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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufbereitung von biologisch abbaubaren Materialien, insbesondere Mist, durch Entzug von Ammonium aus dem biologisch abbaubaren Material.
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Hohe Ammoniumkonzentrationen in für Biogasanlagen bestimmten, biologisch abbaubaren Materialien führen bei der Biogasproduktion zu einer Hemmung des Prozesses, da bei pH-Werten größer 8 aus dem Ammonium zellgiftiges Ammoniak gebildet wird. Um auch stark ammoniumhaltiges, biologisch abbaubares Material, wie beispielsweise Mist, insbesondere Geflügelmist, Pferdemist, Schafmist, Rinder- oder Schweinegülle, als Ersatz für Maissilage oder andere Getreidesorten in Biogasanlagen einsetzen zu können, wird dieses Material häufig verdünnt oder mit stickstoffarmen Kosubstraten vermischt. Aufgrund der hohen Ammoniumkonzentrationen können biologisch abbaubare Materialien, wie beispielsweise Mist, aber nur begrenzt in Biogasanlagen, insbesondere NawaRo-Biogasanlagen, genutzt werden. Die zunehmende Anzahl von Biogasanlagen, insbesondere NawaRo-Biogasanlagen, bedingt jedoch in zunehmendem Maße großflächige Monokulturen, insbesondere mit Mais, die lediglich für die Biogasproduktion benötigt werden und für andere Verwendungen der Flächen, beispielsweise Lebensmittelproduktion, nicht mehr verfügbar sind.
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Ein Ziel der Erfindung ist es daher auch andere biologisch abbaubare Materialien, insbesondere Mist, in größerem Umfang in Biogasanlagen einsetzen zu können und Maissilage oder anderes Getreide zu ersetzen.
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Dieses Ziel kann verfahrensmäßig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 erreicht werden.
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Das Verfahren zum Entzug von Ammonium aus biologisch abbaubaren Materialien, insbesondere Mist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die biologisch abbaubaren Materialien zerkleinert werden, dass die zerkleinerten Materialien zusammen mit Branntkalk in einem Aufbereiter gemischt werden, wobei durch den zugegebenen Branntkalk Ammonium als Ammoniak aus den Materialien ausgetrieben wird, dass sich das ausgetriebene Ammoniak in dem Aufbereiter in einem Gasgemisch anreichert, dass das mit Ammoniak angereicherte Gasgemisch aus dem Aufbereiter abgezogen und einer Aufreinigung zugeführt wird, bei der das Ammoniak aus dem Gasgemisch mit einer Waschflüssigkeit ausgewaschen wird, wobei anfallende Ammoniumverbindungen getrennt gesammelt werden, und dass das dann ammoniumarme, biologisch abbaubare Material getrennt von dem Gasgemisch aus dem Aufbereiter entnommen wird und einer weiteren Verwendung zugeführt wird.
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Eine weitere Verwendung des aus dem Aufbereiter entnommenen, biologisch abbaubaren Materials kann darin bestehen, dieses einem Fermenter einer Biogasanlage zu zuführen, wobei das biologisch abbaubare Material nach der Behandlung nach dem vorgenannten Verfahren in der Biogasanlage wie beispielsweise Maissilage verstoffwechselt werden kann, ohne dass es zu einer Ammonium beziehungsweise Ammoniak bedingten Hemmung des Prozesses kommt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ammonium dabei in einem ersten Verfahrensschritt durch die Zugabe des Branntkalks oder alternativ auch Dolomiten-Branntkalks aus dem biologisch abbaubaren Material ausgetrieben, indem das Ammonium aufgrund des höheren pH-Werts des Calciumoxids als Ammoniak aus dem biologisch abbaubaren Material verdrängt wird. Das aus dem biologisch abbaubaren Material ausgetriebene Ammoniak bildet dann mit Luft innerhalb des Aufbereiters das Gasgemisch, welches in einem zweiten Verfahrensschritt der Aufreinigung zugeführt wird. Dabei wird dem biologisch abbaubaren Material in dem ersten Verfahrensschritt bevorzugt bis zu 70% des enthaltenen Ammoniums entzogen, insbesondere zwischen 70% und 90% des enthaltenen Ammoniums entzogen, so dass das aus dem Aufbereiter entnehmbare, biologisch abbaubare Material für einen Einsatz in einer Biogasanlage geeignet ist.
