DE102008060140A1

DE102008060140A1 - Biertreberhydrolyseverfahren

Info

Publication number: DE102008060140A1
Application number: DE102008060140A
Authority: DE
Inventors: Gunther Pesta
Original assignee: Individual
Current assignee: Pesta Gunther De
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: DE102008060140B4

Abstract

Um insbesondere Feststoffe aus Brauereien zu verwerten wird vorgeschlagen, dass in einem Biertreber Hydrolyseverfahren mittels drei Hydrolysestufen und einem Feststoffaufschluss eine Fest-Flüssig-Trennung durchgeführt wird, die zu leicht weiterverarbeitbaren Produkten führt. Die dabei ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Biertreberhydrolyseverfahren, bei dem die Biertreber mit Abwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolyse hydrolysiert werden.
Biertreber werden bis heute noch in größerem Umfang an landwirtschaftliche Betriebe zur Verfütterung abgegeben. Es gibt jedoch viele Brauereien, bei denen diese Verwertung aus logistischen Gründen ausscheidet oder der Anfall an Biertreber für die umliegende Landwirtschaft zu hoch ist.
Es wurden daher unterschiedliche Verfahren vorgeschlagen, die eine Verwertung der Biertreber direkt in der Brauerei ermöglichen. Eine Zugabe zum Abwasser würde zu einer extrem hohen BSB-Fracht führen und viele Bestandteile, wie der Biertreber sind biologisch schwer abbaubar.
Ein Abpressen und Verbrennen der Biertreber führt zu einem extrem hohen Energieaufwand. Daher wurde eine Biertreberhydrolyse vorgeschlagen, die jedoch unter Praxisbedienungen schwer beherrschbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Biertreberhydrolyseverfahren vorzuschlagen, das für den praktischen Einsatz geeignet ist und eine hohe Durchsatzrate ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einem Biertreberhydrolyseverfahren gelöst, bei dem die Biertreber mit Abwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolyse hydrolysiert werden. Eine bestimmte Menge wird aus dem Behälter abgezogen und einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt. Den abgetrennten Feststoffen wird für einen Feststoffaufschluss Lauge zugegeben und die Mischung wird temperiert gehalten. Anschließend wird die Mischung aus dem Feststoffaufschluss einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt und den abgetrennten Feststoffen wird in einer zweiten Feststoffhydrolyse Lauge zugegeben und die Mischung wird temperiert gehalten. Anschließend wird die Mischung aus der zweiten Feststoffhydrolyse einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt und die bei der Fest-Flüssig-Trennung anfallende flüssige Phase wird getrennt einer dritten Hydrolysestufe zugeführt.
Das Zusammenwirken einer ersten Feststoffhydrolyse, einem darauf folgenden Feststoffaufschluss und einer zweiten Feststoffhydrolyse mit einer dazwischen geschalteten Fest-Flüssig-Trennung führt zu einem optimalen Biertreberhydrolyseergebnis. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die entstehenden Feststoffe zu pelletieren oder zu verbrennen und die anfallende flüssige Phase beispielsweise in einem Methanreaktor weiter reagieren zu lassen. Die beschriebenen Verfahrensschritte sind mit begrenztem anlagentechnischen Aufwand durchzuführen und sie können zu einer Verwertung sämtlicher Bestandteile der Biertreber führen.
Vorteilhaft ist es, wenn der ersten Feststoffhydrolyse einer Starterkultur zugegeben wird. Als Starterkultur eignen sich unterschiedliche Mikroorganismen oder Mikroorganismengemische, die unter den jeweiligen Bedingungen für eine Biertreberhydrolyse sorgen können. Derartige Starterkulturen werden in der Regel aus parallelen Anlagen übernommen oder in Kleinanlagen gezüchtet.
Die Fest-Flüssig-Trennung kann mittels Zentrifugen, Trommelsieben oder Dekantern durchgeführt werden. Je nach Verfahrensführung können auch ähnliche zur Trennung der festen und flüssigen Anteile geeignete Anlagen Verwendung finden.
In den Feststoffhydrolysestufen können Temperaturen um etwa 60°C eingestellt werden. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn in den Feststoffhydrolysestufen eine Temperatur zwischen 35°C und 38°C eingestellt wird. Es ist jedoch auch möglich nur eine der Feststoffhydrolysestufen auf einer mesophilen Temperatur zu betreiben.
Insbesondere für den Feststoffaufschluss wird vorgeschlagen, dass als Lauge Abfalllauge aus einer Flaschenreinigungsanlage oder einer Tankreinigungsanlage verwendet wird. Dadurch können im Betrieb anfallende Laugenreste sinnvoll weiterverwendet werden.
Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten schlagen vor, dass in der Feststoffhydrolyse Enzyme und/oder Spurenelementmischungen zugegeben werden.
Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, in der dritten Hydrolysestufe pastöse organische Brauereireststoffe, insbesondere Überschuss- und Gelägerhefe sowie Heiß- und Kühltrab, zuzuführen. Dadurch können auch diese Reststoffe dem Biertreberhydrolyseverfahren zugeführt werden und sinnvoll verwertet werden.
Eine optimale Verfahrensführung ist dadurch zu erzielen, dass die Stoffe aus der dritten Hydrolysestufe einem Vorversäuerungstank oder einem Misch- und Ausgleichsbecken zugegeben werden.
Zur Erzeugung von Biogas wird vorgeschlagen, dass die flüssigen Stoffe nach der dritten Hydrolysestufe einem Methanreaktor zugegeben werden.
