DE10114740A1 - Verfahren zur Konversion biogener Stoffe - Google Patents

Abstract

Verfahren zur thermischen Behandlung von Tierkörpern, Tierkörperteilen und von tierischen Erzeugnissen sind bekannt und werden in Tierkörperverwertungsanstalten angewendet. Die anfallenden Abwässer werden nur abwassertechnisch behandelt. BSE-Erreger im Abwasser werden nicht zerstört. Das neue Verfahren soll biologisch abbaubare Stoffe vollständig mineralisieren. Die das Verfahren verlassenden Stoffströme sind steril und enthalten keine umweltgefährdenden organischen Substanzen. DOLLAR A Das Einsatzmaterial wird in einen Kreislauf, bestehend aus einem Aerob- und Anaerobrekator eingespeist. Teilweise ausgekreiste Flüssigkeit wird mechanisch von Feststoffen abgetrennt, anschließend eingedampft und der feste Rückstand verbrannt. Der mechanisch abgeschiedene Feststoff wird in den Kreislauf zurückgeführt. Mit dem wechselnden aeroben und anaeroben Abbau lässt sich die organische Substanz mit hohem Umsatz und fast vollständig abbauen. DOLLAR A Das Verfahren ist für die umweltgerechte Beseitigung von Tierkörpern, Tierkörperteilen, von tierischen Erzeugnissen und tierischen Abfällen geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hochgradigen biologischen Abbau biogener Stoffe in einem kontinuierlichen Verfahren. Das Verfahren kann genutzt werden, um biologisch abbaubare Stoffe fast vollständig zu mineralisieren und dabei gleichzeitig eine maximale Ausbeute an Biogas zu gewinnen. Prinzipiell sind alle biologisch abbaubaren Einsatzstoffe geeignet, für die eine fast vollständige Mineralisierung angestrebt wird. Einsatzstoffe können landwirtschaftliche Abfälle, Abfälle der Lebensmittelindustrie oder Klärschlamm sein.

Bei der Konversion biogener Stoffe haben sich drei Möglichkeiten am Markt durchgesetzt:

• - die Verbrennung, gegebenenfalls mit Vertrocknung
  Diese Verfahren erlauben eine vollständige Mineralisierung. Sie sind nur für wasserarme Einsatzprodukte wirtschaftlich.
• - die Kompostierung in fester oder bewegter Schüttung oder in der Flüssigphase(DE 195 20 943)
• - die anaerobe Fermentation
  Diese Verfahren zielen auf die Gewinnung von Biogas und sind nur für Einsatzstoffe geeignet, die eine hohe Biogasausbeute erlauben. Viele Einsatzstoffe benötigen eine Vorbehandlung, um eine ausreichend hohe Biogasausbeute zu erreichen.

Die Kompostierung und die anaerobe Fermentation sind für wasserreiche Ein­ satzstoffe gut geeignet. Eine vollständige Mineralisierung ist aber nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, das biologisch abbaubare Stoffe fast vollständig mineralisiert, das Potential für die Biogasausbeute vollständig ausschöpft und dabei die Einsatzstoffe vollständig mineralisiert. Die das Verfahren verlassenden Stoffströme sollen steril sein und keine umweltgefährdenden organischen Substanzen enthalten.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass durch wechselnden aeroben und anaeroben Abbau biologisch abbaubare Stoffe mit hohem Stoffumsatz vollständig mineralisiert werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Konversion biogener Stoffe ist dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte Einsatzmaterial in einen Kreislauf, bestehend aus einem Aerob- und einem Anaerobreaktor eingespeist wird. Um einer unzulässigen Anreicherung von Mineralstoffen entgegenzuwirken, wird dem Kreislauf ständig ein begrenzter Flüssigkeitsstrom entnommen, der bei Bedarf durch eine zusätzliche Wasser­ einspeisung ausgeglichen wird. Die ausgekreiste Flüssigkeit wird mechanisch von Feststoffen abgetrennt, anschließend aerob nachbehandelt, wobei ein einleitfähiges Wasser oder bei ausreichend hohem Mineralstoffgehalt ein stabilisierter Flüssigdünger entsteht. Der mechanisch abgeschiedene Feststoff wird in den Kreislauf zurückgeführt. Mit dem ständigen wechselnden aeroben und anaeroben Abbau lässt sich die organische Substanz mit hohem Umsatz und fast vollständig abbauen. Die exothermen Vorgänge in der Aerobstufe bringen eine ausreichende Temperatursteigerung, so daß auf eine Vorwärmung des Einsatzstoffes verzichtet werden kann. Durch Optimierung der Verweilzeiten in beiden Reaktorstufen gelingt es, eine maximale Biogasausbeute zu erreichen. Mit der Zugabe eines Trägers für die Immobilisierung von Mikroorganismen kann die Raum-Zeit-Ausbeute noch zusätzlich wesentlich gesteigert werden, besonders wenn der Gehalt an groben Feststoffen im Einsatzprodukt gering ist.