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Um dem biologisch abbaubaren Material bis zu 90% des in diesem enthaltenen Ammoniums zu entziehen, wird der erste Verfahrensschritt vorteilhafterweise bei Temperaturen über 45°C durchgeführt. Weiterhin werden Temperaturen zwischen 45°C und 100°C bevorzugt, um den ersten Verfahrensschritt bei atmosphärischem Druck durchführen zu können. Hierzu kann dem ersten Verfahrensschritt externe Wärme zugeführt werden, so dass eine vorbestimmte Temperatur gewährleistet ist. Die Durchführung des ersten Verfahrensschrittes bei höheren Temperaturen ermöglicht zudem eine Hygienisierung und Trocknung des biologisch, abbaubaren Materials. Eine solche Hygienisierung kann insbesondere bei Mist als biologisch abbaubarem Material erforderlich sein, um diesen einer weiteren Verwendung in beispielsweise Biogasanlagen zuführen zu dürfen.
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Zudem sollten Branntkalk und biologisch abbaubares Material beziehungsweise in dem biologisch abbaubaren Material enthaltenes Ammonium in weiterer Ausgestaltung in möglichst exakt aufeinander abgestimmten Mengen zugeführt werden, um eine entsprechend hohe Ausbeute von bis zu 90% zu erreichen. Eine möglichst hohe Ausbeute bei möglichst geringen Mengen Branntkalk wird dabei erreicht, wenn zu dem biologisch abbaubaren Material bis zu 15% Branntkalk zugegeben werden, insbesondere zwischen 5% und 10% Branntkalk zugegeben werden.
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Das dem zweiten Verfahrensschritt zugeführte Gasgemisch besteht bevorzugt aus Luft und Ammoniak. Dieses wird gemäß einer Weiterbildung in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei das aufgereinigte Gasgemisch in den Aufbereiter zurückgeleitet wird und erneut mit Ammoniak angereichert wird. Durch den geschlossenen Kreislauf ist auf einfache Weise erreicht, dass keine Emissionen entstehen, die in die Umwelt gelangen könnten. Das aufgereinigte Gasgemisch enthält dabei nur wenig bis kein Ammonium beziehungsweise Ammoniak.
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Die Aufreinigung des Gasgemisches im zweiten Verfahrensschritt kann besonders effektiv im Gegenstrom erfolgen, wobei die Waschflüssigkeit entgegengesetzt zu dem Gasgemisch strömt. Eine besonders geeignete Waschflüssigkeit ist ein Wasser-Schwefelsäure-Gemisch. Als Ammoniumverbindung fällt dann Ammoniumsulfat an. Das Wasser-Schwefelsäure-Gemisch weist in der Aufreinigung bevorzugt einen pH-Wert zwischen 3 und 6 auf. In weiterer Ausgestaltung erfolgt die Aufreinigung des Gasgemisches in einer Waschkolonne, in welcher das Gasgemisch aufwärts strömt und die Waschflüssigkeit von oben nach unten entgegen strömt, so dass aufgereinigtes Gasgemisch an einem oberen Ende der Waschkolonne abführbar ist und anfallende Ammoniumverbindungen an einem unteren Ende der Waschkolonne entnehmbar sind. Innerhalb der Waschkolonne kann ein besserer Austausch zwischen Waschflüssigkeit und Gasgemisch zudem dadurch erreichbar sein, dass sowohl das Gasgemisch als auch die Waschflüssigkeit über Füllkörper strömen. Die bei der Aufreinigung anfallende Ammoniumverbindung, insbesondere Ammoniumsulfat, kann getrennt gesammelt werden und für andere Zwecke verwendet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens werden mehrere Aufbereiter batchweise betrieben, das heißt, dass ein Aufbereiter nacheinander zuerst mit ammoniumhaltigem, biologisch abbaubarem Material und Branntkalk in einem vorbestimmten Mengenverhältnis befüllt wird, dann das Ammonium ausgetrieben wird und als Ammoniak in dem Gasgemisch der Aufreinigung zugeführt wird und nach dem Austreiben des Ammoniums das ammoniumarme, biologisch abbaubare Material aus dem Aufbereiter entnommen und einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Während in einem Aufbereiter das Ammonium ausgetrieben wird, werden dementsprechend ein oder mehrere andere Aufbereiter mit biologisch abbaubaren Material und Branntkalk befüllt oder es wird ammoniumarmes, biologisch abbaubares Material aus diesen entnommen, so dass eine besonders gute Auslastung, insbesondere auch der Waschkolonne, erreichbar ist. Die Aufreinigung des Gasgemisches kann so in einem Dauerbetrieb kontinuierlich erfolgen, während das Austreiben des Ammoniums batchweise erfolgt.
