweise vom Mischbehälter zum Reaktor und / oder von einem ersten zu einem zweiten Reaktor strömt. Vorteilhafterweise kann für das vorgeschlagene Verfahren ein Umlaufbetrieb vorgesehen sein, in der Art, dass die Abfallsuspension einem Reaktor erneut zugeleitet wird, insbesondere wenn wenigstens ein erfasster Indikator darauf hindeutet, dass eine weitergehende Ultraschallbehandlung erforderlich ist.

In besonderer Weise kann über die Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des Abfallsuspensionsstroms eine Regelung der Behandlungsintensität erfolgen, insbesondere in Reaktion auf einen erfassten Indikator. Im Grundsatz kann die Behandlungsintensität mit abnehmender

Strömungsgeschwindigkeit gesteigert werden, vergleichbar einer längeren Behandlungsdauer.

Im Allgemeinen kann die Ausrichtung der Ultraschallausbreitung die Behandlungsintensität beeinflussen. Es kann vorgesehen sein, dass die Ausbreitungsrichtung des Ultraschalls im Wesentlichen entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Abfallsuspensionsstroms angelegt ist, um eine homogene und intensive Behandlung realisieren zu können, ohne dass dafür beispielsweise ein erhöhter Energieaufwand erforderlich ist.

Insbesondere für zerkleinerte Abfallstoffe mit einem niedrigen Feuchtigkeitsgehalt kann vorgesehen sein, dass die Abfallstoffe vor der Behandlung mit einer Behandlungsflüssigkeit vermengt werden zur Herstellung der Abfallsuspension. Erstens kann die Förderung einer Abfallsuspension vereinfacht sein im Vergleich zu Abfallstoffen mit nur geringen Feuchtigkeitsgehalten. Zweitens ist ein hoher Feuchtigkeitsgehalt voraussetzend für die Wirksamkeit einer Ultraschallbehandlung. Drittens ermöglicht eine Abfallsuspension eine homogene Verteilung der zu behandelnden Abfallstoffe im Behandlungsraum und somit eine vollumfassende, effiziente Behandlung. Das Mischen kann in einem Reaktor erfolgen als auch in einem dafür vorgesehenen Mischbehälter.

Für eine weitere Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Abfallsuspension Agenzien bzw. Hilfsstoffe, beispielsweise Natronlauge, zugegeben werden, welche dazu beitragen können, die für spezifische Abfallstoffe notwendige Behandlungsintensität herabsetzen zu können und damit einhergehend den erforderlichen Ressourcenaufwand. Insbesondere zur Ermittlung der Stoffmenge bestimmter Hilfsstoffe kann vorgesehen sein, beispielsweise den pH-Wert der Abfallsuspension zu erfassen, welcher Rückschlüsse auf den reaktiven Umsatz von Hilfsstoffen in der Abfallsuspension zulassen kann. Unterschreitet beispielsweise während der Behandlung eine erfasste Menge eines Hilfsstoffes ein erforderliches Maß, kann eine Regelung der Behandlungsintensität erfolgen, in der Art, dass beispielsweise die Intensität des Ultraschalls gesteigert wird oder zusätzliche Behandlungsflüssigkeit mit einer höheren Temperatur zugeführt wird. Im Sinne des Umweltschutzes gilt es, die Zugabe von Hilfsstoffen zu reduzieren, welche durch die Behandlung nicht umgesetzt werden, sondern in der Behandlungsflüssigkeit verbleiben und im Nachhinein aufwendig entfernt werden müssen.

Vorteilhafterweise kann an die Behandlung anschließend eine sortenabhängige Trennung der Abfallstoffe vorgesehen sein, beispielsweise mittels Schwimm-Sink-Verfahren. Im Sinne einer umfassenden Aufbereitung der Abfallstoffe und zur Vorbereitung einer weiteren Verarbeitung kann eine Trocknung der Abfallstoffe vorgesehen sein. Die vorgeschlagene Erfindung wird anhand rein schematischer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs mit der Erfassung einer Stoffmenge nach einer Behandlung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs mit einer Erfassung einer Stoffmenge nach und vor einer Behandlung, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs mit einer Erfassung einer Stoffmenge während einer Behandlung.

Die Merkmale der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele können erfindungsgemäß grundsätzlich einzeln oder in Kombinationen vorgesehen sein.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs, wobei die Stoffmengenerfassung nachgelagert 23 zur Ultraschallbehandlung 1 erfolgt.

