DE19858187C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung der organischen Anteile eines ausfaulbaren Substrats - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Reduzierung der organischen Anteile in einem ausfaulbaren Substrat, insbesondere mit ausfaulbarem Klärschlamm, wie er in üblichen Kläranlagen als Primär- und Überschussschlamm vorhanden ist.

Derartige Verfahren zur Aufbereitung eines ausfaulbaren Substrats in einem Fermenter in Kläranlagen sind im Stand der Technik aus der FR 2 711 980 bekannt.

Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren zur anaeroben Faulung von Abwässern mit zwei Faulstufen, wovon die erste Stufe thermophil, d. h. bei 50°C bis 60°C zwei bis zehn Tage lang mit einem ausfaulbaren Substrat beaufschlagt wird, das anschließend nach der thermophilen Ausfaulung einer mesophilen Ausfaulstufe zugeführt wird, die bei ca. 35°C acht bis fünfzehn Tage lange betrieben wird. Zwischen der ersten thermophilen Faulstufe und der zweiten mesophilen Faulstufe kann alternativ eine Zwischenstufe geschaltet werden. Diese Zwischenstufe benötigt ca. 30 Minuten, wobei das auszufaulende Substrat bei einer Temperatur zwischen 80°C und 175°C aufgeheizt wird. Diese Zwischenstufe soll unter anderem die biologische Aufschlüsselung und Fäulnis sowie die Dehydrabilität des Substrats verbessern. Bei derartigen Anlagen wird es im allgemeinen als nachteilig empfunden, dass bei einer ersten thermophilen Ausfaulstufe nicht nur schädliche Keime abgetötet werden, sondern auch die für die Methanbildung notwendigen Bakterien, die dann auf andere Weise dem Substrat neu zugeführt werden müssen. Ferner ist der Anlage infolge der verhältnismäßig hohen Temperaturen der Zwischenstufe eine hohe Energierate zuzuführen. All diese Maßnahmen erhöhen die Erstehungs- und Betriebskosten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anlage ist darin zu sehen, dass die Substratzufuhr zu den einzelnen Verfahrensstufen nur diskontinuierlich betrieben werden kann, was zu erheblichen Betriebseinschränkungen führen kann.

Ein weiteres Verfahren ist aus der Druckschrift EP 0 737 651 bekannt, bei dem der Klärschlamm zunächst in einer thermophilen Vorstufe einer Wärmebehandlung bei ca. 60°C oder einer höheren Temperatur unterzogen wird. In einem weiteren, an die Wärmebehandlung anschließenden Verfahrensschritt, wird dann der Klärschlamm teilweise entwässert. Mit der Wärmebehandlung bei ca. 60°C oder einer höheren Temperatur wird der Klärschlamm hygienisiert, das heißt, es werden weitgehend pathogene Keime abgetötet, wobei auch die Methanbakterien zur Bildung von Biogas mit abgetötet werden, was sich insgesamt nachteilig auf die Methangasausbeute auswirkt.

Hauptziel ist es bei der Anaerob-Technik, die im allgemeinen in kommunalen Kläranlagen in Faultürmen betrieben wird, die geruchsbildenden Inhaltsstoffe und die organischen Schlammfeststoffe zu verringern.

Bei diesen Faulprozessen entstehen Gase, insbesondere Methan-Gas, das zum Betreiben sogenannter Blockheizkraftwerke (BHKW) verwendet werden kann. Die Hälfte der ursprünglichen 65% an organischen Schlamminhaltsstoffen je kg Trockensubstanz verlassen die Kläranlage jedoch noch auf dem Wege der Klärschlammentsorgung. Dabei bleibt ein Großteil ausfaulbarer organischer Trockensubstanz (etwa 50%) im Klär­ schlamm nach der ersten Faulung zurück.

