Altpapier. Regularien Erfassung Aufbereitung Maschinen und Anlagen Umweltschutz. Jürgen Blechschmidt (Hrsg.)

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1 Jürgen Blechschmidt (Hrsg.) Altpapier Regularien Erfassung Aufbereitung Maschinen und Anlagen Umweltschutz

2 Blechschmidt (Hrsg.) Altpapier

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4 Jürgen Blechschmidt (Hrsg.) Altpapier Regularien Erfassung Aufbereitung Maschinen und Anlagen Umweltschutz Mit 145 Abbildungen und 41 Tabellen Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag

5 Herausgeber Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Blechschmidt Autoren Dr. Hans-Peter Berger (Abschn. 3) Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Blechschmidt (Abschn. 1, 2, 4, 7) Olav Dau (Abschn. 14) Dipl.-Ing. Herbert Holik (Abschn. 11, 12, 13) Dr.-Ing. Johannes Kappen (Abschn. 17) Dr. Klaus-D. Kibat (Abschn. 5, 6) Dipl.-Ing. Adrian Manoiu (Abschn. 16, 18) Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Naujock (Abschn. 9, 10, 15) Dr. rer. nat. Hans-Jürgen Öller (Abschn. 17) Dipl.-Ing. Irene Pollex (Abschn. 8, 14) Dipl.-Ing. (FH) Daniela Römer (Abschn. 17) Dipl.-Ing. (FH) Constanze Seidemann (Abschn. 18) Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. ISBN E-Book-ISBN Einbandbilder: Voith Paper Holding GmbH & Co. KG Heidenheim Bilder Seite 2: Verband Deutscher Papierfabriken e. V. Bonn Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdrucks und der Vervielfältigung des Buches oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren), auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung, reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag 2011 Carl Hanser Verlag München www. hanser.de Lektorat: Jochen Horn Herstellung: Katrin Wulst Coverrealisierung: Stephan Rönigk Satz: le-tex publishing services GmbH, Leipzig Druck und Bindung: Druckhaus Thomas Müntzer GmbH, Bad Langensalza Printed in Germany

6 Vorwort Altpapier ist weltweit zum wichtigsten Rohstoff für die Papiererzeugung geworden. Für die Produktion von jährlich etwa 390 Mio. t Papier werden 54 % Altpapier eingesetzt. Die deutsche Papierindustrie mit einer Jahresproduktion von 23 Mio. t ist beim Einsatz von Altpapier mengenmäßig führend in Europa. Die Einsatzquote an Altpapier beträgt etwa 68 %, die Rücklaufquote etwa 78 %. Es werden jährlich etwa 16 Mio. t Altpapier verarbeitet. 75 % der Produktionskosten bei der Papiererzeugung sind Rohstoff- und Energiekosten. In der European Declaration on Paper Recycling heißt es: Recycling has formed an increasing part of the paper manufacturing process and it is now a large industry in its own right, linking directly or indirectly to a large number of sectors in the European economy. Die Anzahl spezieller Veröffentlichungen zum Thema Altpapier in der internationalen und nationalen Fachpresse hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Im Gegensatz dazu sind zusammenfassende und ordnende Darstellungen zur Altpapiertechnik selten, vor allem auch in der deutschsprachigen Literatur. Das letzte Fachbuch erschien 1979 in Fachbuchverlag Leipzig. Die Zusammenstellung des derzeitigen Erkenntnisstandes in einer aktuellen Monografie, einem griffbereiten Handbuch, einem Lehrbuch erschien aus diesem Grunde sinnvoll. Aufbauend auf eigenen praktischen Erfahrungen, unter Nutzung neuester wissenschaftlicher Erkenntnisse sowie Auswertung der Literatur sind Herausgeber und Autoren bemüht, mit diesem neuen Werk eine Lücke zu schließen. Das Buch soll ein Ratgeber sein bei der Erfassung von Altpapier, bei der Verarbeitung zu Faserstoff für die Papiererzeugung, bei der Projektierung und Auslegung von Anlagen und beim Umgang mit Gesetzen, Verordnungen, Richtlinien usw. zur Kreislaufwirtschaft und zum Recycling. Das Buch gibt als Nachschlagewerk den neuesten Stand der Technik unter Nutzung von umfangreichem Bildmaterial und von Tabellen wieder. Zur Bearbeitung der Breite des Fachgebietes und Gewährleistung der erforderlichen Kompetenz konnten ausgewiesene Fachexperten gewonnen werden. Besonderer Dank gilt Herrn Jochen Horn vom Fachbuchverlag Leipzig, der stets mit wertvollen Ratschlägen und Hinweisen zum Gelingen des Buches beitrug. Das vorliegende Buch spricht einen breiten Leserkreis an, und zwar alle, die Umgang mit dem Wertstoff Altpapier haben, sei es im Handel, in der Papier- und Verpackungsindustrie, in der Recyclingwirtschaft, aber auch in der Lehre und Forschung sowie in den Behörden der Kommunen und Länder. Dresden, Juni 2011 Jürgen Blechschmidt

