DE102008060140B4

DE102008060140B4 - Biertreberhydrolyseverfahren

Info

Publication number: DE102008060140B4
Application number: DE102008060140.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Pesta Gunther De
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: DE102008060140A1

Abstract

Biertreberhydrolyseverfahren, bei dem• Biertreber mit Brauereiabwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolysestufe hydrolysiert werden, wobei der Überschussschlamm dem Behälter aus einem Vorversäuerungstank oder einem Misch- und Ausgleichbecken zugeführt wird,• eine in Abhängigkeit von der Verweilzeit definierte Menge aus dem Behälter abgezogen und einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird,• die abgetrennten Feststoffe einer Feststoffaufschlussstufe zugeführt werden, wobei unter Zugabe von Lauge und Temperierung auf 60 °C ein Feststoffaufschluss ermöglicht wird,• anschließend die Mischung einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird,• die abgetrennten Feststoffe in einer zweiten Feststoffhydrolysestufe hydrolysiert werden,• anschließend eine in Abhängigkeit von der Verweilzeit definierte Menge der Mischung aus der zweiten Feststoffhydrolysestufe einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird,• die bei der Fest-Flüssig-Trennung anfallende flüssige Phase einer dritten Hydrolysestufe zugeführt wird und• die Reststoffe aus der dritten Hydrolysestufe dem Vorversäuerungstank oder dem Misch- und Ausgleichsbecken zugegeben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Biertreberhydrolyseverfahren, bei dem Biertreber mit Abwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolysestufe 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.
Die AT 404 253 B betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur thermischen Verwertung von nassen Biertrebern, wobei die nassen Biertreber in einer ersten Trocknungsstufe mechanisch vorgetrocknet, in einer weiteren Trocknungsstufe mittels eines im Energieverbund der Brauerei anfallenden Rauchgases thermisch getrocknet und schließlich durch Verbrennen oder Vergasen thermisch verwertet werden.
In der DE 28 03 754 A1 wird ein Verfahren zur Verwertung von feuchten Trebern aus der Brauerei und anderer Abfall- und Nebenprodukte der Nahrungsmittelindustrie und damit hergestellte Tierfuttermittel beschrieben. Die Treber werden zunächst mechanisch oder thermisch vorentwässert und anschließend mit vorbehandelter Hefe oder anderen in der Brauerei anfallenden organischen Abfallstoffen angereichert sowie mit einem mineralischen Korrigens, das im Wesentlichen Phosphor, Kalzium und Spurenelemente enthält, und mit einem für das Silieren geeigneten Konservierungsstoff vermischt.
In der DE 40 00 834 C2 ist ein Verfahren für die biologische Behandlung von Brauereiabwässern einschließlich dem Treber beschrieben. Dieses Verfahren umfasst eine mehrstufige Biertreberhydrolyse mit nachfolgender Methanisierung.
Aus der DE 44 18 060 C2 sind ein Verfahren und eine Anlage zum Abbau organischer Abfälle bekannt, die z.B. in der Lebensmittelindustrie anfallen. Die organischen Abfälle werden mit Abwässern gleicher Art oder Wasser vermischt und einer anaeroben Behandlung unterzogen. Das Gemisch wird in einer ersten Behandlungsstufe einer mikrobiellen Hydrolyse unterzogen, wobei die gelösten Versäuerungsprodukte einer Methanisierungsstufe zugeführt werden. Die abgetrennten unlöslichen Inhaltsstoffe werden in einer zweiten Behandlungsstufe in einer chemischen Hydrolyse mit Natronlauge behandelt, wobei die in der zweiten Behandlungsstufe aufgelösten Inhaltsstoffe wieder der ersten Behandlungsstufe zugeführt werden. Als organische Abfälle sind auch Biertreber einsetzbar.
Die DE 43 08 921 A1 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von Bioabfällen oder dergleichen. Die Abfälle werden mit einer Flüssigkeit angemaischt und die Rohsuspension wird in einer Hydrolysestufe enzymatisch weitgehend aufgeschlossen. Die hier entnommene Suspension wird dann in einer Fest-Flüssig-Trennstufe in einen Flüssigstrom und einen Feststoffstrom aufgetrennt. Der Flüssigstrom wird weiter einem anaeroben biologischen Abbau in einem Bioreaktor unterzogen. Zumindest ein Teil des Feststoffstromes wird in einer chemisch-physikalischen Hydrolysestufe zumindest teilweise aufgeschlossen und die in der chemisch-physikalischen Hydrolysestufe entnommene Suspension wird mit der Rohsuspension vermischt.
Die EP 0 169 068 A2 betrifft die Verwertung von Biertrebern und Abfällen aus einem Mälzprozess aus der Brauindustrie in vergärbare Produkte. Die Abfälle werden bei erhöhten Temperaturen hydrolysiert und anschließend werden Hydrolysat und Feststoffe getrennt. Die Hydrolyse kann dabei unter sauren oder alkalischen Bedingungen ablaufen.
Der Erfindung liegt davon ausgehend 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 Biertreber mit Abwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolysestufe hydrolysiert wird. 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 einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt und die abgetrennten Feststoffe werden einer zweiten Feststoffhydrolysestufe zugeführt. Anschließend wird die Mischung aus der zweiten Feststoffhydrolysestufe einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt und die bei der Fest-Flüssig-Trennung anfallende flüssige Phase wird 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 anlagentechnischem Aufwand durchzuführen und sie können zu einer Verwertung sämtlicher Bestandteile der Biertreber führen.
Vorteilhaft ist es, wenn der ersten Feststoffhydrolysestufe eine 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.
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 bei 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 Kühltrub, zuzuführen. Dadurch können auch diese Reststoffe dem Biertreberhydrolyseverfahren zugeführt werden und sinnvoll verwertet werden.
Eine optimale Verfahrensführung ist dadurch zu erzielen, dass die Reststoffe aus der dritten Hydrolysestufe einem Vorversäuerungstank oder einem Misch- und Ausgleichsbecken zugegeben werden.
Zur Erzeugung von Biogas wird vorgeschlagen, dass die Flüssigphase aus dem Vorversäuerungstank oder dem Misch- und Ausgleichsbecken einem Methanreaktor zugegeben wird.
Die Feststoffe aus der zweiten Feststoffhydrolysestufe werden nach der Fest-Flüssig-Trennung 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 das erfindungsgemäße 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.

