DE102007034642A1

DE102007034642A1 - Verfahren und Anlage zur Behandlung von organisch hoch belasteten Abfällen

Info

Publication number: DE102007034642A1
Application number: DE102007034642A
Authority: DE
Inventors: Klaus Horstick
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-01-29
Also published as: WO2009012967A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung von organisch hoch belasteten Abfällen, insbesondere Schlachtabfällen, mit einer biologischen Aufbereitung des Abfalls in einem Fermenter, mit einem das bei der Vergärung des Abfalls in dem Fermenter entstehende Gas in elektrische Energie und Prozesswärme umwandelnden Blockheizkraftwerk, mit einer Aufbereitung des nach der Fermentation verbleibenden Gär-Reststoffes. Die Aufbereitung des Gär-Reststoffes umfasst folgende Verfahrensschritte: - Hygienisierung des Gär-Reststoffes, - Fest/Flüssigkeitstrennung des hygienisierten Gärreststoffes in einem Dekanter, - Entwässern der Dekanter-Flüssigkeit in einer Eindampfanlage, - Rückkühlen des Destillats aus der Eindampfanlage in einem Rückkühlwerk. Die zum Entwässern in der Eindampfanlage benötigte Energie wird von dem Blockheizkraftwerk zur Verfügung gestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung organisch hoch belasteter Abfälle mit einer biologischen Aufbereitung des Abfalls in einem Fermenter, mit einem das bei der Vergärung des Abfalls in dem Fermenter entstehende Gas in elektrische Energie und Prozesswärme umwandelnden Blockheizkraftwerk, mit einer Aufbereitung des nach der Fermentation verbleibenden Gär-Reststoffes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Abfallbehandlungsanlage gemäß Anspruch 9.
Gattungsgemäße Abfallbehandlungsanlagen werden auch allgemein als Biogasanlagen und gattungsgemäße Verfahren zur Abfallbehandlung als Biogas-Verfahren bezeichnet.
Dabei werden organische Abfälle, beispielsweise Bioabfall, Pflanzen und Pflanzenreste, Gülle, Abfälle aus der Lebensmittelproduktion, Schlachtereiabfälle, usw. in einen luftdicht verschlossenen Fermenter eingebracht. Vorgeschaltet ist üblicherweise eine mechanische Vorbehandlung des Abfalls, umfassend eine Zerkleinerung, einen Mischvorgang und eine Hydrolyse.
In dem Fermenter entsteht durch anaerobe Gär- und Fäulnisprozesse das Biogas, das im Wesentlichen Methan, Kohlendioxid und Wasser umfasst, sowie eine Feststoffrest, der sogenannte Gär-Reststoff. Das entstandene Methan wird nach einer Gaswäsche in einem Blockheizkraftwerk, kurz BHKW genannt, zur Gewinnung von Strom und Prozesswärme verwendet.
Der Gär-Reststoff aus Biogasanlagen, die ausschließlich mit nachwachsenden Rohstoffen, also z. B. Pflanzenresten, Gülle etc., betrieben werden, werden nach einer entsprechenden Nachbehandlung als landwirtschaftliche Düngemittel verwendet.
Werden Industrieabfälle oder andere organischen Abfallstoffe mit hohem Schadstoffanteil behandelt, so müssen die Gär-Reststoffe anderweitig entsorgt werden, beispielsweise als Sondermüll deponiert oder verbrannt. Man ist daher bestrebt, die Menge an zu entsorgendem Reststoff möglichst gering zu halten.