7 Inhalt Vorwort Überblick Einführung Historischer Abriss Begriffe und Kenngrößen Begriffe Kenngrößen Rechtliche Regelungen zur Altpapierverwertung Abfallrecht Grundlagen des Abfallrechts Vereinbarung über die Produkteigenschaft von Altpapier Abfallbegriff im KrW-/AbfG Zukünftige Entwicklung Abfall und REACH Altpapiersammlungen Ausgangslage Bestehende Gesetzeslage Gemeinnützige Sammlung Gewerbliche Sammlungen Zukünftige Entwicklung Verwertungswege Gesetzliche Grundlagen Stoffliche und energetische Verwertung Einzelne Verwertungsverfahren Ausblick Altpapier in Kontakt mit Lebensmitteln Altpapierverbringung Wirtschaftliche Bedeutung des Altpapiereinsatzes Internationaler und nationaler Altpapiermarkt Globale Betrachtung Entwicklung in Europa Entwicklung in Deutschland Altpapieranfall und Alt papier- Erfassungssysteme Anfallstellen Altpapiersortierung Altpapiersorten und ihre Eigenschaften Liste der Euro päischen Standard sorten für Altpapier Definitionen Sorteneinteilung Wareneingangskontrolle für Altpapier Grundlagen und Ziele Gegenstand von Wareneingangskontrollen Weitere Maßnahmen für Beschaffung und Qualitätskontrolle Verfahren zur Wareneingangskontrolle in Papierfabriken Kontrolle der Feuchte... 64

8 Inhalt Kontrolle des Gehalts an unerwünschten Bestandteilen INGEDE-Methode INGEDE-Methode Physikalisch-chemische Besonderheiten von Altpapierfasern Reaktivierbarkeit der Eigenschaftskennwerte von Altpapierstoff Systeme und Anlagen für die Altpapieraufbereitung Übersicht Systembausteine Einbindung der Bausteine in Stoffaufbereitungssysteme Grundlagen Strömungsverhalten von Suspensionen Definitionen zum Trennen Subsysteme von Trennverfahren Schaltungsvarianten Trennlücke Eindickung und Stippenanreicherung Beschreibung von Systemen zur Aufbereitung von Altpapier Altpapier-Aufbereitung als Prozess in drei Ebenen Rückblick auf die geschichtliche Entwicklung der Altpapier-Aufbereitungssysteme Systeme zur Aufbereitung von Altpapier für grafische Papiere und Markt- Deinkingstoff (DIP) Holzstoffhaltige Papiere Holzstofffreie Papiere Systeme zur Aufbereitung von Altpapier für Verpackungspapiere und Karton Grundprozesse und Maschinen zur Altpapieraufbereitung Desintegrieren (Auflösen) Übersicht Primär- und Sekundär-Desintegrieren Primär-Desintegrieren Primär-Desintegrieren im Pulper Primär-Desintegrieren in der Trommel Sekundär-Desintegrieren (Entstippen) Scheibensortierer Entstipper Technologische Merkmale Sortieren Übersicht Grundlagen Wahrscheinlichkeit der Abtrennung Strömungstechnische Zusammenhänge Wichtige maschinen- und systemtechnische Parameter Maschinentechnische Lösungen Maschinen und Subsysteme zur Grobsortierung Maschinen und Subsysteme zur Feinsortierung Trennen im Zentrifugalfeld (Cleanern) Überblick Grundlagen Strömungsführung im Hydrozyklon Beschreibung der Vorgänge im Hydrozyklon Qualitative Aussagen zur Abscheidewirkung von Hydrozyklonen

