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DE19821473A1 - Verfahren zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen zur Wertstoffgewinnung - Google Patents

Verfahren zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen zur Wertstoffgewinnung

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DE19821473A1
DE19821473A1 DE1998121473 DE19821473A DE19821473A1 DE 19821473 A1 DE19821473 A1 DE 19821473A1 DE 1998121473 DE1998121473 DE 1998121473 DE 19821473 A DE19821473 A DE 19821473A DE 19821473 A1 DE19821473 A1 DE 19821473A1
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Johannes Loebbert
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Concordia Industrie Holding AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen, letztere enthaltend eine cellulosehaltige Absorptionsschicht, Superabsorber-Polymere und ein an der Absorptionsschicht angebrachtes Back- und/oder Topsheet aus Kunststofffolie. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: DOLLAR A - mechanisches Zerkleinern der Verbundstoff ohne Hinzufügung von Flüssigkeit; DOLLAR A - mechanisches Abtrennen der Kunststoffolie von der zellulosehaltigen Absorptionsschicht mit den Superabsorbentien; DOLLAR A - Überführen der Kunststoffolien-Fraktion und der cellulose- und absorberhaltigen Fraktion in getrennte Waschflotten (8a, 8b); DOLLAR A - Waschen der Fraktionen; DOLLAR A - Trennen von Cellulose und Superabsorbentien mit Hilfe von Gelkontraktion und Ausfällen in einer kontinuierlich zu betreibenden wäßrigen Trennstrecke; DOLLAR A - Gewinnen und gegebenenfalls Weiterverarbeiten der drei gewaschenen Fraktionen Kunststoffolie, Zellulose und Superabsorber-Polymer (SAP).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen, letztere enthalten eine cellulosehaltige Absorptionsschicht Superabsorber-Polymere und ein an der Absorptionsschicht angebrachtes Back- und/oder Topsheet aus Kunststoffolie.
Aus der US-PS 5 322 225 ist ein Verfahren bekannt, um Wertstoffe aus üblicherweise zu deponierenden, verschmutzten Hygieneprodukten zu gewinnen, wobei folgende Verfahrens­ schritte angewandt werden:
  • - mechanische Zerkleinerung der verschmutzten Wegwerfartikel unter Ablösung eines an der Absorptionsschicht angebrach­ ten Back- und/oder Topsheets aus Folienmaterial,
  • - Überführen der zerkleinerten Wegwerfartikel in eine Wasch- und Trennflotte und Trennen der Stoffgruppen
    • - Folien
    • - Superabsorber-Polymere
    • - Cellulose-(Zellstoff-)Teile,
    • - Verschmutzungsstoffe
  • - Reinigen, Desinfizieren, Trocknen und Aufbereiten der gerei­ nigten Celluloseteile,
  • - Reinigen und Aufbereiten der Folienteile.
Weiterhin ist aus der US-PS 5 558 745 ein Verfahren zum Be­ handeln von Hygieneprodukten, die Superabsorbentien (superab­ sorbing polymers, SAP) enthalten, bekannt, bei dem die ver­ schmutzten und zerkleinerten Hygieneprodukte in einem Wasser­ bad behandelt werden und die löslichen Anteile in diesem Wasserbad gelöst werden. Die Superabsorbentien werden, um eine Trennung zu ermöglichen, mit einem Mittel behandelt, das die sogenannte Gelkollabierung hervorruft, so daß das Superabsorbens aus dem geschwollenen in einen kontrahierten Zustand übergeht, bei dem eine spezifische Dichte größer als Wasser eintritt und das Superabsorbens in granulierter Konsistenz absinkt.
Das Induzieren des Gelkollapses mit Hilfe von Erdalkali­ salzen, insbesondere Calciumchlorid, Magnesiumchlorid und Manganchlorid, ist bekannt aus J. Chem. Phys. 1982, S. 5725 ff.
