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DE4418060A1 - Verfahren und Anlage zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung - Google Patents

Verfahren und Anlage zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Abbau organischer Abfälle, die z. B. in der Papier­ industrie, der Lebensmittelindustrie und der Landwirt­ schaft anfallen sowie organischem Hausmüll, mit ge­ steigerter Biogasgewinnung.
Bei bisher bekannten Anlagen und Verfahren dieser Kategorie ist ein hoher Einsatz von Zusatzstoffen erforderlich und andererseits ist die Ausbeute an Biogas noch unzureichend.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung zu entwickeln, welches den Einsatz von Zusatzstoffen verringert, die Umsetzung von Fest­ stoffen der besagten Rückstände erhöht sowie die Biogasgewinnung steigert.
Die Aufgabe löst erfindungsgemäß ein Verfahren zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale. Die nachgeordneten Ansprüche 2 bis 12 offenbaren Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsvarianten des Verfahrens sowie einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Weiterhin ist in einer Zeichnung die Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisiert dargestellt.
Die Erfindung offenbart ein Verfahren zum Abbau organi­ scher Abfälle mit Biogasgewinnung, bei dem feste organische Abfälle mit Abwässern gleicher Art oder Wasser vermischt einer anaeroben Behandlung unter­ zogen werden, wobei das Gemisch 16 in einer ersten Behandlungsstufe 4 während einer kurzen Verweilzeit einer mikrobiellen Behandlung unterzogen wird, an­ schließend die gelösten Versäuerungsprodukte 18 einer Methanisierung zugeführt und die von letzteren 18 abgetrennten, ungelösten Inhaltsstoffe 17 in einer zweiten, nebengeordneten und zu der ersten Behandlungs­ stufe 4 rückgeschlossenen Behandlungsstufe 11 chemisch und/oder mechanisch 3b behandelt werden, und die in dieser zweiten Behandlungsstufe 11 aufgelösten Inhaltsstoffe 19 wieder der ersten Behandlungsstufe 4 zugeführt werden.
Die schematisiert in der Zeichnung dargestellte Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist mit einem Sammel­ behälter 1 für organische Feststoffe und einem Ab­ wassersammler 2 für organisch belastete Abwässer sowie Transportleitungen zur Verbindung der Anlagen­ baueinheiten ausgestattet und erfindungsgemäß dahin­ gehend gekennzeichnet, daß den Anlagenbaueinheiten 1 und 2 nacheinanderfolgend und jeweils durch eine Transportleitung miteinander verbunden ein erster Reaktor 4, eine erste Trennstufe 5, ein Methanreaktor 6, eine dritte Trennstufe 20 und eine wahlweise zu­ schaltbare Nachbehandlungsstufe 9 nachgeordnet sind, sowie daß, ausgehend von der ersten Trennstufe 5, nebengeordnet und zum ersten Reaktor 4 rückgeschlossen ein zweiter Reaktor 11 vorgesehen ist.
In der ersten Behandlungsstufe 4 wird bei einer kurzen Verweilzeit von 2 bis 7 Tagen das Gemisch 16 mittels mikrobieller Hydrolyse fermentiert.
Dagegen wird in der nebengeordneten, zweiten Behand­ lungsstufe 11 eine chemische Hydrolyse vorzugsweise mit Natronlauge durchgeführt bzw. je nach Erfordernis eine chemische Oxydation. Dieser Stufe 11 kann eine zweite Zerkleinerung 3b vorgeschaltet sein, um eine Partikelgröße von 20-25 µm zu erreichen.
In Weiterbildung der Erfindung ist nun noch vorge­ sehen, die nach der zweiten Behandlung noch ver­ bleibenden restlichen Feststoffe 14 von den gelösten Inhaltsstoffen 19 abzutrennen und einer Verwertung zuzuführen, wobei dem zweiten Reaktor 11 zu diesem Zweck eine zweite Trennstufe 13 nachgeordnet ist.
Ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal besteht darin, daß nach der Methanisierung 6 dem Brauchwasser 8 noch enthaltene Bakterien entzogen und diese dem Behandlungsprozeß wieder zugeleitet werden.
Als vorteilhaft hat sich weiterhin erwiesen, daß das Gemisch 16 vor dem Einbringen in die erste Be­ handlungsstufe 4 einen Zerkleinerer 3a durchläuft, um eine Partikelgröße der enthaltenen Feststoffe von < = 200 µm zu erreichen, und daß das Gemisch 16 vorzugsweise auf einem Feststoffanteil von 5-10% eingestellt wird. Hierzu dient ein dem ersten Reaktor vorgelagerter Zerkleinerer 3a und eine Zudosierung aus dem Behälter 2.
Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, das die Methanisierungsstufe 6 verlassende Brauchwasser 8 wahlweise einer aeroben Nachbehandlung, insbesondere zur Einstellung eines gewünschten CSB-Werts, und/oder einer biologischen Stickstoffreduktion zu unterziehen. Dabei wird ein CSB-Wert < 2000 eingestellt.
Die vorgesehenen erste 5, zweite 13 und dritte 20 Trennstufe sind vorzugsweise mit einer Ultrafiltrations­ einheit bzw. einem Dekanter ausgestattet; die Auswahl obliegt hier dem tätigen Fachmann. Das gereinigte Wasser 10 wird abgeleitet bzw. innerbetrieblich weiter genutzt.
Die Vorteile der Erfindung sind vom allem die Senkung des Einsatzes von Zusatzstoffen, eine erhöhte Biogas­ erzeugung, insbesondere durch eine intensivere Behand­ lung der Abfälle; so konnte bei Biertreber 25% mehr Feststoffe umgesetzt werden, und in einem geringem technisch-ökonomischen Aufwand.
Bezugszeichenliste
1 Sammelbehälter
2 Abwassersammler
3a Vorzerkleinerer
3b Nachzerkleinerer
4 erster Reaktor
5 erste Trennstufe
6 Methanreaktor
7 Gasableitung
8 Brauchwasser
9 Nachbehandlungsstufe
10 gereinigtes Wasser
11 zweiter Reaktor
12 Hydrolyse- bzw. Oxidationsmittel (chemische . . . )
13 zweite Trennstufe
14 Feststoffe
15 bakterienfreies Wasser
16 Gemisch
17 ungelöste Inhaltsstoffe
18 gelöste Versäuerungsprodukte
19 gelöste Inhaltsstoffe
20 dritte Trennstufe
21 Bakterienrückführung.