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Das erzeugte Ammoniumsulfat kann als Stickstoffdänger vermarktet werden und somit Mineraldänger direkt ersetzen.
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Weiter betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Entzug von Ammonium aus biologisch abbaubaren Materialien, insbesondere Mist, insbesondere nach dem vorgenannten Verfahren. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch wenigstens einen vorgeschalteten Vorzerkleinerer, in dem die biologisch abbaubaren Materialien aufgeschlossen und zerkleinert werden können, wenigstens einen Aufbereiter, welcher einen geschlossenen Behälter mit einem Mischwerk zur Aufnahme des zerkleinerten Materials aus dem Vorzerkleinerer aufweist und über eine geeignete Zuführeinrichtung mit dem vorgeschalteten Vorzerkleinerer derart verbunden ist, dass das zerkleinerte, biologisch abbaubare Material dem Aufbereiter zugeführt werden kann, eine Zugabeeinrichtung für Branntkalk in den geschlossenen Behälter des Aufbereiters, eine Entnahmeeinrichtung für ammoniumarmes, biologisch abbaubares Material aus dem Aufbereiter, und wenigstens eine an den Aufbereiter anschließende Aufreinigungseinrichtung für aus dem geschlossenen Behälter abführbares, mit Ammonium beziehungsweise Ammoniak angereichertes Gasgemisch, umfassend wenigstens eine Waschkolonne mit wenigstens einem Zulauf und wenigstens einem Ablauf für das aufzureinigende Gasgemisch und wenigstens einem Zulauf für eine Waschflüssigkeit, die geeignet ist das Ammoniak aus dem Gasgemisch auszuwaschen. Mit der zweistufigen Vorrichtung kann auf einfache Weise aus biologisch abbaubaren Ausgangsmaterial, wie insbesondere Geflügelmist oder Pferdemist aber auch Schweine- oder Rindergülle Ammonium entzogen werden, so dass entsprechend behandeltes Material einer Verwertung in einer Biogasanlage zugeführt werden kann ohne dass eine Hemmung des Abbauprozesses in einem Fermenter der Biogasanlage eintritt.
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Um eine möglichst hohe Ausbeute beim Entzug des Ammoniums aus dem biologisch abbaubaren Material zu erreichen, wird neben einer gezielten Zudosierung von Branntkalk und biologisch abbaubarem Material in den geschlossenen Behälter des Aufbereiters auch eine vorbestimmte Prozesswärme innerhalb des geschlossenen Behälters benötigt. Dem geschlossenen Behälter des Aufbereiters kann daher eine Heizeinrichtung zugeordnet sein, mit der innerhalb des geschlossenen Behälters Temperaturen von über 45°C, insbesondere zwischen 45°C und 100°C, gewährleistet werden können. Das Austreiben des Ammoniums aus dem biologisch abbaubaren Material kann so drucklos bei atmosphärischem Druck erfolgen. Um das Ammonium bei höheren Temperaturen austreiben zu können, kann als geschlossener Behälter ein Druckbehälter vorgesehen sein. Eine gute Durchmischung des biologisch abbaubaren Materials mit dem Branntkalk in dem geschlossenen Behälter kann durch das Mischwerk innerhalb des Behälters erreicht werden.
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Indem das Ammonium bei hohen Temperaturen, das heißt insbesondere über 70°C, ausgetrieben wird, lässt sich das biologisch abbaubare Material auch hygienisieren, so dass gegebenenfalls gesetzliche Vorgaben bei weiterer Verwendung des Materials eingehalten werden. Eine entsprechende Hygienisierung kann dann mit der Vorrichtung auch mit Gärsubstraten aus einer Biogasanlage durchgeführt werden, um diese beispielsweise auf landwirtschaftliche Nutzflächen ausbringen zu können.