Die Nachbehandlung umfasst üblicherweise eine Hygienisierungsstufe, in der die Gärreste für eine bestimmte Zeit auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden, beispielsweise für 45 Minuten auf einer Temperatur von ca. 130°C bei Schlachtabfällen, um eine Abtötung von schädlichen Mikrolebewesen zu gewährleisten, und eine daran anschließende Entwässerung. Um die Menge der nach der Entwässerung verbleibenden Reststoffe, auch als Trockensubstanz bezeichnet, gering zu halten, wird versucht, dem Reststoff möglichst viel Wasser zu entziehen. Dazu werden beispielsweise Umkehrosmose- oder Ultrafiltrationsanlagen eingesetzt, gegebenenfalls mit einer vorgeschalteten Dekanterzentrifuge. Da auch nach einer Dekanterzentrifuge der Trockensubstanzgehalt der Gär-Reststoffe noch bei etwa 1%–2% liegt, benötigen Umkehrosmose- oder Ultrafiltrationsanlagen eine hohe Strommenge, um den zur Entwässerung nötigen Druck aufzubauen.
Das bei der Entwässerung anfallende Abwasser ist hoch organisch belastet und muß ebenfalls nachbehandelt werden, wenn es Indirekteinleiterqualität erreichen soll, d. h., die vorgeschriebenen Schadstoffgrenzwerte zur Einleitung in eine öffentliche Kläranlage einhalten soll.
Unter dem Aspekt der Anlageneffizienz ist es wünschenswert, das Abwasser zumindest teilweise als Prozesswasser dem Fermenter wieder zuzuführen, beispielsweise über die Hydrolysestufe bei der Abfallvorbehandlung. Insbesondere bei der Verarbeitung von Schlachtereiabfällen, die sich unter anderem durch einen hohen Anteil an tierischem Eiweiß auszeichnen, ist das Abwasser jedoch sehr stark mit Ammoniak belastet. Ammoniak ist giftig für die Mikroorganismen im Fermenter. Ohne eine zusätzliche, energie- und damit kostenintensive Ammoniakentfernung, kann dieses Abwasser daher nicht dem Fermenter zugeführt werden.
In der DE 10 2004 003 458 A1 ist vorgeschlagen, die Entfernung des Ammoniaks aus dem Abwasser über eine Stripper-Einrichtung durchzuführen. Beim Strippen löst sich das Ammoniak aus der Flüssigkeit und geht in die Umgebungsluft über. Bei hoch mit Ammoniak belasteten Abwässern würde daher eine zusätzliche Ammoniakentfernung aus der Abluft erforderlich, beispielsweise über geeignete Filtrationsanlagen, was die Anlagenkomplexität erhöhen und die Verfahrenskosten steigern würde.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Behandlung organisch hoch belasteter Abfälle zu schaffen, welches bei insgesamt niedrigem Gesamtenergieverbrauch ein Abwasser mit so niedriger organischer Belastung erzeugt, dass dieses dem Fermenter als Prozesswasser wieder zugeführt werden kann, ohne die Mikroorganismen im Fermenter zu schädigen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß also umfasst die Aufbereitung des Gär-Reststoffes folgende Verfahrensschritte:

• Hygienisierung des Gär-Reststoffes,
• Fest/Flüssigkeitstrennung des hygienisierten Gärreststoffes in einem Dekanter,
• Entwässern der Dekanter-Flüssigkeit in einer Eindampfanlage,
• Rückkühlen des Destillats aus der Eindampfanlage in einem Rückkühlwerk, wobei die Abwärme des Blockheizkraftwerks zum Entwässern in der Eindampfanlage verwendet wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass bei der Entwässerung durch Verdampfen der Ammoniak und die weitere organische Fracht im Konzentrat verbleibt, während das Destillat weitgehend frei von Ammoniak und organischer Fracht wird. Das Destillat kann dann als Prozesswasser wieder dem Fermenter zugeführt werden, ohne dass eine Gefährdung der Mikroorganismen im Fermenter durch organische Fracht des rückgeführten Prozesswassers zu befürchten ist. Der Dekanter, der der Eindampfanlage vorgeschaltet ist, reduziert den Trockensubstanzgehalt des hygienisierten Gär-Reststoffes, der typischerweise bei einigen Prozent, etwa zwischen 4% und 8% liegen kann, auf einen