Selbst bei an sich vielversprechenden Pasteurisierungsmaßnah­ men von Klärschlamm bei einer Temperatur von etwa 70°C und einer Einwirkzeit von 25 bis 30 Minuten werden zwar Krank­ heitskeime und Wurmeier weitgehend vernichtet, ein Großteil ausfaulbarer Trockensubstanz bleibt jedoch im Klärschlamm wei­ terhin enthalten. Ende der 70er Jahre wurde erkannt, daß eine Pasteurisierung des Klärschlamms gravierende Nachteile auf­ weist. Durch die Pasteurisierung werden nicht nur die uner­ wünschten pathogenen Keime abgetötet, sondern auch die Methan­ bakterien, die zur Bildung von Biogas notwendig sind. Der pa­ steurisierte Klärschlamm ist also weitgehend frei von allen lebenden Mikroorganismen. Außerdem wird durch die Pasteurisie­ rung Substrat in Lösung gebracht. Wenn der nachpasteurisierte Schlamm wieder mit Keimen infiziert wird, können sich die ein­ getragenen Keime völlig ungehindert vermehren. Da unter diesen Keimen natürlich auch verschiedene pathogene Keime enthalten sein können, ist der Erfolg der Entseuchung in Frage gestellt.

Da in dem technisch ausgefaulten Substrat/Klärschlamm ein er­ heblicher Restanteil an organischen Feststoffen enthalten ist, erhebt sich die Frage, wie diese abbaubaren organischen Fest­ stoffe, die bei der Entsorgung erhebliche Probleme aufwerfen, weiter abgebaut werden können. Ziel aller Faulungsprozesse in kommunalen Kläranlagen ist es, den hohen Energiegehalt des Rohschlamms, der in Form von Kohlehydraten, Proteinen und Fet­ ten vorliegt, möglichst weit abzubauen, d. h. die hochmolekula­ ren reduzierten Verbindungen in niedermolekulare oxidierte Verbindungen zu überführen. Da im anaeroben Milieu kein Sauer­ stoff für eine vollständige Oxidation bis zum anorganischen Endprodukt (CO₂, NO₃) zur Verfügung steht, können die Abbau­ schritte nur bis zum energieärmeren Produkt führen. Um ein weitgehend stabilsiertes Substrat zu erhalten, müssen daher mehrere Abbauschritte, die von verschiedenen Organismengruppen durchgeführt werden, nacheinander ablaufen, um den Energiege­ halt schrittweise zu reduzieren. Im Falle des vollständigen anaeroben Abbaus (Faulung) wird als Endprodukt Methan gebil­ det, das gasförmig aus dem System entweicht und erst bei einer externen Verbrennung zu CO₂ und H₂O abgebaut wird.

Die anaerobe Ausfaulung hat gegenüber der aeroben Kompostie­ rung den Vorteil, daß bei der anaeroben Ausfaulung eine Gas­ ausbeute erzielt werden kann. Ohne im einzelnen auf die biolo­ gischen Unterschiede bei den aeroben und anaeroben Abbaupro­ zessen einzugehen, ist zu erwähnen, daß die Lebensfähigkeit der Bakterien von bestimmten Umweltbedingungen stark abhängig ist. Eine äußere Beeinflussung des Abbauprozesses muß sich deshalb in der Hauptsache auf die optimalen Lebensbedingungen der Methanbakterien ausrichten, die äußerst empfindlich auf Umweltänderungen reagieren.

Der Arbeitsbereich der Methanbakterien liegt zwischen 0 und 70°C. Bei höheren Temperaturen werden sie bis auf wenige Stämme, die bis zu 90°C leben können, abgetötet. Die Tempera­ tur beeinflußt in hohem Maße biologische Vorgänge. Durch die Erhöhung der Temperatur innerhalb eines für die in Frage kom­ menden Bakterien verträglichen Temperaturbereichs wird der ma­ ximale Stoffwechselumsatz dieser Bakterienart eingestellt. Die Lage des optimalen Temperaturbereichs ist organismenspezifisch und kann je nach Organismusart unter 20°C und bis zu 90°C be­ tragen. Daher erfolgt häufig auch eine Einteilung der Mikroor­ ganismen nach Temperaturbereichen. Ferner spielt die Substrat­ zusammensetzung, das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff und Phosphor, zur Aufrechterhaltung der Lebensfunktion und zum Aufbau neuer Zellsubstanzen eine entscheidende Rolle. Weiter­ hin ist die Kenntnis des aktuellen pH-Wertes im Substrat für den kontinuierlichen Verlauf der Faulung von ausschlaggebender Bedeutung.