Das aus US-PS 5 558 745 bekannte Verfahren arbeitet im wesentlichen diskontuierlich und chargenweise, wobei sehr viele einzelne Stationen durchlaufen werden müssen. Bei diesem Verfahren ist demnach sowohl ein grober Einsatz an verschiedenen Waschbehältern als auch ein relativ großer Energie- und Wasseraufwand erforderlich. Das Trennen der drei Stoffgruppen, nämlich Folie, SAP und Zellstoff, wird in mehreren Schritten ausgeführt, wobei bei den Trennschritten sich die einzelnen Fraktionen stören können und das physikalische Trennen erschweren.
Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, das kontinuierlich durchgeführt werden kann, das einen geringeren Aufwand an Stationen aufweist und das mit einem moderaten Energie- und Wasseraufwand auskommt.
Diese Aufgabe wird gelöst bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, das mit folgenden Verfahrensschritten arbeitet:
  • - mechanisches Zerkleinern der Verbundstoffe ohne Hinzufügung von Flüssigkeit,
  • - mechanisches Abt rennen der Kunststoffolie von der cellulosehaltigen Absorptionsschicht mit den Superabsorbentien,
  • - Überführen der Kunststoffolien-Fraktion und der cellulose- und absorberhaltigen Fraktion in getrennte Waschflotten,
  • - Waschen der Fraktionen,
  • - Trennen in einer kontinuierlich zu betreibenden wäßrigen Trennstrecke von Cellulose und Superabsorbentien, letztere nach Gelkontraktion und Ausfällen,
  • - Gewinnen und gegebenenfalls Weiterverarbeiten der drei gewaschenen Fraktionen Kunststoffolie, Cellulose und Superabsorbentien.
Inbesondere durch das vorgeschaltete trockene Trennen von Folie und Zellstoff/SAP-Fraktion und das Aufteilen in zwei separate Waschstrecken für Kunststoff und Zellstoff/SAP-Frak­ tion läßt sich eine erhebliche Menge an apparativem Aufwand und darüber hinaus an Energie und Wasser sparen. Die Ver­ schmutzung der Kunststoffolie ist relativ einfach zu besei­ tigen, während das Reinigen des verschmutzten Zellstoffes mit den anhaftenden SAP-Teilchen erheblich aufwendiger ist. Außerdem wird verhindert, daß die wäßrigen Flotten mit den zu waschenden Stoffen sich gegenseitig beeinflussen. Das nach dem Waschen der Zellstoff-Superabsorbens-Fraktion er­ forderliche Trennen ist kontinuierlich möglich.
Insbesondere wird die cellulosehaltige Absorptionsschicht trocken von den vorhandenen Back- und/oder Topsheets geris­ sen, so daß die vorliegenden Abschnitte der verwendeten Kunststoffolie im wesentlichen ihre Größe beibehalten und damit auch leichter mechanisch von den übrigen Fraktionen abtrennbar sind.
Die Gelkontraktion des SAP erfolgt vorzugsweise durch Zugabe eines löslichen Erdalkalisalzes zum wäßrigen Trennbad; insbesondere wird Calciumchlorid verwendet. Damit kann an einer Waschstrecke kontinuierlich gearbeitet werden, indem die Komponenten verrührt und vermischt werden und anschlie­ ßend in einer Absetzstrecke Zellstoff und kollabiertes SAP voneinander getrennt werden. Als treibende Kraft für diese Durchströmung dient die Fließenergie des Wassers, das im Kreislauf fließt. Mit Hilfe spezieller Rührwellen mit abge­ knickten Schaufeln ergeben sich mechanische Schlagkräfte, die die Zellstoff-Reinigung verbessern. Hierbei wird auch ein Vortrieb erzeugt, der den Zellstoff, dessen Dichte geringfügig höher ist als die des Wassers, vorantreibt. Durch geeignete Einstellung der Fließgeschwindigkeit und der Zeitdauer der SAP-Rückquellung können diese so koordiniert werden, daß im Bereich der Abtrennung alles SAP rückgequol­ len ist.