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Gemäß einer Weiterbildung ist zwischen dem Aufbereiter und der Aufreinigungseinrichtung ein geschlossener Kreislauf für das Gasgemisch ausgebildet. Durch den geschlossenen Kreislauf werden mit Vorteil keine Emissionen, insbesondere Ammonium- beziehungsweise Ammoniak-Emissionen, an die Umwelt abgegeben. Der Kreislauf für das Gasgemisch kann dabei in weiterer Ausgestaltung derart ausgebildet sein, dass dem Aufbereiter, insbesondere dem geschlossenen Behälter des Aufbereiters, oder Leitungen zwischen Aufbereiter und Aufreinigungseinrichtung Ventilatoren zugeordnet sind, durch die das mit Ammoniak angereicherte Gasgemisch in Richtung der Aufreinigungseinrichtung drückbar oder saugbar ist.
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Neben dem Gasgemisch kann nach einer anderen Weiterbildung auch die Waschflüssigkeit zumindest teilweise in einem Kreislauf, insbesondere einem zur Umgebung hin geschlossenen Kreislauf, geführt sein. Der Kreislauf für die Waschflüssigkeit weist dann eine Rückleitung mit wenigstens einer Pumpe auf, wobei an der Rückleitung lediglich Zuläufe für bei der Aufreinigung verbrauchte Stoffe vorzusehen sind. Diese verbrauchten Stoffe sind vor allem Wasser und Schwefelsäure. Dem Kreislauf der Waschflüssigkeit kann dabei wenigstens ein Lagerbehälter für Schwefelsäure zugeordnet sein, welcher mit dem Zulauf der Waschflüssigkeit in die Waschkolonne oder entsprechend der Rückleitung der Waschflüssigkeit gekoppelt ist.
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Innerhalb der Waschkolonne sind die Waschflüssigkeit und das Gasgemisch vorteilhafterweise im Gegenstrom geführt. Die Waschflüssigkeit strömt dabei in der im Wesentlichen senkrecht ausgerichteten Waschkolonne auf einfache Weise von oben nach unten, während das Gasgemisch an einem unteren Ende in die Waschkolonne eingeleitet wird und nach oben strömt. Um die Verweilzeit von Waschflüssigkeit und Gasgemisch innerhalb der Waschkolonne zu erhöhen und eine größere Austauschfläche zu schaffen, können zumindest in einem Teilbereich der Waschkolonne Füllkörper vorgesehen sein, die eine größere Oberfläche und damit eine größere Austauschfläche zwischen Gasgemisch und Waschflüssigkeit bewirken.
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Um ausgewaschenes Ammoniak auf einfache Weise auffangen und sammeln zu können, kann der Aufreinigungseinrichtung wenigstens ein Lagerbehälter für Ammoniumsulfat zugeordnet sein, welcher mit dem Sumpf der Waschkolonne flüssigkeitsleitend verbunden ist. Zwischen dem Sumpf der Waschkolonne und dem Lagerbehälter für Ammoniumssulfat kann dabei auch ein Abzweig zu der Rückleitung des Kreislaufs der Waschflüssigkeit vorgesehen sein, wobei sich in dem Sumpf der Waschkolonne ansammelndes Waschflüssigkeit-Ammoniumsulfat-Gemisch je nach Ammoniumsulfat-Gehalt entweder in die Rückleitung gepumpt werden kann oder in den Lagerbehälter für Ammoniumssulfat gepumpt werden kann. Insbesondere verzweigen sich die Rückleitung und die Ammoniumsulfatleitung an einer gemeinsamen Pumpe, die an den Sumpf der Waschkolonne angeschlossen ist. Für eine entsprechende Steuerung des Kreislaufs der Waschflüssigkeit sind dann die jeweils nötigen Pumpen, Messeinrichtungen, Absperr- und Regelventile vorzusehen.
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Sind mehrere Aufbereiter mit einer Aufreinigungseinrichtung gekoppelt, sind entsprechend mehr Leitungen, Pumpen, Absperr- und Regelventile, Ventilatoren und Messeinrichtungen vorzusehen, insbesondere in den Kreisläufen des Gasgemisches, um die Aufreinigungseinrichtung entweder mit dem einen Aufbereiter oder einem anderen Aufbereiter verschalten zu können. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Aufreinigungseinrichtung dabei mit mindestens zwei Aufbereitern verbunden, wobei die Aufbereiter im Batchbetrieb genutzt werden. Neben der Aufreinigungseinrichtung ist vor allem auch der Vorzerkleinerer dann mit den beiden, insbesondere allen Aufbereitern über eine entsprechende Zuführeinrichtung, insbesondere eine verzweigte Zuführeinrichtung, für das zerkleinerte Material zu verbinden.