Wert von etwa 1%–2% in dem Gärrest, der den Dekanter in der flüssigen Phase verlässt. Dieser flüssige Dekanter-Gärrest wird hier auch kurz als Dekanter-Flüssigkeit bezeichnet. Die Dekanter-Flüssigkeit kann dann sehr gut in der Eindampfanlage weiter entwässert werden, wobei die Dekanter-Flüssigkeit dabei in ein Verdampfer-Konzentrat und in ein flüssiges Destillat, das Abwasser, aufgeteilt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin begründet, dass es sehr energieeffizient arbeitet, da die Abwärme des Blockheizkraftwerkes zum Entwässern in der Eindampfanlage, also zur Abwasserbehandlung, verwendet wird. Man benötigt sehr wenig zusätzliche elektrische Energie zum Entwässern, insbesondere entfällt die Notwendigkeit einer energieintensiven Ultrafiltrations- bzw. Umkehrosmoseanlage.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Entwässern der Dekanter-Flüssigkeit in einer zweistufigen Vakuumverdampferanlage durchgeführt. Damit ist eine sehr effiziente Entwässerung möglich. Zweistufige Vakuumverdampferanlagen sind dabei im Prinzip bekannt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass gerade bei einer erfindungsgemäßen Kombination eines Dekanters und einer zweistufigen Vakuumverdampferanlage sehr gute Ergebnisse bei der Abwasserbehandlung des Abwassers aus Biogasanlagen, die mit organisch hoch belasteten Abfällen, wie beispielsweise Schlachtereiabfällen, betrieben werden, erzielbar sind.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Dekanter-Flüssigkeit in der Eindampfanlage im Umlauf geführt wird und mittels einer regelbaren Konzentratpumpe ein Teilstrom aus dem umlaufenden Verdampfer-Konzentrat zur Endlagerung entnommen wird.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Menge des entnommenen Teilstroms aus dem Verdampfer-Konzentrat in Abhängigkeit von dem Trockensubstanz-Anteil in dem umlaufenden Verdampfer-Konzentrat so eingestellt, dass der Trockensubstanzgehalt des umlaufenden Verdampfer-Konzentrats einen Wert in einem vorgebbaren Wertebereich einnimmt, der in weiter vorteilhafter Weise auf einen Wert zwischen 20% und 50% und bevorzugt zwischen 25% und 30% eingestellt wird.
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass das Konzentrat in dem Vakuumverdampfer in einer solchen Verdünnung im Umlauf geführt wird, dass ein Verstopfen der Rohrbündel des Vakuumverdampfers vermieden wird.
Dabei ist es üblich und bekannt, bei der Entwässerung von Konzentrat in einer Vakuumverdampferanlage dieses dort im Umlauf zu führen, um eine wirksame Entwässerung zu bewirken. Bei mehrmaligem Umlauf in den Rohrbündeln der Vakuumverdampferanlage dickt das Konzentrat mehr und mehr ein. Problematisch ist dabei, dass das Konzentrat dabei leicht so dick wird, dass es die Rohrbündel des Vakuumverdampfers verstopft. So scheiterte die Verwendung eines Vakuumverdampfers bei der Entwässerung der Dekanter-Flüssigkeit bei einer Biogasanlage, in der organisch hoch belastete Abfälle behandelt werden, bisher oft daran, dass die Vakuumverdampferanlagen lange Stillstandzeiten wegen häufig verstopfter Rohrbündel aufwiesen. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung wird dieses Problem nun überwunden.
Die Einstellung des Trockensubstanzanteils im umlaufenden Konzentrat durch gezielte Entnahme eines Teilstromes dieses Konzentrates stellt dabei eine sehr einfache und dennoch effiziente Methode dar, um den Trockensubstanzgehalt des Konzentrats in einem gewünschten und vorgebbaren Bereich zu halten. Jedoch ergibt sich hier die Schwierigkeit, einen Messwert oder einen zuverlässigen Schätzwert für den Trockensubstanzgehalt im umlaufenden Konzentrat auf unkomplizierte und dennoch reproduzierbar und zuverlässig funktionierende Weise zu erhalten, möglichst ohne in das Rohrleitungssystem des Vakuumverdampfers eingreifen zu müssen.