Wie bekannt, handelt es sich bei den Superabsorbentien um Acrylpolymere, die ein Vielfaches ihres Eigengewichtes an Wasser absorbieren können (vergl. hierzu Angaben in US-PS 5 558 745). Während die SAP im gequollenen Zustand ein spezifisches Gewicht sehr nahe an 1 g/cm3 haben und damit praktisch kaum vom umgebenden Wasser zu trennen sind, sind sie im kontrahierten Zustand wesentlich schwerer als Wasser, sinken ab und lassen sich relativ leicht trennen.
Hierbei eignet sich eine Calciumchlorid-Lösung, die im neutralen Bereich gehalten wird, also bei einem pH-Wert zwischen 6,5 und 8,0 und mit der bei Zimmertemperatur, also im Bereich von 18° bis 30°C, gearbeitet werden kann. Die gelöste Menge an Calciumchlorid kann bei 10-6 bis 10-4 Mol/l gehalten werden. Von den vorgenannten Werten kann je nach Verschmutzungsgrad, Art des Superabsorbens und ähnlichen technologischen Parametern auch abgewichen werden.
Die Trennung und das Ausfällen erfolgt im Schwerkraftfeld durch Flotation der Cellulose-Suspension mittels Luftein­ blasen und Absinkenlassen des kontrahierten SAP, die am Grund über Trichter od. dgl. abgezogen werden kann.
Die Erfindung umfaßt ferner eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens, wobei zur Trennung von Folie und Celulose/SAP-Fraktion eine Zerfaserungsmaschine, beispielsweise eine Riffelmühle, vorgesehen ist.
Weiterhin ist vorzugsweise eine Waschstrecke zum Trennen der Cellulose/SAP-Fraktion vorgesehen, die wenigstens ein Waschbecken aufweist. Jeder der Waschtröge weist einen Boden­ bereich auf oder ist mit einem gesonderten Absetzbecken ver­ bunden, der oder das mit einer Abführöffnung versehen ist, aus der die abgesetzten kontrahierten Superabsorberpolymere abführbar sind.
Darüber wird der Waschstrecke ein Schöpfsieb, das vorzugs­ weise ein Bogensieb ist, nachgeschaltet. Die Schöpfsiebe können in eine Entwässerungsschnecke entleert werden, die den Zellstoff absiebt und ihm das unerwünschte Wasser ent­ zieht.
Noch vorhandene kleinere Folien-Fetzen in der Kunststoff- Wäsche werden mit Hilfe eines Förderbandes aufgenommen.
Es kann mit den für das vorliegenden Verfahren ausgewählten Komponenten ein kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der bei dem Verfahrensablauf verwende­ ten Einzelteile sind anhand der Zeichnung dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung im Ganzen mit verschieden Einzelteilen;
Fig. 1a und 1b Detaillösungen der Wasser-Aufbereitung;
Fig. 2 Trockenabtrennung der Kunststoff-Fraktion;
Fig. 3 einen Waschtrog für die Waschflotte mit einem Acrylat-Abzug;
Fig. 4 Darstellung der Form der Rührwellen in der Zellstoffwäsche;
Fig. 5 Darstellung der Form der Folien-Transportvorrich­ tungen in der Folienwäsche der Kunststoff-Fraktion.
Das in Fig. 1 dargestellte Schema zeigt die Einzelheiten einer Vorrichtung, wie sie für ein Verfahren zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen und zur Wertstoffgewinnung verwendet wird.