Die nach der Fest-Flüssig-Trennung abgetrennten Feststoffe werden vorzugsweise einer Feststoffentwässerung und Trocknung zugeführt. Hierbei können die Feststoffe pelletiert oder kompaktiert werden, um sie zwischenzulagen, zu transportieren oder zu verbrennen. Alternativ können die Feststoffe auch direkt nach der Feststoffentwässerung und -trocknung einer Verbrennung zugeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren ist in der Figur dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.
Es zeigt die
Figur ein schematisches Verfahrensschema für die Biertreberhydrolyse und sich an die Hydrolyse anschließende Verfahrensschritte.
Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in einem rechteckigen Kasten 1 dargestellt. Hierin beginnt das Verfahren mit der ersten Feststoffhydrolyse 2, für die Feststoff 3 mit Abwasser 4 vermischt werden. Als Feststoffe werden bei der Bierherstellung anfallende Treber verwendet und als Abwässer 4 werden Brauereiabwässer genutzt. Außerdem werden Überschussschlamm 5 aus der Abwasserbehandlung der ersten Feststoffhydrolyse beigemengt.
Während der Feststoffhydrolyse 2 werden die Reststoffe in einer wässrigen Lösung bei einer definierten Verweilzeit hydrolysiert. In der Zeichnung sind daher als Zuläufe zur ersten Feststoffhydrolyse die Feststoffe 3, die Abwässer 4, der Überschussschlamm 5 und eine Zugabe von Enzymen und/oder Spurenelementen 6 eingezeichnet.
Für den Start des Verfahrens ist in der ersten Feststoffhydrolyse eine Starterkultur 7 vorgelegt. Die Zugabe von Enzymen oder Spurenelementen erfolgt vorzugsweise in wässriger Form.
Aus der ersten Feststoffhydrolyse 2 führt eine Leitung 8 heraus, über die je nach Verweilzeit eine definierte Menge aus der ersten Feststoffhydrolyse in eine Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 geleitet wird. Diese Fest-Flüssig-Trennung kann dabei mittels Zentrifugen, Trommelsieben, Dekan tern oder ähnlichen zur Trennung der festen und flüssigen Anteile geeigneten Anlagen erfolgen. Die Trennstufe ist dabei so auszulegen, dass je nach verwendeter nachfolgender Methanstufe die Partikelgrößen in der Flüssigphase die für die jeweilige Methanstufe maximal zulässige Partikelgrößen nicht überschreiten.
Die in der Fest-Flüssig-Trennung 9 abgetrennten Feststoffe 10 werden anschließend dem Feststoffaufschluss 11 zugeführt. Der Feststoffaufschluss wird dabei durch die Zugabe von Lauge 12 und eine Temperierung auf etwa 60°C ermöglicht. Als Lauge 12 wird dabei Abfalllauge aus der betriebsinternen Flaschenreinigungsmaschine und der CIP-Reinigung verwendet. Auch während des Feststoffaufschlusses 11 können Überschussschlamm 5 und Abwässer 4 dem Feststoffaufschluss direkt zugeführt werden.
Nach Beendigung des Feststoffsaufschlusses 11 wird der gesamte Reaktorinhalt wiederum der Fest-Flüssig-Trennung 9 zugeführt. Der dabei anfallende feste Anteil 13 wird der zweiten Feststoffhydrolyse 14 zugeführt.
Auch der zweiten Feststoffhydrolyse 14 können Abwässer 4, Überschussschlamm 5 und Enzyme und/oder Spurenelemente 15 zugegeben werden.
Je nach Verweilzeit in dieser zweiten Hydrolysestufe 14 wird eine definierte Menge des Reaktorinhalts wiederum der Fest-Flüssig-Trennung 9 zugeführt. Der dann nach der Fest-Flüssig-Trennung 9 anfallende flüssige Anteil 16 wird zusammen mit den zuvor in der Fest-Flüssig-Trennung 9 angefallenen flüssigen Anteilen einer dritten Hydrolysestufe 17 zugeführt.
In dieser dritten Hydrolysestufe 17 können pastöse organische Brauereireststoffe 18 wie Überschuss- und Gelägerhefe sowie Heiß- und Kühltrub zugegeben werden. Diese Stoffe können alternativ auch bereits beim Feststoffaufschluss 11 in das Verfahren eingebracht werden. Auch der dritten Hydrolysestufe können Enzyme und/oder Spurenelemente oder weitere Additive 19 zur Beschleunigung des Verfahrens beigegeben werden.
Nach der dritten Hydrolysestufe 17 gelangen die Reststoffe 19 in einen Vorversäuerungstank 20 oder ein Misch- und Ausgleichsbecken. Diesem Vorversäuerungstank 20 können auch Abwässer 4 zugegeben werden und aus dem Tank bzw. dem Becken 20 wird Überschussschlamm 5 in das Verfahren zurückgeführt und die Flüssigphase 21 einem Methanreaktor 22 zugegeben.
Das Methangas gelangt in eine Biogasaufbereitung 23, um entweder einem Fuhrpark 24 oder einer Biogasverbrennung 25 zugeführt zu werden. Die Biogasverbrennung 25 kann beispielsweise über ein Blockheizkraftwerk thermische und elektrische Energie 26 bereitstellen. Die weiteren Stoffe aus dem Methanreaktor 22 gelangen über eine aerobe Nachbehandlung 27 in die Wasseraufbereitung 28 sowie in eine Schlammaufbereitung 29.
Die in dem im Kasten 1 dargestellten Verfahren anfallenden Feststoffe 30 werden einer Feststoffentwässerung und Trocknung 31 zugeführt. Von dort können sie unter Zugabe weiterer Stoffe, wie beispielsweise Etiketten, Pappe, Papier und Polyethylen 32, einer Verbrennung 33 zugeführt werden.
Je nach Verfahrensführung kann nach der Feststoff-Trocknung 31 auch eine Pelletierung 34 der Verbrennung 33 vorgeschaltet sein. Auch bei der Pelletierung können Etiketten, Pappe, Papier und Polyethylen 35 beigegeben werden. Die Verbrennung 33 führt zu thermischer Energie 36, Rauchgasen 37 und Asche 38. Die Rauchgase 37 werden einer Rauchgasreinigung 39 zugeführt, um gereinigtes Rauchgas 40 zu erhalten.
In den Feststoffhydrolysestufen 2, 14 und 17 sowie dem Feststoffaufschluss 11 fallen Gase 41 an, die vorzugsweise gesammelt und einem Biofilter 42 zugeführt werden.