Im Hinblick auf die ständig steigenden Anforderungen zur Vermeidung und Minderung von Abfallstoffen, ist es unerlässlich, sich Gedanken zum weitergehenden Abbau energiehaltiger Stoffe im Klärschlamm zu machen. Zur Zeit werden ca. 25% des anfallenden Klärschlamms landwirtschaftlich verwertet, 50% deponiert, 10% verbrannt und 15% gehen in sonstige Entsorgungswege. Daher nehmen die entstehenden Kosten bei der Entsorgung des Klärschlamms einen Großteil des kommunalen Budgets ein.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine befriedigende Verringerung der organischen Trockensubstanz in einem ausfaulbaren Substrat und einen energieautarken kostengünstigen Betrieb der Anlage zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Hauptansprüche gelöst.

Das Verfahren zur Reduzierung der organischen Anteile eines ausfaulbaren Substrats mit mindestens zwei Faulstufen ist dadurch gekennzeichnet, dass das ausfaulbare Substrat nach mindestens einer anaeroben mesophilen Faulstufe bei etwa 35°C einer zweistufigen thermischen Desintegration unterzogen wird, die in zwei Phasen erfolgt, wobei dem ausfaulbaren Substrat in einer ersten Phase Wärme zugeführt wird und das ausfaulbare Substrat in der zweiten Phase über eine substanzspezifische Zeit (t) auf einer substanzspezifischen Temperatur (T) gehalten wird und anschließend Wärme entzogen wird und anschließend einer zweiten anaeroben thermophilen Faulstufe zugeführt wird. Die nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung zur Minderung der organischen Anteile eines ausfaulbaren Substrats mit mindestens zwei Fäulnisbehältern und einer Zwischeneinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Fäulnisbehälter ein zweistufiger Desintegrationsreaktor geschaltet ist, welcher aus der Wärmeübertragungseinheit und einem Verweilreaktor besteht.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Methode zur Reduzierung der organischen Anteile insbesondere bei bestehenden Kläranlagen, die ohne größeren technischen Aufwand eine Zwischenstufe, die thermische Desintegration, einschalten können. Dabei sind die für die erste Faulstufe benötigten Behältnisse bereits als sogenannte Faultürme vorhanden, in denen die erste anaerobe Faulung und anschließend eine weitere Faulung durchlaufen wird.

In vielen Fällen ist bereits eine zweite anaerobe Faulstufe vorgesehen, so daß erfindungsgemäß lediglich die thermische Desintegrationsstufe zwischengeschaltet werden muß.

Für den Fall, daß nur eine anaerobe Faulstufe vorhanden ist, ist es zweckmäßig, nach der ersten Faulstufe die thermische Desintegration zu installieren und die mit einer Restorganik behaftete Substanz abermals der ersten Faulstufe zuzuführen.

Als äußerst praktisch hat es sich erwiesen, daß die thermische Desintegration in mindestens zwei Phasen erfolgt, wobei dem Substrat in der ersten Phase Wärme zugeführt wird und das Sub­ strat in der zweiten Phase über eine vorbestimmte Zeit (t) auf einer vorbestimmten Temperatur (T) gehalten wird und dem Sub­ strat anschließend wieder Wärme entzogen wird.

Vorteilhaft ist es ferner, bei normalem Klärschlamm, die Ver­ weilzeit zwischen 10 und 120 Minuten und die Verweiltemperatur (T) zwischen 60°C und 90°C zu wählen.

