DE10131738A1

DE10131738A1 - Verfahren zur thermischen Behandlung von Abluft in der Abfallbehandlung

Info

Publication number: DE10131738A1
Application number: DE10131738A
Authority: DE
Inventors: Joachim Clemens; Carsten Cuhls
Original assignee: IGFW INGENIEURGESELLSCHAFT FUE
Current assignee: IGFW INGENIEURGESELLSCHAFT FUE
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-02-06

Abstract

Die oben genannte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Gases in der Abfallbehandlung in geschlossenen Systemen durch gezielte abwechselnde Einstellung von anaeroben und aeroben Zonen in dem Substrat durch die Abluftführung sowie die kontinuierliche Beschickung einer Abluftbehandlungsanlage mit dem anfallenden brennbaren Gas.

Description

Beschreibung

Abfälle - z. B. Bioabfälle und Restmülle - werden z. T. durch eine mikrobielle Rotte behandelt. Diese kann aerob und anaerob ablaufen. Einer anaeroben Behandlung ist i. d. R. eine aerobe Rotte nachgeschaltet. Wesentliches Kennzeichen bisheriger Systeme ist, dass die aerobe und anaerobe Rotte räumlich voneinander getrennt waren. Die anaerobe Rotte (bzw. Vergärung) findet in einem luftdichten Behälter statt, wobei das entstehende Biogas meist zur Energiegewinnung verwendet wird. Bei der Vergärung wird eine maximale Gasausbeute angestrebt, um einen weitestgehenden Kohlenstoffabbau zu erreichen. Deshalb wird i. d. R. das Ausgangsmaterial abgesiebt und nur die gut vergärbare kleine Fraktion (z. B. < 8 mm) zur Vergärung verwendet. Dieses Material wird stark mit Wasser versetzt, so dass sich ein pumpfähiges Material ergibt. Nach der Vergärung wird das schlammartige Material aus der anaeroben Behandlung zu dem Ort der aeroben Behandlung transportiert, wo es mit der vorher abgesiebten Grobfraktion wieder vermischt wird. Die aerobe Rotte findet in offenen oder geschlossenen Systemen statt, wobei dem Material Sauerstoff in Form von mechanischer Durchmischung oder aber Belüftung zugeführt wird. Die Belüftung des Abfalls wird z. T. mithilfe von Sauerstoffsensoren gesteuert.
Ein Grossteil der Anlagen wird auch ahne anaerobe Behandlung betrieben. Hier findet nur eine aerobe Behandlung statt. Ziel der Behandlung ist ein stabiles Material, d. h. es unterliegt nur sehr eingeschränkt weiterer mikrobieller Aktivität.
In der Mechanisch Biologischen Abfallbehandlung (MBA) entsteht bei der aeroben Rotte eine Abluft, die mit flüchtigen organischen Kohlenstoffen (VOC) angereichert ist und die behandelt werden muss. Dies geschieht z. B. durch thermische Anlagen, die unter Zudosierung von Brenngas die anfallende Abluft verbrennen. Diese Zudosierung von Brenngas ist ein wesentlicher Kostenfaktor in der Abluftbehandlung.
Bisher werden in der Rotte von MBA-Material möglichst geringe VOC- und Methangehalte in der Abluft angestrebt. Dies geht einher mit einer möglichst hohen Belüftung des Materials, um im Rottematerial aerobe Verhältnisse herzustellen. Geringe Methangehalte in der Abluft führen aber zu einer notwendigen Zudosierung von Brenngas.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des Verfahrens beschrieben, das durch gezielte Rottesteuerung den Methangehalt in der Abluft soweit erhöht, so dass eine autarke thermische Abluftbehandlung möglich ist:
Das Verfahren beruht nach einem ersten Ausführungsbeispiel darauf, dass alternierend in dem Abfall, der sich in geschlossenen Systemen befindet, anaerobe und aerobe Verhältnisse induziert werden - und zwar an einem Ort. Dies wird mittels einer Kreislaufführung der Abluft sowie einer zusätzlichen Befeuchtung von einem Teil des Abfalls bewerkstelligt. Zu einem Zeitpunkt t1 wird die Belüftung des Abfalls mit der Abluft durchgeführt. Dadurch verringert sich rasch aufgrund der mikrobiellen Aktivität der Sauerstoffgehalt in der Abluft, und vorhandener Kohlenstoff im Abfall wird zu Methan reduziert. Ist ein gewisser Methangehalt in der Abluft erreicht (t2), wird diese direkt einer thermischen Anlage zugeführt oder aber in einem Gasdom zwischengespeichert. Der Methangehalt in der Abluft wird durch Methansensoren ermittelt, die auch die Abluftsteuerung übernehmen. D. h. die Abluftsteuerung wird nicht mit Sauerstoffsensoren sondern mit Brenngassensoren geregelt, insbesondere mit Methansensoren.
Wenn die Abluft in den Gasdom oder direkt zur thermischen Verbrennung abströmt, wird durch die nachströmende luft nun der Abfall erneut belüftet. Es stellen sich wieder aerobe Verhältnisse in dem Abfall ein und vorhandener Kohlenstoff wird oxidativ abgebaut. Erneut wird die Abluft im Kreislauf geführt (t3), bis sich soviel Methan in der Abluft befindet, dass diese abgeleitet wird (t4) etc.
Der Gasdom zur Zwischenspeicherung dient dazu, dass während der Kreislaufführung kontinuierlich brennbare Abluft der thermischen Abluftbehandlungsanlage zugeführt werden kann. Somit verringert sich die Grösse der thermischen Anlage im Vergleich zu bisherigen Abluftbehandlungsanlagen, die Brenngas der Abluft zudosieren müssen.
Eine Kreislaufführung ist bisher ebenfalls bekannt, jedoch geschieht dies ausschliesslich zur Reduktion der Abluftmengen und ist deshalb nicht mit dem o. g. vergleichbar, da hier gezielt hohe Methangehalte von > 1,2 g Methan-Kohlenstoff je m³ erreicht werden sollen, worauf die Regeltechnik ausgelegt ist. Ein Methangehalt von 3% sollte nicht überschritten werden, um keine explosiven Abluftgemische zu erhalten.
Eine weitere Möglichkeit höhere Methangehalte in der Abluft zu erzeugen, ist nach einem zweiten Ausführungsbeispiel eine gedrosselte kontinuierliche Belüftung des Materials. Eine Kreislaufführung der Abluft sowie deren Zwischenspeicherung sind dann nicht mehr notwendig. Hierbei bestimmen Brenngassensoren den Methangehalt der Abluft und regeln so die Zudosierung voll Frischluft. Analog zur obigen Beschreibung ist auch hier das Ziel, eine autarke Verbrennung der Abluft zu ermöglichen.
Zusammenfassend seien die Vorteile erwähnt: Es wird eine kleinere thermische Abluftbehandlung benötigt, da der zu behandelnde Abluftvolumenstrom geringer ist. Darüber hinaus ist keine zusätzliche Zudosierung von Brenngas notwendig. Somit reduzieren sich die Kosten der thermischen Abluftbehandlung erheblich.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Gases in der Abfallbehandlung in geschlossenen Systemen durch gezielte abwechselnde Einstellung von anaeroben und aeroben Zonen in dem Substrat durch die Abluftführung sowie die kontinuierliche Beschickung einer Abluftbehandlungsanlage mit dem anfallenden brennbaren Gas, dadurch gekennzeichnet, dass