Gemäßeiner besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Schätzwert für den Trockensubstanzgehalt aus der Rückkühlleistung des Rückkühlwerks gebildet und dieser als Ist-Wert für die Regelung der Konzentrat-Pumpe verwendet. Die Rückkühlleistung des Rückkühlwerks wird dabei vorteilhafterweise aus der Temperaturdifferenz zwischen der in dessen Vor- bzw. Rücklaufstrom gemessenen Vor- bzw. Rücklauftemperaturen des Destillats ermittelt.
Die erfindungsgemäß beschriebene Methode der Ermittlung eines Schätzwertes für den Trockensubstanzgehalt des im Vakuumverdampfer umlaufenden Konzentrats hat sich anderen Methoden, wie etwa der Ermittlung eines entsprechenden Schätzwertes aus dem Destillat-Massenstrom, gegenüber als genauer und zuverlässiger und damit für den Zweck der Regelung des Trockensubstanzgehaltes des umlaufenden Konzentrats als deutlich überlegen erwiesen.
Das am Ausfluss des Rückkühlwerkes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verfügung stehende Abwasser hat sogenannte Indirekteinleiterqualität, das heißt, es kann ohne weitere Reinigungsmaßnahmen einer biologischen Kläranlage zur weiteren Reinigung zugeführt werden; die organische Fracht ist bereits so weit abgebaut, dass eine Gefährdung der Mikroorganismen in einer solchen biologischen Kläranlage vermieden ist.
Allerdings ist die organische Fracht am Ausfluss des Rückkühlwerkes noch so hoch, dass eine direkte Einleitung in die Umwelt nicht möglich ist. Um die organische Fracht weiter zu senken, kann das Destillat nach Abfluss aus dem Rückkühlwerk noch zusätzlich in einer Umkehrosmoseanlage weiter gereinigt werden. Diese nachgeschaltete Umkehrosmoseanlage hat einen sehr geringen Bedarf an elektrischer Energie für den erforderlichen Druckaufbau, da der Trockensubstanzgehalt der Abwassers im Ausfluss des Rückkühlwerkes auf sehr geringe Werte, typischerweise weniger als 0,01%, gesunken ist, so dass eine elektrische Leistungsaufnahme des Umkehrosmose-Verdichters von 1 kW oder weniger ausreicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt die einzige Figur ein Prozessschema einer erfindungsgemäßen Abfallbehandlungsanlage 1, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist und anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden soll.
Durch den Pfeil 2 ist die Abfallanlieferung in einen Fermenter 5 symbolisch dargestellt. Vorgelagerte Schritte der Abfallvorbehandlung, wie Zerkleinern, Mischen, Hydrolysieren, sind in der 1 nicht gezeigt. Der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, dass die Abfallvorbehandlung, und hier insbesondere die durch Zerkleinern und Mischen des Abfalls sich ergebende Zusammensetzung des Abfalls die Qualität und Effizienz des Gärungsprozesses im Fermenter beeinflusst. Die in der 1 gezeigte erfindungsgemäße Anlage und das damit betriebene erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet, um hoch organisch belasteten Abfall beispielsweise aus Krankenhäusern, Schlachthöfen, der chemischen, pharmazeutischen oder der Lebensmittelindustrie zu verarbeiten. Wegen der potentiellen Belastung dieser Abfälle mit Schadstoffen wie insbesondere Schwermetallen oder umweltschädlichen organischen Verbindungen dürfen die Reststoffe nach der Fermentation dieser Abfälle nicht als Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden, sondern sie müssen anderweitig entsorgt werden, insbesondere müssen sie verbrannt werden.
In dem Fermenter 5 entsteht durch anärobe Gärprozesse das Biogas 7, eine Mischung umfassend Methan, Kohlendioxid, Wasserdampf sowie Spuren von Stickstoff, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Wasserstoff. Nach einer – hier nicht dargestellten – Gasaufbereitung wird dieses in einem Blockheizkraftwerk 10 in prinzipiell bekannter Weise zur Erzeugung von elektrischem Strom 12 und Prozesswärme 15 verwendet.