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Einem Aufbereiter wird dabei aufeinanderfolgend zuerst eine bestimmte Menge biologisch abbaubares Material und eine bestimmte Menge Branntkalk zugeführt, dann erfolgt das Austreiben des Ammoniums innerhalb des geschlossenen Behälters, wobei während des Austreibens das Gasgemisch zu der Aufreinigungseinrichtung geleitet und ausgewaschen wird. Nach Beendigung des Austreibens des Ammoniums wird dann das ammoniumarme, biologisch abbaubare Material aus dem geschlossenen Behälter entnommen. Während das biologisch abbaubare Material aus dem geschlossenen Behälter des einen Aufbereiters entnommen, beziehungsweise zugeführt wird, wird in diesem Aufbereiter kein Ammonium ausgetrieben, so dass die Aufreinigungseinrichtung mit einem anderen Aufbereiter gekoppelt sein kann.
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Eine vorteilhafte Ausführung für die Zugabeeinrichtung für Branntkalk, die Entnahmeeinrichtung für ammoniumarmes, biologisch abbaubares Material oder die Zuführeinrichtung für das zerkleinerte Material stellen Schneckenförderer dar. Diese können auf einfache Weise zur Umgebung der Vorrichtung hin geschlossen ausgeführt sein und erlauben eine sehr genaue Dosierung der einzelnen Stoffe und Materialien, insbesondere in den geschlossenen Behälter des Aufbereiters.
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Eine vereinfachte Konstruktion des geschlossenen Behälters des Aufbereiters lässt sich dadurch erreichen, dass die Zugabeeinrichtung für Branntkalk und die Zuführeinrichtung für das zerkleinerte Material vor Eintritt des biologisch abbaubaren Materials und des Branntkalks in den geschlossenen Behälter des Aufbereiters zusammengeführt sind und Branntkalk sowie biologisch abbaubares Material zusammen über eine gemeinsame Eintrittsöffnung in den geschlossenen Behälter des Aufbereiters zugeführt werden können. An dem geschlossenen Behälter des Aufbereiters sind dann nur eine Entnahmeeinrichtung für das ammoniumarme, biologisch abbaubare Material und eine Eintrittsöffnung zum Zuführen des zu behandelnden, biologisch abbaubaren Materials vorzusehen. Eine weitere Eintrittsöffnung für zu zudosierenden Branntkalk entfällt vorteilhafterweise.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Gesamtansicht der Vorrichtung; und
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2: eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung mit Verfahrensschema.
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Aus der Gesamtansicht gemäß 1 ist die Anordnung von Vorzerkleinerer 1, Aufbereitern 2, 2' sowie Aufreinigungseinrichtung 3 zu entnehmen, die in Reihe hintereinander angeordnet sind. Der Vorzerkleinerer 1 ist durch einen offenen Behälter 4 gebildet, der mit einer vertikalen Schnecke 5 zum Zerkleinern und Mischen des biologisch abbaubaren Materials ausgestattet ist. Weiter weist der offene Behälter 4 eine Entleerungsöffnung 6 auf, über die das zerkleinerte Material zu einer Zuführeinrichtung 7 gelangen kann. Die Zuführeinrichtung 7 ist durch eine Förderschnecke gebildet und mit einem Aufnahmetrichter unterhalb der Entleerungsöffnung 6 angeordnet. Diese Zuführeinrichtung 7 ist zweiteilig aus einem ersten Schneckenabschnitt 7a und aus einem zweiten, an den ersten Schneckenabschnitt 7a anschließenden Schneckenabschnitt 7b aufgebaut. Die beiden Aufbereiter 2, 2' sind mit jeweils einer Eintrittsöffnung 8, 8' an den zweiten Schneckenabschnitt 7b an die Zuführeinrichtung 7 angebunden und mit dem Vorzerkleinerer 1 derart verbunden, dass das zerkleinerte Material entweder dem Aufbereiter 2 oder dem Aufbereiter 2' zuführbar ist. Der zweite Schneckenabschnitt 7b ist dazu horizontal angeordnet, während der erste Schneckenabschnitt 7a einen ansteigenden Förderabschnitt der Zuführeinrichtung 7 ausbildet. Zwischen den beiden Schneckenabschnitten 7a, 7b mündet eine Zugabeeinrichtung 9 für Branntkalk in die Zuführeinrichtung 7. Mit der Zugabeeinrichtung 9 kann auf einfache Weise Branntkalk in einem vorbestimmten Mengenverhältnis zu dem zerkleinerten Material zudosiert werden. Die Zugabeeinrichtung 9 umfasst einen Lagerbehälter 9' für Branntkalk und eine Förderschnecke 9'', wobei die Förderschnecke 9'' oberhalb der Zuführeinrichtung 7 endet, so dass Branntkalk an die Zuführeinrichtung 7 gefördert werden kann. Der Lagerbehälter 9' ist zwischen dem Vorzerkleinerer 1 und dem Aufbereiter 2 angeordnet.