Claims

Biertreberhydrolyseverfahren, bei dem die Biertreber mit Abwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolyse hydrolysiert werden, eine bestimmte Menge aus dem Behälter abgezogen und einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird, den abgetrennten Feststoffen für einen Feststoffaufschluss Lauge zugegeben wird und die Mischung temperiert gehalten wird, anschließend die Mischung aus dem Feststoffaufschluss einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird, den abgetrennten Feststoffen in einer zweiten Feststoffhydrolyse Lauge zugegeben wird und die Mischung temperiert gehalten wird, anschließend die Mischung aus der zweiten Feststoffhydrolyse einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird und die bei der Fest-Flüssig-Trennung anfallende flüssige Phase getrennt einer dritten Hydrolysestufe zugeführt wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Feststoffhydrolyse eine Starterkultur zugegeben wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fest-Flüssig-Trennung mittels Zentrifugen, Trommelsieben oder Dekantern durchgeführt wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Feststoffhydrolysestufen eine Temperatur zwischen 35°C und 38°C eingestellt wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Feststoffaufschluss eine Temperatur von etwa 60°C eingestellt wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lauge Abfalllauge aus einer Flaschenreinigungsanlage oder einer Tankreinigungsanlage verwendet wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Feststoffhydrolyse Enzyme zugegeben werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Feststoffhydrolyse eine Spurenelementmischung zugegeben wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritten Hydrolysestufe pastöse organische Brauereireststoffe, insbesondere Überschuss und Gelägerhefe sowie Heiß- und Kühltrub, zugeführt wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe aus der dritten Hydrolysestufe einem Vorversäuerungstank oder einem Misch- und Ausgleichsbecken zugegeben werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe nach der dritten Hydrolysestufe einem Methanreaktor zugegeben werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe nach der Fest-Flüssig-Trennung einer Feststoffentwässerung und -trocknung zugeführt werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe pelletiert oder kompaktiert werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe nach einer Feststoffentwässerung und -trocknung einer Verbrennung zugeführt werden.