Die Vergärung der Abfälle im Fermenter 5 erfolgt im Batchbetrieb. Die Gärreste 18 der Fermentation werden dann batchweise zunächst einer Hygienisierung 20 zugeführt. Diese erfolgt durch Erwärmung für eine bestimmte Zeitdauer in einem Hygienisierungstank unter Rühren. Ziel ist es, potentiell schädliche Mikroorganismen in dem Gärrest abzutöten. Typische Verweilzeiten für die Hygienisierung sind 1 Stunde bei 70°C oder 45 Minuten bei 130°C. Am Auslass des Hygienisierungstanks hat die Gärrest-Mischung einen pH-Wert von ungefähr 8, einen Trockensubstanzgehalt, im folgenden auch kurz mit TS bezeichnet, von ungefähr 4%–8% und eine Stickstofflast im Bereich zweistelliger Werte, gemessen in mg/mg TS.
Der Gärrest gelangt als nächstes in einen Lagertank 22, in dem er unter Umrühren – dies ist wichtig, um zu vermeiden, dass sich Gärreste am Boden des Lagertanks 22 absetzen – zwischengelagert wird. Der Lagertank 22 dient zur Pufferung, da die nachfolgenden Prozessschritte der Reststoffbehandlung kontinuierlich oder quasikontinuierlich ablaufen. Ohne einen Puffertank wäre eine Anpassung an den Batchbetrieb der Fermentation nicht möglich.
Es ist selbstverständlich denkbar, eine alternative Prozessführung zu realisieren, und dabei den Gärprozess in mehreren parallel geschalteten Fermentern ablaufen zu lassen, und diese dann aufeinander abgestimmt so zu fahren, dass ein quasikontinuierlicher Strom von Gärresten entsteht. In Kombination mit einer kontinuierlich betriebenen Hygienisierungsanlage, in der die Verweilzeit etwa über den Durchlauf einer entsprechend langen Durchlaufstrecke des Gärrestes erreicht wird, könnte dann auf den Zwischenpuffer auch verzichtet werden.
Im Anschluß an den Lagertank gelangt der Gärrest in eine Dekanterzentrifuge 25, wo nach im Prinzip bekannter Weise eine erste Abtrennung von Feststoffen aus dem Gärrest erfolgt. Bei einer Zentrifugendrehzahl von einigen 1000 Umdrehungen pro Minute wird ein Dekanter-Konzentrat 26 mit einem Trockensubstanzgehalt von ca. 50% bis 60% erhalten. Dieses ist stark volumenreduziert, was eine notwendige Entsorgung, beispielsweise durch Verbrennen, sehr kostengünstig macht. Die verbleibende Dekanterflüssigkeit 27 hat noch einen Trockensubstanzgehalt von 2% oder weniger, wobei durch den Dekantierungsprozess die organische Fracht in der Dekanterflüssigkeit 27 nicht wesentlich gegenüber derjenigen im Gärrest im Zufluss zum Dekanter verringert hat.
Es soll noch angemerkt werden, dass im vorliegenden Verfahren ein Dekanter in der ersten Stufe der Entwässerung der Gärreste eingesetzt wird, da diese Separationsmethode sich als sehr wirkungsvoll und energieeffizient erwiesen hat. Grundsätzlich sind anstelle eines Dekanters natürlich auch andere bekannte Fest/Flüssig-Trennverfahren einsetzbar, wie beispielsweise Kammerseparatoren, Pressschneckenseparatoren, Kammerfilterpressen, Siebbandfilter etc.
Die weitere Entwässerung der Dekanterflüssigkeit erfolgt in einer anschließenden zweistufigen Vakuumverdampferanlage 28. Durch das Verdampfen des Wassers aus der Dekanter-Flüssigkeit mit anschließender Kondensation verbleibt die Ammoniak-Fracht in dem Verdampfer-Konzentrat. Das Destillat, welches den Verdampfer verlässt, ist ammoniakfrei und daher geeignet, um als Prozesswasser 55 dem Fermenter 5 wieder zugeführt zu werden.