In Krankenhäusern, Seniorenheimen und Privathaushalten fal­ len Inkontinenzartikel und Babywindeln an, die mit Fäkalien und Urin verschmutzt sind. Diese Artikel werden in luftdicht verschlossene Deckelsäcken gesammelt, welche in Containern zusammengeführt werden. Kurz vor der Verarbeitung werden die geschlossenen Deckelsäcke einer automatischen Öffnungsvor­ richtung 2 zugeführt, geöffnet und mit einem Förderband 30 weiterbefördert geöffnet. Auf einem Sortiertisch 3 werden manuell oder über Manipulatoren eventuelle Störstoffe ent­ fernt, beispielsweise Kunststoffteile, wie Spritzen, oder ähnliche Fremdkörper. Metallteile werden über Metalldetek­ toren und Manipulatoren ausgesondert.
Über ein weiteres Förderband 31 gelangen dann die vorgerei­ nigten Wegwerfartikei zu einer Scheiben- oder Riffelmühle 4, in der die Wegwerfartikel im unbenetzten Zustand in kleine Stücke zerrissen werden, wobei entsprechend der Funktion der Scheibenmühle das an der Absorptionsschicht angebrachte Back- und/oder Topsheet aus Kunststoffolie unbeschädigt und weitgehend zellstoffrei abgerissen wird. Die Kunststoffolie besteht üblicherweise aus Polyethylen oder Polypropylen, wobei andere Folienmaterialien, beispielsweise Stärkederivate, ebenfalls bekannt sind.
Das zerkleinerte und gerissene Material wird anschließend über einen Zyklonbehälter 5 geschickt, um Cellulose-Feinteil­ chen und Staub, die im Scheibenzerkleinerer entstehen, von vorneherein abzutrennen und abzuführen.
Das aus dem Zyklonabscheider 5 kommende Material bleibt wei­ terhin unbenetzt und ungewässert und wird über eine Förder­ strecke 6 geführt. Anschließend gelangt es in die Trockenab­ trennstrecke 7 (vgl. Fig. 2). Wie aus Fig. 2 detailliert erkennbar ist, nehmen kontinuierlich sich bewegende Stab­ rechen 40 den senkrecht fallenden Materialstrom 41 auf und fangen die Kunststoff-Fraktion 42 auf. Die abgetrennte Kunststoff-Fraktion 42 werden auf ein Förderband 33 durch Absenken der Stäbe 43 vom Stabrechen 40 überführt. Die Zellstoff-Fraktion 44 dagegen fällt durch die Stäbe 43 hindurch auf das Förderband 34 und wird getrennt kontinuier­ lich weiterbehandelt.
Nach der Abtrennung gelangt die Kunststoff-Fraktion 42 in eine Folienwäsche 8a, die restlichen Fraktionen (Zellstoff und SAP) in eine Zellstoffwäsche 8b.
In dem Waschtrog der Zellstoffwäsche 8b ist eine Waschflotte vorhanden. Die Temperatur der wäßrigen Waschflotte beträgt etwa 20°C. Es wird der Flotte Calciumchlorid in einer Menge, die die Gelkollabierung des SAP induziert, nämlich etwa 10-5 bis 10-6 Mol/l. Das gequollene Superabsorber-Polymer wird durch das gelöste Erdalkali-Salz in ein wasserunlösliches, weißes und elastisches, aber nicht mehr fließfähiges Gel mit einem spezifischen Gewicht ausreichend größer 1 g/cm3 umgewandelt.
Die Waschflotte der Zellstoffwäsche wird in ein oder mehrere weitere Becken überführt, gerührt und umgewälzt, so daß die Masse gewaschen und gespült wird. Fäkalien werden hierbei durch die Waschflotte 9 abgeführt.
Anschließend wird in einem gesonderten Absetzbecken 9 (vgl. Fig. 3), eine Flotation durchgeführt. An seinem Beckenboden ist das Absetzbecken 9 mit Abführtrichtern 32 versehen, in denen die abgesunkenen und kontrahierten Gelmengen gesammelt und zum Abführen bereitgehalten werden. Durch einströmende Luft wird dafür gesorgt, daß die Cellulosefasern in Schwebe gehalten werden und nach oben steigen, so daß sie nicht mit den kontrahierten SAP-Teilchen austreten können. Ferner werden Reste von Kunststoff-Folien an die Oberfläche getra­ gen.