Die ausgekreiste Flüssigkeitsmenge muß nur so groß bemessen werden, dass die eingebrachten Mineralien und das Wasser kontinuierlich ausgetragen werden.

Die aerobe Nachbehandlung sichert, dass der größte Teil der organischen Restsubstanz entfernt wird. Die dann noch enthaltene Biomasse kann bei Bedarf durch Mikrofiltration abgetrennt werden. Die abgeschiedene Biomasse wird in den Kreislauf zurückgeführt. Bei hohen Mineralstoffgehalten in der ausgekreisten Flüssigkeit kann anstelle der Mikrofiltration auch eine thermische Sterilisierung bei Mindesttemperatur von 133°C verwendet werden.

Anwendungsbeispiele Beispiel 1 (Figur A)

Zerkleinertes Pflanzenmaterial, wie Stroh, wird in den Aerobreaktor 1 eingetragen und dort in der Kreislaufflüssigkeit gemeinsam mit dem Trägermaterial suspendiert und intensiv belüftet. Bei Bedarf wird Zusatzwasser in einer Menge zugeführt, die eine konstante Feststoffkonzentration im System sichert. In dem Aerobreaktor wird der Einsatzstoff durch Abbau- und Versäuerungsreaktionen aufgeschlossen. Die Abluft wird über ein Biofilter 7 gereinigt. Die aeroben Abbaureaktionen führen zu einer Temperaturerhöhung, die für den Gesamtprozess ein optimales Tempera­ turniveau sichert. Im anschließenden Anaerobreaktor 2 erfolgt ein hochgradiger Abbau der Pflanzensubstanz unter Bildung von Biogas. Die Suspension wird danach in die aerobe Stufe zurückgeführt. Ein Teil der Suspension gelangt in einen Feststoffabscheider 3. Der dort anfallende Feststoff und das Trägermaterial werden in die Aerobstufe zurückgeführt. Die abgeschiedene Flüssigphase wird durch aerobe Stabilisierung 4 bis zum Erreichen der Einleitwerte für Abwasser behandelt. Eine weitergehende Reinigung kann durch Mikrofiltration 5 oder thermische Hygienisierung 6 erreicht werden. Dabei kann je nach Konzentration von Mineralstoffen Flüssigdünger oder Brauchwasser erhalten werden.

Beispiel 2

Wasserreiche Abfälle (Speiseabfälle, Naßmüll) werden zerkleinert und in die aerobe Stufe eingebracht. Die Zugabe von Zusatzwasser kann bei ausreichendem Wassergehalt im Einsatzstoff entfallen. Der weitere Verfahrensweg ist wie im Beispiel 1. Anstelle der aeroben Nachbehandlung wird die abgeschiedene Flüssigkeit in einem Erhitzer bei einer Temperatur von mindestens 133°C hygienisiert. Die ausgetragene Flüssigkeitsmenge wird so bemessen, dass die mit dem Einsatzstoff zugeführten Mineralstoffe kontinuierlich aus dem Kreislauf entfernt werden.

Vorteile

• - Es wird eine fast vollständige Mineralisierung des Einsatzstoffes erreicht.
• - Pathogene Keime werden vollständig abgetötet.
• - Das Verfahren ist für alle biologisch abbaubaren Einsatzprodukte geeignet.
• - Die Kreislaufführung des Trägermaterials sichert eine hohe, aktive Biomasse­ konzentration und einen hohen Stoffumsatz.
• - Ein Wärmeübertrager für das Einsatzprodukt ist nicht erforderlich.
• - Das Endprodukt ist vollständig hygienisiert und als Flüssigdünger verwendbar.

Claims (1)

1. Kontinuierliches Verfahren zur Konversion biogener Stoffe in der Flüssigphase, dadurch gekennzeichnet, dass der in Wasser suspendierte Einsatzstoff gemeinsam mit einem Träger für immobilisierte Mikroorganismen über einen aeroben und anschließend einen anaeroben Reaktor im Kreislauf geführt wird, wobei ein Teil der Suspension ständig über einen Feststoffabscheider gefahren wird, der den abgeschiedenen Feststoff und das Trägermaterial in den Kreislauf zurückführt, während der abgeschiedene Flüssiganteil aus dem Kreislauf entfernt, aerob behandelt und anschließend entweder thermisch hygienisiert oder durch Mikro­ filtration nachgereinigt wird.