Claims (12)

1. Verfahren zum Abbau organischer Abfälle mit Bio­ gasgewinnung, bei dem feste organische Abfälle mit Abwässer gleicher Art oder Wasser vermischt einer anaeroben Behandlung unterzogen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemisch (16) in einer ersten Behandlungs­ stufe (4) während einer kurzen Verweilzeit einer mikrobiellen Behandlung unterzogen wird,
daß anschließend die gelösten Versäuerungsprodukte (18) einer Methanisierung zugeführt,
und daß die von letzteren (18) abgetrennten un­ gelösten Inhaltsstoffe (17) in einer zweiten, nebengeordneten und zu der ersten Behandlungs­ stufe (4) rückgeschlossenen Behandlungsstufe (11) chemisch behandelt werden, wobei die in dieser zweiten Behandlungsstufe (11) aufgelösten Inhalts­ stoffe (19) wieder der ersten Behandlungsstufe (4) zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Behandlungsstufe (4) bei einer kurzen Verweilzeit von 2 bis 7 Tagen das Gemisch (16) mittels mikrobieller Hydrolyse fermentiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Behandlungsstufe (11) eine chemische Hydrolyse vorzugsweise mit Natronlauge durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Behandlungsstufe (11) eine chemische Oxydation durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der zweiten Behandlung noch verbleibende restliche Feststoffe (14) von den gelösten Inhalts­ stoffen (19) abgetrennt und einer Verwertung zuge­ führt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch (16) vorzugsweise einen Feststoff­ anteil von 5-10% aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Methanisierung (6) dem Brauchwasser (8) noch enthaltene Bakterien entzogen und diese dem Behandlungsprozeß wieder zugeleitet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch (16) vor dem Einbringen in die erste Behandlungsstufe (4) einen Zerkleinerer durchläuft, um eine Partikelgröße der enthaltenen Feststoffe von vorzugsweise 20-25 µm zu erreichen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Methanisierungsstufe (6) verlassende Brauchwasser (8) wahlweise einer aeroben Nach­ behandlung zur Einstellung eines gewünschten CSB- Wertes und/oder einer biologischen Stickstoffre­ duktion unterzogen wird.
10. Anlage zur Durchführung eines der vorhergehend genannten Verfahrensansprüche, die einen Sammel­ behälter (1) für organische Feststoffe und einen Abwassersammler (2) für organisch belastete Ab­ wässer sowie Transportleitungen zur Verbindung der Anlagenbaueinheiten aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Anlagenbaueinheiten (1 und 2) nacheinander­ folgend und jeweils durch eine Transportleitung miteinander verbunden ein erster Reaktor (4), eine erste Trennstufe (5), ein Methanreaktor (6), eine dritte Trennstufe (20) und eine wahlweise zuschaltbare Nachbehandlungsstufe (9) nachgeordnet sind
und daß ausgehend von der ersten Trennstufe (5) nebengeordnet und zum erste Reaktor (4) rückge­ schlossen ein zweiter Reaktor (11) vorgesehen ist.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Reaktor (4) ein Zerkleinerer (3) vorgeschaltet ist.
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Reaktor (11) eine zweite Trennstufe (13) nachgeordnet ist.
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