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Die Aufbereiter 2, 2' umfassen jeweils einen geschlossenen Behälter 10, 10', in den die jeweilige Eintrittsöffnung 8, 8' einmündet, so dass das zerkleinerte Material von dem Vorzerkleinerer 1 in entweder den geschlossenen Behälter 10 des Aufbereiters 2 oder den geschlossenen Behälter 10' des Aufbereiters 2' förderbar ist. In den Behältern 10, 10' ist jeweils ein Mischwerk 11 angeordnet. Jedem geschlossenen Behälter 10, 10' der Aufbereiter 2, 2' ist weiterhin eine Heizeinrichtung 12, 12' zum Beheizen der geschlossenen Behälter 10, 10' zugeordnet. Zur Entnahme von ammoniumarmem, biologisch abbaubarem Material weisen die geschlossenen Behältern 10, 10' jeweils eine Austrageinrichtung 13, 13' auf. Den Austrageinrichtungen 13, 13' ist eine Abfördereinrichtung 14 zugeordnet. Die Abfördereinrichtung 14 ist wie die Zuführeinrichtung 7 zweiteilig aufgebaut, wobei ein erster Förderabschnitt 14a, horizontal ausgerichtet und derart unterhalb der Austrageinrichtungen 13, 13' angeordnet ist, dass aus den geschlossenen Behältern 10, 10' ausgetragenes, ammoniumarmes Material in den Förderabschnitt 14a gelangt, und ein zweiter Förderabschnitt 14b eine Steigung aufweist.
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Die Steigungen des Schneckenabschnittes 7a und des Förderabschnittes 14b ermöglichen dabei auf einfache Weise, insbesondere Schwerkraft bedingt, eine Aufnahme und Abgabe beziehungsweise Weitergabe des biologisch abbaubaren Materials mittels der Zuführeinrichtung 7 und der Abfördereinrichtung 14.
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Zwischen den Aufbereitern 2, 2' ist eine Waschkolonne 15 der Aufreinigungseinrichtung 3 angeordnet. Die Waschkolonne 15 ist senkrecht ausgerichtet und mit den geschlossenen Behältern 10, 10' über Zuleitungen 16, 16' und Ableitungen 17, 17' für ein Gasgemisch verbunden, welches über in den Zuleitungen 16, 16' angeordnete Ventilatoren 18, 18' an einem unteren Ende 15' der Waschkolonne 15 in diese drückbar ist und an einem oberen Ende 15'' der Waschkolonne 15 über die Ableitungen 17, 17' zurück in die geschlossenen Behälter 10, 10' führbar ist. In 1 ist an der Waschkolonne 15 weiterhin ein Anschluss 19 für eine Waschflüssigkeit vorgesehen und ein Lagerbehälter 20 für Ammoniumsulfat dargestellt, der mit dem unteren Ende 15' der Waschkolonne 15 verbunden ist.
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Wie die Aufbereiter 2, 2' und die Aufreinigungseinrichtung 3 miteinander gekoppelt sind, geht insbesondere aus 2 hervor, in der Strömungsrichtungen von unter anderem der Waschflüssigkeit und dem Gasgemisch mit Pfeilen verdeutlicht sind. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ergänzend zu der Darstellung in 1 sind in 2 auch eine Rückleitung 21 für die Waschflüssigkeit sowie eine Ammoniumsulfatleitung 22 zu dem Lagerbehälter 20 für Ammoniumsulfat dargestellt.