Um das ausfaulbare Substrat für eine weitere Faulung aufzube­ reiten, ist es notwendig, dem Substrat die zugeführte Wärme mit einem geeigneten Wärmetauscher im Anschluß an die thermi­ sche Desintegration wieder zu entziehen.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, die bei den Faulungsprozessen entstehende Gasmenge einem Gasmotor zuzuführen, der die frei­ werdende Energie mittels eines Generators in Strom umwandelt.

Für den reibungslosen und betriebssicheren Ablauf der anaero­ ben thermischen Ausfaulung ist es vorteilhaft, die wichtigsten Parameter, wie organische Trockensubstanz-Konzentration, Tem­ peratur, pH-Wert und Gasmengenentwicklung automatisch mit ge­ eigneten Sonden zu messen und zu steuern.

Ferner ist es vorteilhaft, die einzelnen thermischen Behandlungsstufen des ausfaulbaren Substrats kontinuierlich zu beschicken.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im nun Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1a ein Flussdiagramm für eine zweistufige erfindungsgemäße Vorrichtung (1) mit einer thermischen Desintegrationsstufe (2);

Fig. 1b ein Flussdiagramm für eine erfindungsgemäße Vorrichtung (1'), bei der das Substrat nach der thermischen Desintegrationsstufe (2') nochmals der ersten anaeroben Faulstufe (3') zugeführt wird;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweistufigen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Faultürmen (3, 4), zwischen die die thermische Desintegrationsstufe (2) geschaltet ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus zur erfindungsgemäßen Vorrichtung (1);

Fig. 4 ein Diagramm, das die mittlere Verweilzeit (t) in Abhängigkeit von der Verweiltemperatur (T) wiedergibt;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen zweistufigen Vorrichtung (1) mit deren peripheren Komponenten;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer einstufigen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit thermischer Desintegration (2') und deren periphre Komponenten;

Fig. 7 eine Darstellung des Behältnisses (2) zur thermischen Desintegration des ausfaulbaren Substrats mit einem Wärmetauscher (8) und einem Verweilreaktor (10).

Die Fig. 1a zeigt das Flussdiagramm einer zweistufigen erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die erste anaerobe Faulstufe 3 wird mit primärem Überschussschlamm kontinuierlich beschickt.

Der Primär- bzw. Überschußschlamm ist allgemein gesprochen das ausfaulbare Substrat, das in der ersten anaeroben Faulstufe 3 einer Faulung von etwa 20 bis 30 Tagen unterzogen wird. An­ schließend gelangt die ausgefaulte Substanz in eine thermische Desintegrationsstufe 2, in der das ausfaulbare Substrat einer weiter unten beschriebenen Aufschlußbehandlung unterliegt, in der der Aufschluß des Substrats erfolgt. Im Anschluß an die thermische Desintegration 2 erfolgt eine zweite anaerobe Fau­ lung 4, die eine weitgehende Verringerung der organischen Trockensubstanz im ausfaulbaren Substrat bewirkt. Das tech­ nisch ausgefaulte Substrat gelangt dann in den üblichen Kreis­ lauf, der an dieser Stelle nicht näher beschrieben wird.