1. 1.1 durch Kreislaufführung der Abluft in der Abfallbehandlungsanlage, diese mit mikrobiell gebildetem Methan angereichert wird, so dass die Abluft autark verbrennbar ist,

2. 1.2. Abluftführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Anreicherungsphase der Abluft mit Methan diese Abluft in einen gasdichten Zwischenspeicher abgeführt und in der Abfallbehandlungsanlage durch sauerstoffhaltigere Luft ersetzt wird,

3. 1.3. Abluftführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluftbehandlungsanlage kontinuierlich mit der in dem Gasdom zwischengespeicherten Abluft beschickt wird,

4. 1.4. durch gedrosselte Zudosierung von Frischluft die Abluft in der Abfallbehandlungsanlage mit mikrobiell gebildetem Methan angereichert wird, so dass die Abluft autark verbrennbar ist,

5. 1.5. die Methanbildung durch zusätzliche Befeuchtung des Materials in der Abfallbehandlungsanlage beeinflusst wird,

6. 1.6. dass der Methangehalt in der Abluft der Abfallbehandlungsanlage ständig durch Methansensoren kontrolliert wird,

7. 1.7. dass der Methangehalt die entscheidende Regelgröße der Abluftführung darstellt.

2. Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Gases in der Abfallbehandlung in geschlossenen Systemen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erhöhter Methangehalt in der Abluft erzielt wird, indem ein zugeführter Frischluftstrom über den Methangehalt im Abluftstrom geregelt wird.