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Die Rückleitung 21 für die Waschflüssigkeit ist sowohl an dem oberen Ende 15'' als auch an dem unteren Ende 15' an die Waschkolonne 15 angeschlossen und ermöglicht über eine Pumpe 23 ein Zurückleiten der Waschflüssigkeit aus dem Sumpf am unteren Ende 15' der Waschkolonne 15 an das obere Ende 15'' der Waschkolonne 15. Die Pumpe 23 ermöglicht über die zusätzlich angeschlossene Ammoniumsulfatleitung 22 zudem ein Abführen von Ammoniumsulfat aus dem Sumpf der Waschkolonne 15 in den Lagerbehälter 20, wobei Ammoniumsulfat erst ab einer bestimmten Konzentration in der Waschflüssigkeit in den Lagerbehälter 20 geleitet wird. An die Rückleitung 21 ist weiterhin eine Schwefelsäureleitung 24 angeschlossen, über die Schwefelsäure aus einem Lagerbehälter 25 in die Waschflüssigkeit zudosierbar ist.
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Im Folgenden wird anhand von 2 das erfindungsgemäße Verfahren beim Betrieb der Vorrichtung erläutert. Das zerkleinerte Material wird zusammen mit dem zudosierten Branntkalk in dem geschlossenen Behälter 10 des Aufbereiters 2 oder dem geschlossenen Behälter 10' des Aufbereiters 2' bei einer Prozesstemperatur von wenigstens 45°C gemischt, wobei aufgrund des pH-Werts des Branntkalks Ammonium aus dem zerkleinerten Material ausgetrieben wird. Das Ammonium reichert sich dann in den geschlossenen Behältern 10, 10' als Ammoniak in einem Gasgemisch mit Luft an. Dieses Gasgemisch wird von den Ventilatoren 18 beziehungsweise 18' über die Zuleitungen 16 beziehungsweise 16' an das untere Ende 15' der Waschkolonne 15 gedrückt und in die Waschkolonne 15 eingeleitet. In der Waschkolonne 15 strömt das mit Ammoniak angereicherte Gasgemisch zum oberen Ende 15'' der Waschkolonne 15 und wird über die Ableitungen 17 beziehungsweise 17' zurück in die geschlossenen Behälter 10 beziehungsweise 10' geführt. In der Waschkolonne 15 wird eine Waschflüssigkeit, beispielsweise ein Wasser-Schwefelsäure-Gemisch, im Gegenstrom zu dem Gasgemisch von dem oberen Ende 15'' der Waschkolonne 15 zum unteren Ende 15' der Waschkolonne 15 geleitet. Das in dem Gasgemisch enthaltene Ammoniak wird dabei an Sulfat-Gruppen aus der Waschflüssigkeit gebunden und sammelt sich als Ammoniumsulfat im Sumpf der Waschkolonne 15 an deren unterem Ende 15'. Die Waschflüssigkeit wird dabei in der Rückleitung 21 solange im Kreis geführt bis eine vorbestimmte Konzentration an Ammoniumsulfat enthalten ist. Überschreitet die Konzentration an Ammoniumsulfat in der Waschflüssigkeit einen vorgegebenen Wert, wird das Ammoniumsulfat von der Pumpe 23 anstatt in die Rückleitung 21 in die Ammoniumsulfatleitung 22 gepumpt und dem Lagerbehälter 20 zugeführt. Je nach Schwefelsäuregehalt der Waschflüssigkeit wird Schwefelsäure über die Schwefelsäureleitung 24 nachdosiert. Entsprechend vorzusehende Sensoren und Messeinrichtungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Die Aufbereiter 2, 2' sind dabei derart mit der Aufreinigung 3 verschaltet, dass aus einem der geschlossenen Behälter 10, 10' mit Ammoniak angereichertes Gasgemisch in die Waschkolonne 15 geleitet wird, während der andere geschlossene Behälter 10, 10' be- oder entladen wird und für diese Zeit des Beladens oder Entladens von der Waschkolonne 15 abgeriegelt ist. Andererseits sind die Behälter 10, 10' solange zur restlichen Vorrichtung und Umgebung abgeriegelt wie Ammonium ausgetrieben wird.
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Das biologisch abbaubare Material wird nachdem das Ammonium ausgetrieben wurde über die Austrageinrichtungen 13 beziehungsweise 13' und die Abfördereinrichtung 14 einer weiteren Verwendung zugeführt. Die Steigung des Förderabschnitts 14b kann dementsprechend dazu dienen das ammoniumarme, biologisch abbaubare Material auf Halde zu lagern oder an einen Lkw oder dergleichen zu übergeben. Auch kann ein Zwischenlager einer Biogasanlage vorgesehen sein, aus dem dann direkt in den Fermenter einer Biogasanlage weitergefördert wird.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen beziehungsweise beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