Die Fig. 1b zeigt ein Flußdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung 1'. Das primäre ausfaulbare Substrat gelangt zunächst in eine erste anaerobe Faulstufe 3' und wird dort einer 20- bis 30-tägigen Faulung unterzogen. Anschließend gelangt das ausfaulbare Substrat in die thermische Desintegra­ tionsstufe 2', in der erfindungsgemäß eine Aufschlußbehand­ lung des ausfaulbaren Substrats erst erfolgt, wenn der Roh­ schlamm die bisher übliche Faulung durchlaufen hat. In der Aufschlußbehandlung wird das ausfaulbare Substrat auf eine vorbestimmte Temperatur zwischen 60°C und 95°C erhitzt und etwa 30 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, wodurch nicht nur Krankheitserreger und Parasiten weitgehend abgetötet wer­ den, sondern auch in, der ersten Faulung nicht abgebaute Sub­ stanz zum Teil aufgeschlossen wird. Ganz besonders ist hierbei jedoch von Interesse, daß die im Schlamm enthaltene anaerobe Biozönose weitgehend abgetötet und somit selbst einem schnel­ leren anaeroben Abbau in einer folgenden zweiten Faulung 4', die im Fäulnisbehältnis der ersten Faulstufe 3' durchgeführt wird, zugeführt wird. Das technisch vollständig ausgefaulte Substrat wird dem übli­ chen, hier nicht näher beschriebenen Kreislauf zugeführt, um endgültig entsorgt zu werden.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, in dem die wichtigsten Komponenten der Vorrich­ tung 1 schematisch dargestellt sind. Die erste anaerobe Fau­ lung findet in einem üblichen Faulturm 3 statt. Im Anschluß an die mehrtägige Ausfaulung gelangt das weiterhin ausfaulbare Substrat in ein Behältnis 2, in dem die thermische Desintegra­ tion durchgeführt wird. Dieses Behältnis 2 weist in der Regel mindestens einen Wärmetauscher 8 auf, der mit Hilfe einer Wär­ mequelle 9 das Substrat von etwa 35°C auf die substratspezifi­ sche Temperatur zwischen 60 und 95°C aufheizt. Nachdem das ausfaulbare Substrat auf die gewünschte vorbestimmte Verweil­ temperatur T gebracht ist, gelangt es in einen sogenannten Verweilreaktor 10, in dem die in der ersten Faulung nicht ab­ gebaute Substanz zum Teil aufgeschlossen wird. Um die Konti­ nuität der Beschickung der thermischen Desintegrationsstufe 2 zu gewährleisten, befindet sich am Ausgang 13 der thermischen Desintegrationsstufe 2 ein weiterer hier nicht gezeigter Wär­ metauscher, der die Temperatur des weiterhin ausfaulbaren Sub­ strats auf ca. 45 bis 50°C herabsetzt. Mit dieser Temperatur gelangt dann das Substrat in den zweiten Faulturm 4, in dem es einer weiteren Faulung bis hin zur vollständigen technischen Ausfaulung unterzogen wird.

In Fig. 3 wird eine ergänzende schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Versuchsanlage ge­ zeigt. Das in einem Faulturm ausgefaulte Substrat wird zu­ nächst statisch entwässert und anschließend in einem isolier­ ten Behälter 11 für ca. 30 Minuten auf eine Temperatur zwi­ schen 70°C und 75°C erwärmt und mit einem Temperaturfühler 18 kontrolliert. Während der thermischen Behandlung wird mit Hilfe eines Rührwerks 19 das gesamte ausfaulbare Substrat gut durchmischt. Anschließend wird dieses Substrat zur Steigerung der biologischen Aktivität mit Impfschlamm vermischt und einem Rohrreaktor 20 zugeführt, in dem die weitere Umsetzung der or­ ganischen Substanzen zu Faulgas erfolgt. Eine Mantelheizung 21 sorgt für die kontrollierte Temperierung des Reaktors auf ca. 33°C. Die Gas­ ausbeute wird am oberen Ende 22 des Reaktors 20 abgeführt. Das technisch ausgefaulte Substrat enthält etwa 3,5% Trockensub­ stanz, wovon 36% organische Trockensubstanz ist. Der hier be­ schriebene Ablauf wurde nach Abkühlung 30 des ausgefaulten Klärschlamms einer statischen Ein­ dickung 31 zugeführt, um die Entwässerbarkeit mit dem Entwässe­ rungsverhalten des Ablaufs aus dem Faulturm 3 zu vergleichen. Mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Versuchsanlage wurden folgende Ergebnisse erzielt. Die organische Trockensub­ stranz (oTS) des Faulschlamms aus dem Faulturm 3 der kommuna­ len Kläranlage wurde innerhalb von 10 Tagen von 45% auf 36% verringert. Ferner wurden Gaserträge aus dem ausgefaulten Schlamm des Faulturms von ca. 200 bis 260 l/kg oTS erzielt, obwohl die Versuchsdurchführung infolge verhältnismäßig nied­ riger Außentemperaturen erschwert wurde. Infolge der thermi­ schen Behandlung des Faulschlamms mit anschließender mesophi­ ler Nachfaulung konnte die statische Entwässerbarkeit des Faulschlamms im Vergleich zum Schlamm aus dem Faulturm der Kläranlage um 28% verbessert werden.