9 8 Inhalt Beurteilung der Abscheidewirkung Apparate und ihre Betriebsweise Hydrozyklone im Dickstoffbereich Hydrozyklone im Mittelstoffdichtebereich Hydrozyklone im Dünnstoffbereich Fraktionieren Übersicht Apparate zur Fraktionierung Bewertung Flotieren Selektive Flotation Übersicht Grundlagen Ausführungsformen Integrale Flotation Übersicht Grundlagen Ausführungsformen Waschen Übersicht Grundlagen Maschinen Bandfilterähnliche Maschinen Scheibeneindicker Weitere Waschprinzipien Technologische Kriterien Entwässern Überblick Grundlagen Maschinen und ihre Wirkweise Bandfilter Scheibenfilter Schneckenpresse Weitere Entwässerungsmaschinen Dispergieren Übersicht Scheibendisperger Aufbau Dispergiersystem Knetdisperger Technologische Tendenzen Bleichen von Sekundärfasern Übersicht Oxidative Bleiche Reduktive Bleiche Mahlen Übersicht LC-Mahlung HC-Mahlung Technologische Tendenzen bei der Mahlung von Deinking-Stoff Mischen und Stapeln von Suspensionen Übersicht Mischen Stapeln bei niedrigen Stoffdichten Stapeln bei erhöhter Stoffdichte Herstellung von Papieren mit hohem Altpapieranteil Übersicht Arbeit einer Papiermaschine Besondere Anforderungen an den Betrieb der Papiermaschine durch den Einsatz von Altpapier Maßnahmen für einen wirtschaftlichen Betrieb der Papiermaschine bei Einsatz von Altpapier Sauberkeit der Maschine Sieb-, Filz- und Walzenreinigung Altpapierspezifische Labor- und Prozessprüfungen Grundlegende Aspekte zur Prüfung von Altpapier und Altpapierstoff

10 Inhalt Laborprüfungen Prüfungen im Rahmen der Wareneingangskontrolle Ermittlung unerwünschter Bestandteile Ermittlung der Altpapierzusammensetzung Bestimmung der Feuchte Bestimmung des Glührückstandes Prüfung von Altpapier und Altpapierstoff Zerfaserungsverhalten Methoden zur Bestimmung der Zerfaserungsgüte (Stippengehalt) Fasermorphologie Faserstoffanalyse Suspensionseigenschaften Bewertung von klebenden Verunreinigungen Laborblattbildung Festigkeitseigenschaften Optische Eigenschaften Prüfungen von altpapierstoffhaltigen Papieren, Kartons und Pappen Prüfung von physikalischen Eigenschaften Recycelbarkeit von Packmitteln aus papiernen Wertstoffen Recycelbarkeit von Druckerzeugnissen Empfehlungen und Regelungen im Zusammenhang mit dem Recycling von Papierprodukten Prozessprüfungen Allgemeines zu Online- Messungen Online-Messungen für verschiedene Sortenbereiche Kamerasysteme Bahnüberwachungssysteme Bahninspektion (WIS) Virtuelle Sensoren Regelungen Physiologische Aspekte des Altpapiereinsatzes Verkeimung von Altpapier Physiologische Bedeutung der nachgewiesenen Mikroorganismen Möglichkeiten der Reduzierung der Keimzahl durch die Stoffaufbereitung Flüchtige organische Substanzen VOC im Altpapier Grenzwerte Gewährleistung des Verbraucherschutzes Zusammenfassung Reststoffe der Altpapier verwertung Klassifizierung Reststoffaufkommen Rückstandsverteilung Entsorgung und Verwertungswege Wasserkreisläufe, Abwasserreinigung und Energie nutzung Wasserkreisläufe Wassereinsatz und Wassernutzung Schaltungen und Bewertung der Effizienz Aufkonzentrierung von CSB und Aufsalzung Kreislaufwasserreinigung Stark eingeengte und geschlossene Wasserkreisläufe Abwasserreinigung Abwasserbelastung und -anfall

11 10 Inhalt Abwasserreinigungsanlagen Vorklärstufen Anaerobe Reinigungsstufen Aerobe Reinigungsstufen Weitergehende Reinigungsstufen Energienutzung Verteilung des Energiebedarfs Energieeinsatz bei der Altpapieraufbereitung Einsparpotenziale bei der Altpapieraufbereitung Alternativen zur stofflichen Verwertung Energetische Verwertung Stoffliche Verwertung innerhalb der Bioraffinerie Sonstige Verwertungsmöglichkeiten Sachwortverzeichnis