Bei dem im Ausführungsbeispiel schematisch gezeigten Verdampfer 28 kann es sich um eine Eindampfanlage mit beispielsweise ca. 2,5 m³/h Verarbeitungskapazität handeln. Sie ist als zweistufiger Vakuumverdampfer ausgeführt. Eine erste Stufe 35 arbeitet typischerweise mit einem Unterdruck von ca. 150 mbar bei einer Verdampfungstemperatur ca. 54°C; eine zweite Stufe 36 arbeitet mit einem Unterdruck von ca. 100 mbar und einer Verdampfungstemperatur ca. 46°C.
Die Dekantier-Flüssigkeit, die dem Verdampfer 28 am Zulauf zufließt, hat noch einen Trockensubstanzanteil TS < 2%. In der Eindampfanlage wird das Restwasser verdampft, dabei geht der Ammoniak aus der Dekantier-Flüssigkeit vollständig in das Konzentrat 30 über. Das den Verdampfer verlassende Destillat 32 ist ammoniumfrei.
Das Destillat wird in einem Rückkühlwerk 40 kondensiert. Dabei können verschiedene an sich bekannte Methoden eingesetzt werden. Eine bevorzugte Methode verwendet eine Zwischenkühlung des Brüdendampfes über einem offenen Kühlturm. Dadurch verdunsten ca. 50% des Destillats an die Umgebungsluft, die anfallende Abwassermenge ist daher bereits stark verringert.
Das durch Kondensation in dem Rückkühlwerk entstehende Abwasser 55 hat Indirekteinleiter-Qualität bei einem verbleibenden Trockensubstanzgehalt von weniger als 0,01%. Es kann dem Fermenter somit bedenkenlos wieder zugeführt werden. Es dürfte aber auch einer biologischen Kläranlage zur weiteren Abwasserreinigung zugeführt werden.
Um die Abwasserqualität weiter zu steigern, kann das Abwasser in einer nachgeschalteten Umkehrosmosestufe 50 weiter gereinigt werden, so dass es am Ausfluss der Umkehrosmosestufe dann Dirketeinleiterqualität hat. Die bedeutet, dass das Abwasser alle gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte bezüglich potentiell schädlicher Inhaltsstoffe einhält, damit es direkt in die Umwelt, beispielsweise einen Fluß oder ein stehendes Gewässer, eingeleitet werden darf. Die Umkehrosmosestufe 50 benötigt nur eine geringe elektrische Leistung von ca. 1 kW, um den benötigten Druck aufzubauen, da das Abwasser an ihrem Zufluss nur noch einen sehr geringen Feststoffgehalt von weniger als 0,01% aufweist.
Im verbleibenden Reststoff 52 nach Ausfluss aus dem Verdampfer finden sich sämtliche verbliebenen Feststoffe des Gärsubstrates und der Ammoniak. Der Reststoff hat einen Trockensubstanzgehalt von 15%–20%. Das Volumen des Reststoffes ist stark reduziert, so dass eine notwendige Entsorgung, beispielsweise durch Verbrennen, kosteneffizient ermöglicht ist.
Um eine effiziente Entwässerung der Dekanter-Flüssigkeit zu bewirken, wird diese in dem Vakuumverdampfer im Umlauf geführt, wobei sich bei jedem Umlauf der Wassergehalt reduziert und der Trockensubstanzanteil steigt. Damit die Verdampferrohre bei zunehmender Eindickung nicht verstopfen, hat es sich als sehr wirksam herausgestellt, den TS-Gehalt in dem umlaufenden Verdampfer-Konzentrat nicht über einen Wert von ca. 25% bis 30% ansteigen zu lassen. Wird dieser Wert erreicht, so wird über eine Konzentrat-Pumpe 37 Konzentrat aus dem Verdampfer abgezogen. Dieses wird dann durch eine nachlaufende Menge von dünnflüssigem Dekanter-Wasser ersetzt, wodurch der TS-Gehalt im umlaufenden Verdampfer-Konzentrat wieder unter den Schwellwert von 25–30% sinkt.