Zunächst wird die Abfallsuspension in den Behandlungsraum eines Reaktors überführt. Dabei kann entweder direkt die zu behandelnde Abfallsuspension zugeführt werden oder aber es werden die zerkleinerten Abfallstoffe, die Behandlungsflüssigkeit und gegebenenfalls Hilfsstoffe separat in den Behandlungsraum geleitet, sodass im Behandlungsraum eine Vermischung zur Herstellung der Abfallsuspension erfolgt. Ein Rührwerk, welches im Behandlungsraum des Reaktors angeordnet ist, homogenisiert die Abfallsuspension. Nach der Zugabe bzw. nach der Herstellung der Abfallsuspension wird diese mit Ultraschall behandelt 1. Dabei werden die Behandlungsparameter, insbesondere der Frequenzbereich des Ultraschalls und die Behandlungsdauer zur Definition der Behandlungsintensität eingestellt. Nach Beendigung der Ultraschallbehandlung 1 wird eine Stoffmenge erfasst 23, und zwar die Menge der Schwebstoff in der Abfallsuspension. Dazu wird eine definierte Menge der flüssigen Phase der Abfallsuspension durch einen Filter geleitet. Die Menge der Schwebstoff im Filter wird gravimetrisch bestimmt, welche einen erfassten Ist-Wert abbildet. Ausgehend von der Zusammensetzung der zerkleinerten Abfallstoffe, gegebenenfalls in Verbindung mit Erfahrungswerten, wird die Abweichung des Ist- Wertes von einem Soll-Wert bestimmt. Mit anderen Worten wird ermittelt, ob eine ausreichende Aufbereitung vorliegt, beispielsweise hinsichtlich eines Reinigungs- oder Aufschlussgrades. Liegt die Abweichung außerhalb eines abfallstoffabhängigen Toleranzbereichs, wird die Abfallsuspension erneut ultraschallbehandelt 1 , sodass effektiv die Behandlungsintensität geregelt wird im Sinne einer verlängerten Behandlungsdauer. Liegt die Abweichung innerhalb des Toleranzbereichs bzw. ist keine Abweichung feststellbar, werden die Abfallstoffe aus der Abfallsuspension anschließend dichtegetrennt mittels Schwimm-Sink-Verfahren. Aus Gründen einer besseren Transportierbarkeit werden die sortenreinen Abfallstoffe im weiteren Verlauf getrocknet zur Vorbereitung einer anschließenden Verarbeitung.

Im Einzelfall kann bei einer wesentlichen Abweichung des Ist- Wertes gegebenenfalls zusätzlich eine höhere Temperatur der Abfallsuspension eingestellt 3 werden. In Wechselwirkung mit dem Ultraschall kann die Behandlungsintensität somit präzise geregelt werden. Soll beispielsweise die Behandlungsdauer verkürzt werden, muss die Behandlungsintensität gesteigert werden, beispielsweise derart, dass eine höhere Temperatur eingestellt 3 wird bzw. die Leistung des Ultraschalls erhöht wird.

Eine schematische Darstellung eines weiteren Verfahrensablaufs mit einer Erfassung einer Stoffmenge nach und vor 22 einer Ultraschallbehandlung 1 ist in Fig. 2 dargestellt. In Ergänzung zum darstellten Verfahren kann für ein weiteres, vorliegend nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel ein ähnliches Verfahren vorgesehen sein, wobei der in Fig. 1 dargestellte Prozess auch Teil eines komplexeren Verfahrens sein kann, welches ausgehend von einem Verfahren gemäß Fig. 2 wenigstens prozessschrittweise ein Verfahren gemäß Fig. 1 beinhaltet.

In einen Mischbehälter werden zur Herstellung der Abfallsuspension die zerkleinerten Abfallstoffe, die Behandlungsflüssigkeit und in Einzelfällen auch Hilfsstoffe dosiert 61 , 62, 63 und vermischt 4. Insbesondere die Dosierung der Hilfsstoffe 63 erfolgt regelmäßig in nur geringen Mengen, da diese eine hohe Wirksamkeit aufweisen, jedoch die Umwelt nicht nur unerheblich belasten können, sodass die Klärung der Behandlungsflüssigkeit aufwendig sein kann, sofern keine vollständige Umsetzung der Hilfsstoffe im Zuge der Behandlung erfolgt. Im Mischbehälter wird die Abfallsuspension mittels Rührwerk homogenisiert.

In der homogenisierten Abfallsuspension wird zunächst eine erste

Stoffmenge erfasst 21 , und zwar beispielsweise die Schwebstoffmenge in der flüssigen Phase der Abfallsuspension. Die in einem Filter aufgenommene Schwebstoffmenge wird gravimetrisch erfasst zur Feststellung eines Ist-Wertes. Als Soll- Wert ist eine abfallstoffabhängige, größere Stoffmenge definiert, welche sich bei einem ausreichenden Aufbereitungsgrad beispielsweise erfahrungsgemäß einstellt. Aus der Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert wird die erforderliche Behandlungsintensität abgeleitet und die dafür erforderliche Prozessführung geregelt.