Das Biertreberhydrolyseverfahren 1 beginnt in einer ersten Feststoffhydrolysestufe 2, für die Feststoff 3 mit Abwasser 4 vermischt wird. Als Feststoff 3 werden bei der Bierherstellung anfallende Treber verwendet und als Abwasser 4 werden Brauereiabwässer genutzt. Außerdem wird der ersten Feststoffhydrolysestufe 2 Überschussschlamm 5 aus der Abwasserbehandlung beigemengt.
Während der ersten Feststoffhydrolyse wird der Feststoff 3 in einer wässrigen Lösung bei einer definierten Verweilzeit hydrolysiert. In der Figur sind daher als Zuläufe zur ersten Feststoffhydrolysestufe 2 Feststoff 3, Abwasser 4, Überschussschlamm 5 und eine Zugabe von Enzymen und/oder Spurenelementen 6 eingezeichnet.
Für den Start des Verfahrens ist in der ersten Feststoffhydrolysestufe 2 eine Starterkultur 7 vorgelegt. Die Zugabe von Enzymen oder Spurenelementen erfolgt vorzugsweise in wässriger Form.
Aus der ersten Feststoffhydrolysestufe 2 führt eine Leitung 8 heraus, über die je nach Verweilzeit eine definierte Menge aus der ersten Feststoffhydrolysestufe 2 in eine Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 geleitet wird. Die Fest-Flüssig-Trennung kann dabei mittels Zentrifugen, Trommelsieben, Dekantern oder ähnlichen zur Trennung der festen und flüssigen Anteile geeigneten Anlagen erfolgen. Die Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 ist dabei so auszulegen, dass je nach verwendeter nachfolgender Methanstufe die Partikelgrößen in der Flüssigphase die für die jeweilige Methanstufe maximal zulässigen Größen nicht überschreiten.
In der Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 abgetrennte Feststoffe 10 werden anschließend einer Feststoffaufschlussstufe 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 können Überschussschlamm 5 und Abwasser 4 direkt zugeführt werden.
Nach Beendigung des Feststoffsaufschlusses wird der gesamte Reaktorinhalt wiederum der Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 zugeführt. Ein dabei anfallender fester Anteil 13 wird einer zweiten Feststoffhydrolysestufe 14 zugeführt.
Auch der zweiten Feststoffhydrolysestufe 14 können Abwasser 4, Überschussschlamm 5 und Enzyme und/oder Spurenelemente 15 zugegeben werden.
Je nach Verweilzeit in der zweiten Feststoffhydrolysestufe 14 wird eine definierte Menge des Reaktorinhalts wiederum der Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 zugeführt. Ein nach der Fest-Flüssig-Trennung anfallender flüssiger Anteil 16 wird zusammen mit den zuvor in der Stufe zur Fest-Flüssig-Trennung 9 angefallenen flüssigen Anteilen einer dritten Hydrolysestufe 17 zugeführt.
In der 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 in das Verfahren eingebracht werden. Auch der dritten Hydrolysestufe 17 können Enzyme und/oder Spurenelemente oder weitere Additive 19 zur Beschleunigung des Verfahrens beigegeben werden.
Nach der dritten Hydrolysestufe 17 gelangen Reststoffe 43 in einen Vorversäuerungstank 20 oder ein Misch- und Ausgleichsbecken 20. Dem Vorversäuerungstank 20 kann auch Abwasser 4 zugegeben werden und aus dem Vorversäuerungstank beziehungsweise dem Misch- und Ausgleichsbecken 20 wird Überschussschlamm 5 in das Verfahren zurückgeführt und eine Flüssigphase 21 einem Methanreaktor 22 zugegeben.
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. Weitere Stoffe aus dem Methanreaktor 22 gelangen über eine aerobe Nachbehandlung 27 in eine Wasseraufbereitung 28 sowie in eine Schlammaufbereitung 29.
Nach der Fest-Flüssig-Trennung anfallende Feststoffe 30 aus der zweiten Feststoffhydrolysestufe 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 der Feststoffaufschlussstufe 11 fallen Gase 41 an, die vorzugsweise gesammelt und einem Biofilter 42 zugeführt werden.