Eine direkte messtechnische Erfassung des TS-Wertes im Innern der Verdampferrohre ist sehr schwierig. Daher wird erfindungsgemäß ein Schätzwert für den TS-Gehalt des umlaufenden Verdampfer-Konzentrats aus der erfassten Rückkühlleistung zur Kondensation des Destillats in dem Rückkühlwerk 40 gebildet. Dazu wird die Vorlauftemperatur 42 und die Rücklauftemperatur 45 am Rückkühlwerk 40 gemessen, deren Differenz ein Maß für die Rückkühlleistung ist. Beide Temperaturmesswerte werden in einer Pumpensteuerung 48 zu einem Schätzwert für den TS-Gehalt des Verdampfer-Konzentrats 30 verarbeitet. Die Pumpensteuerung 48 enthält auch den Sollwert für den TS-Gehalt und schaltet die Konzentrat-Pumpe 37 zu oder ab oder regelt in entsprechender Weise die Fördermenge der Konzentrat-Pumpe 37, so dass der TS-Wert des Verdampferkonzentrats den vorgegebenen Sollwert nicht überschreitet.

1: Reststoffbehandlungsanlage
2: Abfall-Anlieferung
5: Fermenter
7: Biogas
10: Blockheizkraftwerk
12: elektrische Energie
15: Abwärme
18: Reststoff nach Fermentation
20: Hygienisierung
22: Puffertank
25: Dekanter
26: Dekanterkonzentrat
27: Dekanter-Flüssigkeit
28: Vakuumverdampfungsanlage
30: Konzentrat
32: Destillat
35: erste Verdampferkolonne
36: zweite Verdampferkolonne
37: Konzentrat-Pumpe
40: Rückkühlwerk
42: Vorlauf-Temperaturerfassung
45: Rücklauf-Temperaturerfassung
48: Pumpensteuerung
50: Umkehrosmose
52: Reststoff nach Verdampfung
55: Prozesswasser, Indirekteinleiterqualität
57: Abwasser mit Direkteinleiterqualität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004003458 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Behandlung von organisch hoch belasteten Abfällen, insbesondere Schlachtabfällen, mit einer biologischen Aufbereitung des Abfalls in einem Fermenter, mit einem das bei der Vergärung des Abfalls in dem Fermenter entstehende Gas in elektrische Energie und Prozesswärme umwandelnden Blockheizkraftwerk, mit einer Aufbereitung des nach der Fermentation verbleibenden Gär-Reststoffes, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitung des Gär-Reststoffes folgende Verfahrensschritte umfasst: – Hygienisierung des Gär-Reststoffes, – Fest/Flüssigkeitstrennung des hygienisierten Gärreststoffes in einem Dekanter, – Entwässern der Dekanter-Flüssigkeit in einer Eindampfanlage, wobei ein Verdampfer-Konzentrat und ein flüssiges Destillat entstehen, – Rückkühlen des Destillats aus der Eindampfanlage in einem Rückkühlwerk, wobei die Abwärme des Blockheizkraftwerks zum Entwässern in der Eindampfanlage verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entwässern der Dekanter-Flüssigkeit in einer zweistufigen Vakuumverdampfer-Anlage ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Dekanter-Flüssigkeit in der Eindampfanlage im Umlauf geführt und dabei zum Verdampfer-Konzentrat wird und mittels einer regelbaren Konzentratpumpe ein Teilstrom aus dem umlaufenden Verdampfer-Konzentrat zur Endlagerung entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Menge des entnommenen Teilstroms in Abhängigkeit von dem Trockensubstanz-Anteil in dem umlaufenden Verdampfer-Konzentrat so eingestellt wird, dass der Trockensubstanzgehalt des umlaufenden Verdampfer-Konzentrats einen Wert in einem vorgebbaren Wertebereich einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Trockensubstanzgehalt des umlaufenden Verdampfer-Konzentrats auf einen Wert zwischen 20% und 50% und bevorzugt zwischen 25% und 30%, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei aus der Rückkühlleistung des Rückkühlwerks ein Schätzwert für den Trockensubstanzgehalt gebildet und dieser als Ist-Wert für die Regelung der Konzentrat-Pumpe verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Destillat nach Abfluss aus dem Rückkühlwerk einer Umkehrosmose unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Destillat nach Abfluss aus dem Rückkühlwerk dem Fermenter als Prozesswasser zugeführt wird.