Zusätzlich kann im Rahmen der vorgelagerten Erfassung 21 eine Stoffmenge spektroskopisch bestimmt werden, insbesondere wenn aus relativen Anteilen spezifischer Stoffe abgeleitet werden kann, ob beispielsweise mit einer bestimmten Verbindungsfestigkeit eines Stoffverbunds zu rechnen ist, beispielsweise durch den Nachweis bestimmter Klebstoffanteile, sodass eine entsprechende Behandlungsintensität erforderlich sein wird, um diesen Stoffverbund im Sinne der Aufbereitung hinreichend aufschließen zu können.

Im Anschluss an die Ultraschallbehandlung 1 erfolgt eine weitere, nachgelagerte Stoffmengenerfassung 22. Neben der gravimetrischen Bestimmung der Schwebstoffe kann der pH-Wert der Abfallsuspension erfasst werden. Sofern eine hinreichende Abweichung feststellbar ist, kann die Abfallsuspension erneut in den Mischbehälter geleitet werden und ein zusätzlicher Hilfsstoff dosiert 63 und im Sinne der Regelung der Behandlungsintensität zugegeben werden, beispielsweise Natronlauge. Im weiteren Verlauf kann der Zugabe eine weitere Ultraschallbehandlung 1 erfolgen, an die eine nachgelagerte Stofferfassung 23 anschließt. Ausgehend von dem Ist-Wert dieser Stoffmengenerfassung wird die Abfallsuspension entweder zur Dichtetrennung 5 geleitet oder bei einer hinreichenden Abweichung einer weiteren Ultraschallbehandlung 1 unterzogen, wobei die Behandlungsintensität abgestimmt wird auf die ermittelten Stoffmengen, insbesondere die Schwebstoffmenge.

Sofern bei der nachgelagerten Stoffmengenerfassung 22 eine Abweichung des Ist-Wertes in einer Größenordnung festgestellt wird, welche nicht die Zugabe weiterer Hilfsstoffe erforderlich erscheinen lässt, wird im Sinne einer vorgelagerten Stoffmengenerfassung 22 die Behandlungsintensität für die darauffolgende Ultraschallbehandlung 1 geregelt, insbesondere die Ultraschallleistung bzw. die Behandlungsdauer.

Ein derartiges Verfahren erlaubt eine angepasste Prozessführung, die optimal auf die zu behandelnden Abfallstoffe zugeschnitten ist, wobei die eingesetzten Ressourcen auf ein Mindestmaß begrenzt werden können. Zudem wird die Möglichkeit geschaffen, gezielt einzelne Prozessparameter regeln zu können unter Anpassung der übrigen Parameter entsprechend äußerer Rahmenbedingungen. Ist beispielsweise eine kurze Behandlungsdauer vorgesehen, kann insbesondere eine dann notwendige Anpassung der Ultraschallleistung oder der Abfallsuspensionstemperatur erfolgen, ohne das qualitative Ergebnis der Wiederaufbereitung wesentlich zu gefährden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens mit einer Stoffmengenerfassung während 24 einer Ultraschallbehandlung 1 , wobei dieses Ausführungsbeispiel insbesondere auch als Teilprozess eines Verfahrens vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann eine Einbindung in ein Verfahren vorgesehen sein, wie in Fig. 1 oder 2 dargestellt.

Die im Behandlungsraum eines Reaktors befindliche Abfallsuspension wird während der Ultraschallbehandlung 1 überwacht, vorzugsweise mehrmalig, in der Art, dass Stoffmengen in der Abfallsuspension photometrisch erfasst werden. Dazu kann beispielsweise über das Absorptionsverhalten der wässrigen Phase der Abfallsuspension die Schwebstoffmenge erfasst werden. Über eine Auswertung in Echtzeit kann ein automatisiertes Regelungssystem unmittelbar eine Anpassung der Behandlungsintensität noch während der Ultraschallbehandlung 1 veranlassen, sofern ein erfasster Ist- Wert wesentlich von einem Soll-Wert abweicht, und zwar insbesondere durch eine Leistungssteuerung des Ultraschalls oder eine Veränderung der Behandlungsdauer. Infolgedessen wird die Prozessführung unmittelbar den Anforderungen entsprechend optimiert, der Ressourceneinsatz jedoch auf ein Mindestmaß begrenzt.

Bezugszeichen:

Ultraschallbehandlung

Vorgelagerte Stoffmengenerfassung

Nach- und vorgelagerte Stoffmengenerfassung

Nachgelagerte Stoffmengenerfassung

Simultane Stoffmengenerfassung

Temperatureinstellung

Mischung zur Herstellung der Abfallsuspension

Dichtetrennung der Abfallstoffe

Dosierung der zerkleinerten Abfallstoffe

Dosierung der Behandlungsflüssigkeit

Dosierung von Hilfsstoffen