In Fig. 4 wird der funktionale Zusammenhang zwischen der Ver­ weilzeit (t) und der Verweiltemperatur (T) gezeigt. Die typi­ schen Verweilzeiten liegen zwischen 10 und 120 Minuten, wäh­ rend die typischen Temperaturen zwischen 60 und 95°C liegen. Die Verweilzeit ist die Zeit, in der das ausfaulbare Substrat mit einem gewissen oTS-Gehalt auf einer vorbestimmten sub­ stratspezifischen Verweiltemperatur (T) gehalten wird.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer zweistufigen erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung mit ihren peripheren Aggregaten ge­ zeigt. Hier wird schematisiert der praktische Aufbau einer kommunalen Kläranlage wiedergegeben. Der Überschußschlamm wird zunächst in dem auf der Kläranlage vorhandenen Faulturm 3 20 Tage lang gefault. Dann erfolgt nach einem Schlammspeicher 23 und einem Eindicker 24 die thermische Desintegration in den speziellen Komponenten wie Wärmetauscher 8 und Verweilreaktor 10. Im Anschluß daran wird das Substrat einer zweiten Faulstu­ fe im zweiten Faulturm 4 zugeführt. Nach der zweiten Faulung gelangt der technisch ausgefaulte Schlamm in einen sogenannten Schlammspeicher 25 und anschließend in einen Dekanter 26 zur weiteren Entsorgung des Substrats.

In Fig. 6 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1' mit einer thermischen Desintegrationsstufe dargestellt. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform gelangt der frische Überschussschlamm zusammen mit dem bereits durch die thermische Desintegrationsstufe 2 gelaufenen Überschussschlamms in den Faulturm 3' und wird dann über die Leitung 15 dem Eindicker 24 zugeführt. Über den Zulauf 14 gelangt das Substrat in den Wärmetauscher 8 und vom Wärmetauscher 8 wird das ausfaulbare Substrat in den Verweilreaktor 10, in dem es ca. 30 Minuten verweilt, geleitet. Mit der hernach abgekühlten Substanz wird der Faulturm 3' erneut beschickt, so dass hier eine weitere Faulung des in der ersten Faulstufe bereits ausgefaulten Substrats erfolgt. Das vollständig technisch ausgefaulte Substrat gelangt sodann in den Schlammspeicher 25 und anschließend in den Dekanter 26 zur weiteren Entsorgung des ausgefaulten Substrats.

Die Fig. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Behältnis 2, in dem die thermische Desintegration des ausfaulbaren Substrats durchgeführt wird. Der Wärmetauscher 8 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Rohrschlangen 28 verwirklicht. Die Rohrschlangen, durch die das ausfaulbare Substrat langsam fließt, sind von einem Heizmantel 29 umgeben, der das Substrat auf die gewünschte vorbestimmte Temperatur bringt. Das aufgeheizte Substrat gelangt anschließend in den sogenannten Verweilreaktor 10, der ebenfalls mit Rohrschlangen 29' besetzt ist. Der Wärmetauscher 8 und der Verweilreaktor 10 sind mit einer Wärmeschutzschicht 30 isoliert. Die thermische Behandlungsstufe wird kontinuierlich beschickt. Der erwärmte Schlamm wird anschließend in den Faulturm 4 geleitet und dort, wie oben beschrieben, weiter ausgefault. Das entstehende Gas wird über einen hier nicht gezeigten Kondensator, der ebenfalls in dem Behältnis 2 untergebracht ist, in die Gasleitung des Faulturms zum Gasspeicher abgeführt.