Abfallbehandlungsanlage zur Behandlung von organisch hoch belasteten Abfällen, insbesondere Schlachtabfällen, mit einer biologischen Aufbereitung des Abfalls in einem Fermenter, mit einem das bei der Vergärung des Abfalls in dem Fermenter entstehende Gas in elektrische Energie und Prozesswärme umwandelnden Blockheizkraftwerk, mit einer Aufbereitung des nach der Fermentation verbleibenden Gär-Reststoffes, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallbehandlungsanlage zur Aufbereitung des Gär-Reststoffes folgende Funktionsblöcke umfasst: – Einen beheizbaren Tank mit Rührwerk zur Hygienisierung des Gär-Reststoffes, – Eine Dekanterzentrifuge zur Fest/Flüssigkeitstrennung des hygienisierten Gärreststoffes, – Eine Eindampfanlage zum Entwässern der Dekanter-Flüssigkeit, wobei ein Verdampfer-Konzentrat und ein flüssiges Destillat entstehen, – Ein Rückkühlwerk zum Rückkühlen des Destillats aus der Eindampfanlage, wobei die zum Entwässern in der Eindampfanlage benötigte Energie von dem Blockheizkraftwerk zur Verfügung gestellt wird.
Abfallbehandlungsanlage nach Anspruch 9, wobei die Eindampfanlage eine zweistufige Vakuumverdampfer-Anlage ist, in der die Dekanter-Flüssigkeit im Umlauf geführt und dabei zum Verdampfer-Konzentrat gewandelt wird.
Abfallbehandlungsanlage nach Anspruch 10, wobei eine regelbare Konzentratpumpe am Auslass der Eindampfanlage vorgesehen ist, mittels derer ein Teilstrom aus dem umlaufenden Konzentrat zur Endlagerung entnehmbar ist.
Abfallbehandlungsanlage nach Anspruch 11, wobei die Menge des entnommenen Teilstroms in Abhängigkeit von dem Trockensubstanz-Anteil in dem umlaufenden Verdampfer-Konzentrat so einstellbar ist, dass der Trockensubstanzgehalt des umlaufenden Verdampfer-Konzentrats einen Wert in einem vorgebbaren Wertebereich einnimmt.
Abfallbehandlungsanlage nach Anspruch 12, wobei der Trockensubstanzgehalt des umlaufenden Verdampfer-Konzentrats auf einem Wert zwischen 20% und 50% und bevorzugt zwischen 25% und 30%, liegt.
Abfallbehandlungsanlage nach Anspruch 13, wobei aus der Rückkühlleistung des Rückkühlwerks ein Schätzwert für den Trockensubstanzgehalt gebildet und dieser als Ist-Wert für die Regelung der Konzentrat-Pumpe verwendet ist.
Abfallbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei im Anschluss an das Rückkühlwerk eine Umkehrosmose-Anlage zur weitergehenden Reinigung des Destillats vorhanden ist.
Abfallbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei eine Rückführung des Destillats vom Ausfluss aus dem Rückkühlwerk als Prozesswasser in den Fermenter vorgesehen ist.
Verwendung einer Dekanterzentrifuge mit einer nachgeschalteten Eindampfanlage zur Entwässerung von Gärresten in einer Biogasanlage zur Aufbereitung von organisch hoch belasteten Abfällen.