Fig. 3 zeigt in etwas detaillierter Darstellung das Absetz­ becken 9. Über seitlich einströmende Luft, die im Wasser flotierend wirkt, werden die Cellulosebestandteile verwir­ belt und nach oben getragen und bilden eine mittlere Schicht. Im obersten Teil des Absetzbeckens sammeln sich leichtere Kunststoffteilreste die dort abgefischt oder ander­ weitig entfernt werden können.
Am Grunde des Absetzbeckens 9 sammeln sich kollabierte SAP- Teilchen, die über eine periodisch wirkende Absaugvorrich­ tung 35 abgesaugt werden.
Nachdem die Superabsorber abgezogen sind, wird die befreite Waschflotte in ein Trennbecken 10 eingeführt, wo die Cellulosefasern über ein Bogensieb 11 aus dem Becken 10 entfernt und in eine Entwässerungsschnecke 12 eingespeist werden. Mittels der Entwässerungsschnecke 12 wird ihnen das Wasser entzogen. Das herausgedrückte Wasser wird in einen Pumpensumpf abgeführt und nach Reinigung der Wasch- und Behandlungsstrecke wieder zugeführt.
Die entnommenen Cellulosefasern werden in einer Nachwäsche in einem Behälter 13 nochmals gewaschen. Die Cellulosefasern werden danach über ein Bogensieb einer sogenannten Omni-Sor­ ter-Anlage 14 (Fig. 1a) zugeführt, wie sie dem Fachmann an sich bekannt ist. Hier werden restliche Fremdkörper aus den Zellulosefasern entfernt und letzte noch vorhandene Poly­ ethylen- und Polypropylenfolien-Fetzen herausgesiebt.
Die Zellulose wird hierbei mittels eines Rotors durch ein Sieb gedrückt, wobei durch die Form des Rotors eine Beräumung des Siebkorbinneren erreicht wird. Gleichzeitig ist in dem Wasserkreislauf der Omni-Sorter-Anlage 14 eine UV-Desinfektionsstrecke integriert. Zellstoff und Wasser werden hier desinfiziert. Die desinfizierte und gereinigte Zellulose kann anschließend für verschiedene Bereiche der Zellstoff-Produktion verwendet werden, insbesondere auch "jungfräulichem" Material zugemischt werden, beispielsweise in der Papier-Produktion.
In der Folienwaschstrecke 8a werden die Folienstücke 42 von Fäkalien gereinigt. Der Vortrieb in der Folienwaschstreck 8a erfolgt über eine in Fig. 5 dargestellte Förderarmanordnung 50. Am Ende der Folienwaschstrecke befindet sich ein Abnahmebad 19, das die auf dem Wasser infolge geringerer Dichte aufschwimmenden Folienstücke aufnimmt und in einen Sammelbehälter (nicht dargestellt) befördert. Auch die zwischenzeitlich angefallenen Kunststoff-Fetzen aus der Waschestrecke 8b werden gesammelt zur Wiederverwertung.
Die Abwasserreinigung des im Kreislauf zu führenden Wassers wird etwa im Wochenabstand durchgeführt. Das Wasser wird in einen Hochbehälter 15 überführt (Fig. 1b), wobei über einen Zeitraum von drei Wochen eine biologische Abwasserbehandlung stattfindet. Das Wasser wird nitrifiziert, d. h. mit Stickstoffgas angereichert. Das Wasser gelangt aus dem Abwasser-Hochbehälter 15 in einen Sedimentationsbehälter 16, in dem sich der Klärschlamm absetzt und wieder eine Nitrifizierung durchgeführt wird. Das vorgeklärte Wasser gelangt nunmehr in eine Umkehrosmoseanlage mit vorgeschalteter Ultrafiltration. Das gereinigte Wasser nach der Umkehrosmose wird in einem Frischwasser-Vorratsbehälter gelagert und nach Bedarf dem Wasserkreislauf zugeführt.