Die Erfindung ist deshalb für die Praxis von großer Bedeutung, weil in den kommunalen Klärschlämmen ein Anteil von ca. 45% bis 50% Organik enthalten ist. Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Methode ist es neben der weitergehenden Reduzierung der organischen Schlamminhaltsstoffe (oTS), eine weitgehende Klärschlammentseuchung durchzuführen, wobei poten­ tielle Infektionsketten infolge von Krankheitserregern durch die Abtötung von Bakterien und die Schädigung von Parasiten unterbrochen werden. Klärschlamm enthält praktisch alle Krank­ heitserreger, die im Einzugsgebiet der Kläranlage in das Ab­ wasser gelangen, soweit sie nicht bereits im Abwasser selber oder bei der Klärschlammgewinnung und Behandlung absterben. Diese Zielsetzung wurde weitgehend mit der erfindungsgemäßen Anlage erreicht.

Claims (15)

1. Verfahren zur Reduzierung der organischen Anteile eines ausfaulbaren Substrats mit mindestens zwei Faulstufen, dadurch gekennzeichnet, dass das ausfaulbare Substrat nach mindestens einer anaeroben mesophilen Faulstufe (3) bei etwa 35°C einer zweistufigen thermischen Desintegration (2) unterzogen wird, die in zwei Phasen erfolgt, wobei dem ausfaulbaren Substrat in der ersten Phase (6) Wärme zugeführt wird und das ausfaulbare Substrat in der zweiten Phase (7) über eine substanzspezifische Zeit (t) auf einer substanzspezifischen Temperatur (T) gehalten wird und anschließend Wärme entzogen wird und anschließend einer zweiten anaeroben thermophilen Faulstufe (4) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der thermischen Desintegration (2) die Substanz abermals der ersten anaeroben Faulstufe (3) zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgefaulte Substrat einer Deponie (5) zugeführt wird, wenn das Substrat einer thermischen Desintegration (2) unterzogen wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei normalem ausfaulbarem Substrat (Klärschlamm) die Verweilzeit (t) zwischen 10 und 120 Minuten und die Verweiltemperatur (T) zwischen 60°C und 90°C liegen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der thermischen Desintegration (2) und der nachfolgenden Faulung (4) des ausfaulbaren Substrats ein Wärmetauscher geschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Energie dem gesamten entweichenden Biogas entnommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem gewonnenen Biogas elektrischer Strom und Wärme erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensparameter
organische Trockensubstanz-Konzentration (oTS),
Temperatur (T),
pH-Wert,
Gasmengenentwicklung,
automatisch überwacht und gesteuert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Behandlungsstufen kontinuierlich mit Substrat beschickt Werden.

10. Vorrichtung zur Minderung der organischen Anteile eines ausfaulbaren Substrats mit mindestens zwei Fäulnisbehältern (3, 4) und einer Zwischeneinrichtung (2, 2') dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Fäulnisbehälter (3, 3') und dem zweiten Fäulnisbehälter (4, 4') ein zweistufiger Desintegrationsreaktor (2) geschaltet ist, welcher aus der Wärmeübertragungseinheit (8) und einem Verweilreaktor (10) besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) im Verweilreaktor (10) auf einem bestimmten Wert zwischen 60°C und 95°C konstant gehalten wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Messsonden, mit denen die wichtigsten Parameter, wie Temperatur (T), ph- Wert, TS-Konzentration kontinuierlich gemessen werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf (12) des zweiten Behältnisses (4') mit dem Zulauf des Eindickers (24) durch mindestens eine Rohrleitung (15) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Gas (Methan) einem Blockheizkraftwerk zugeführt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Kreislaufs des ausfaulbaren Substrats ein Dekanter (26) installiert ist.