Claims

Biertreberhydrolyseverfahren, bei dem • Biertreber mit Brauereiabwasser und Überschussschlamm in einem Behälter vermischt und in einer ersten Feststoffhydrolysestufe hydrolysiert werden, wobei der Überschussschlamm dem Behälter aus einem Vorversäuerungstank oder einem Misch- und Ausgleichbecken zugeführt wird, • eine in Abhängigkeit von der Verweilzeit definierte Menge aus dem Behälter abgezogen und einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird, • die abgetrennten Feststoffe einer Feststoffaufschlussstufe zugeführt werden, wobei unter Zugabe von Lauge und Temperierung auf 60 °C ein Feststoffaufschluss ermöglicht wird, • anschließend die Mischung einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird, • die abgetrennten Feststoffe in einer zweiten Feststoffhydrolysestufe hydrolysiert werden, • anschließend eine in Abhängigkeit von der Verweilzeit definierte Menge der Mischung aus der zweiten Feststoffhydrolysestufe einer Fest-Flüssig-Trennung zugeführt wird, • die bei der Fest-Flüssig-Trennung anfallende flüssige Phase einer dritten Hydrolysestufe zugeführt wird und • die Reststoffe aus der dritten Hydrolysestufe dem Vorversäuerungstank oder dem Misch- und Ausgleichsbecken zugegeben werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Feststoffhydrolysestufe 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 als Lauge Abfalllauge aus einer Flaschenreinigungsanlage oder einer Tankreinigungsanlage verwendet wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Feststoffhydrolysestufen Enzyme zugegeben werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Feststoffhydrolysestufen eine Spurenelementmischung zugegeben wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritten Hydrolysestufe pastöse organische Brauereireststoffe zugeführt werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den pastösen organischen Brauereireststoffen um Überschuss- und Gelägerhefe sowie Heiß- und Kühltrub handelt.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigphase aus dem Vorversäuerungstank oder dem Misch- und Ausgleichsbecken einem Methanreaktor zugegeben wird.
Biertreberhydrolyseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe aus der zweiten Feststoffhydrolysestufe nach der Fest-Flüssig-Trennung einer Feststoffentwässerung und - trocknung zugeführt werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten Feststoffe pelletiert oder kompaktiert werden.
Biertreberhydrolyseverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten Feststoffe einer Verbrennung zugeführt werden.