Das angereicherte Konzentrat der Umkehrosmose wird in einem Vakuumverdampfer destilliert und das gereinigte Destillat ebenfalls des Wasserkreislauf wieder zugeführt.
Das Konzentrat der Vakuumverdampfung ist Reststoff und wird als Restmüll entsorgt.
Es ergibt sich damit ein Verfahren, das unter verhältnis­ mäßig geringem Aufwand die Wertstoffgewinnung aus Wegwerf­ produkten ermöglicht und darüber hinaus die Wiedergewinnung einer großen Menge wertvoller Stoffe ermöglicht.

Claims (12)

1. Verfahren zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen, letztere enthaltend eine cellulosehaltige Absorptionsschicht, Superabsorber-Polymere und ein an der Absorptionsschicht angebrachtes Back- und/oder Topsheet aus Kunststoff-Folie, mit folgenden Verfahrensschritten:
  • - mechanisches Zerkleinern der Verbundstoffe ohne Hinzufügung von Flüssigkeit;
  • - mechanisches Abt rennen der Kunststoff-Folie von der zellulosehaltigen Absorptionsschicht mit den Superabsorbentien;
  • - Überführen der Kunststoff-Folien-Fraktion und der cellulose- und absorberhaltigen Fraktion in getrennte Waschflotten (8a, 8b),
  • - Waschen der Fraktionen;
  • - Trennen von Cellulose und Superabsorbentien mit Hilfe von Gelkontraktion und Ausfällen in einer kontinuierlich zu betreibenden wäßrigen Trennstrecke;
  • - Gewinnen und gegebenenfalls Weiterverarbeiten der drei gewaschenen Fraktionen Kunststoff-Folie, Zellulose und Superabsorber-Polymer (SAP).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die cellulosehaltige Absorptionsschicht derart vom Back- und/oder Topsheet gerissen ist, daß die Abschnitte der dazu verwendeten Kunststoff-Folie im wesentlichen ihre Größe behalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelkontraktion des SAP durch Zugabe eines löslichen Erdalkalisalzes, vorzugsweise Calciumchlorid, zur wäßrigen Trennflotte erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung einen pH-Wert zwischen 6,5 und 8.0 hat und bei einer Temperatur zwischen 18 und 30°C (Raumtemperatur) gehalten ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennen und Ausfällen in einem Schwerkraftfeld durch Flotation der Cellulose-Suspension und gegebenenfalls Folienresten mittels Lufteinblasen durchgeführt wird und durch Absinkenlassen der kontrahierten Superabsorbentien durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verschmutzte Wasser zur Wiedergewinnung gefiltert, mit Stickstoff angereichert und durch Umkehrosmose gereinigt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und gegebenenfalls weiterer Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei Waschstrecken (8a, 8b), in denen getrennt voneinander die Kunststoff-Fraktion und die Zellstoff-SAP-Fraktion gewaschen werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Waschtrog (8b) zur Trennung der Cellulose und SAP-Fraktion ein gesonderts Absetzbecken zugeordnet ist, das mit einer Abführöffnung versehen ist, aus der die abgesetzten kontrahierten Superabsorbentien Polymere abführbar sind.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserungs­ maschine eine Scheibenmühle (4) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerfaserungmaschine (4) ein Zyklonabscheider (5) nachgeschaltet ist.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtrennen der Cellulose-Fraktion von dem abgesunkenen SAP ein Bogensieb verwendet wird.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpf- und Bogensiebe in Entwässerungsschnecken (12, 16) entleerbar sind.
DE1998121473 1997-11-06 1998-05-13 Verfahren zum Behandeln von Hygieneprodukten aus absorbierenden Verbundstoffen zur Wertstoffgewinnung Ceased DE19821473A1 (de)

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