DE102019120642B4

DE102019120642B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von organischen Abfallstoffen

Info

Publication number: DE102019120642B4
Application number: DE102019120642.1A
Authority: DE
Inventors: Raphael Barth
Original assignee: 5 Haven Holding GmbH
Current assignee: Mastershred De GmbH
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2039-08-01
Also published as: DE102019120642A1; WO2021018838A1; EP4003619A1

Abstract

Verfahren zur Verwertung von organischen Abfallstoffen (1), insbesondere Essensresten und/oder Klärschlämmen, mit folgenden Verfahrensschritten:- Zuführen der Abfallstoffe (1) in eine Sortiereinrichtung (3),- Aussortieren von Fremdstoffen aus den Abfallstoffen (1) in der Sortiereinrichtung (3),- Zerkleinern der Abfallstoffe (1),- Pressen der Abfallstoffe (1), um deren Flüssigkeitsgehalt zu verringern,- Trocknen der gepressten Abfallstoffe (1) in einer UnterdruckAtmosphäre mittels einer Unterdruck-Trocknungseinrichtung (6),- Verbrennen zumindest eines Teils der getrockneten Abfallstoffe (1), wobei Wärme und elektrischer Strom erzeugt wird,- Nutzung zumindest eines Teils der bei der Verbrennung entstehenden Wärme für die Trocknung der Abfallstoffe (1), wobei:- die aus den Abfallstoffen (1) entnommenen flüssigen Bestandteile in einer Aufbereitungsanlage (9) aufbereitet werden,- die flüssigen Bestandteile in der Aufbereitungsanlage (9) in einen wasserhaltigen Anteil und einen öl- und/oder fetthaltigen Anteil separiert werden, wobei der wasserhaltige Anteil und der öl- und/oder fetthaltige Anteil separat weiterverarbeitet werden,- ein bei dem Trocknen der gepressten Abfallstoffe (1) entstehendes Gasgemisch abgesaugt und einer Gastrocknung und/oder - waschung unterzogen wird,- in der Gastrocknung und/oder -waschung aus dem Gasgemisch entnommene flüssige Bestandteile der Aufbereitungsanlage (9) zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung von organischen Abfallstoffen, insbesondere Essensresten und/oder Klärschlämmen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verwertung von organischen Abfallstoffen, insbesondere Essenresten und/oder Klärschlämmen.
Weltweit besteht bereits seit langem ein Problem, dass neben den von der Industrie erzeugten Abfällen private Haushalte, Beherbergungs- und Gaststättenbetriebe und ähnliche Einrichtungen sehr große Mengen an Abfall, insbesondere organischem Abfall, wie Essensreste, erzeugen, die letztendlich auf einer Mülldeponie oder dergleichen gesammelt werden.
Gleichzeitig steigt seit geraumer Zeit der Energiebedarf weltweit an. Durch den geplanten Ausstieg aus der Atomenergie wird dies noch weiter verschärft.
Aus der WO 2019/008094 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Haushaltsabfällen bekannt. Die Haushaltsabfälle werden dabei in einen Kunststoffanteil, einen im Wesentlichen aus zellulosehaltigem Material bestehenden organischen Anteil, einen Anteil aus unmittelbar wiederverwertbaren Materialien und einen restlichen Anteil aufgeteilt. Anschließend wird jeder der Anteile für sich einer Weiterbehandlung unterzogen.
Dieses Verfahren und die dafür verwendete Vorrichtung können die oben beschriebenen Probleme jedoch nur ansatzweise lösen.
Aus „Thermo-Mechanical Fractionation of Green Biomass“ von Marion Blanc und Patricia Arlabosse, in: Drying Technology, Taylor & Francis, 2013, 31 (4), pp. 462-469 ist die Verarbeitung von biologischen Abfällen mittels mechanischem Pressen und Erwärmen der Wände einer Vorrichtung, in der die Abfälle enthalten sind, bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwertung von organischen Abfallstoffen zu schaffen, mit dem die Abfallstoffe beseitigt und in für den Menschen nutzbare Energie umgewandelt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine vollständige Verwertung der organischen Abfallstoffe, wobei zusätzlich Energie in Form von elektrischem Strom und nutzbarer Wärme erzeugt wird. Dabei ist es vorteilhafterweise nicht erforderlich, Enzyme oder andere Füllstoffe zur Transformation einzusetzen.
Dabei wird durch das Aussortieren von Fremdstoffen aus den Abfallstoffen sichergestellt, dass den nachfolgenden Prozessschritten nur in denselben tatsächlich verwendbares Material zugeführt wird. Des Weiteren wird auf diese Weise verhindert, dass es zu Beschädigungen von Anlageteilen, insbesondere der für die Zerkleinerung vorgesehenen Komponenten, durch schädliche Fremdstoffe kommen kann.
Bei der nachfolgenden Zerkleinerung der Abfallstoffe wird bereits ein Teil der in denselben enthaltenen Flüssigkeit entfernt. Der entscheidendere Vorteil besteht jedoch darin, dass durch die kleinere Partikelgröße der Abfallstoffe und die sich dadurch ergebende Vergrößerung der Oberfläche derselben das nachfolgende Auspressen derselben wesentlich effektiver durchgeführt werden kann.
Durch die sich durch das Pressen der zerkleinerten Abfallstoffe ergebende Verringerung des Flüssigkeitsgehalts können die Abfallstoffe in den folgenden Schritten zudem einfacher und wirkungsvoller verwertet werden.
Dabei ergibt sich durch das Trocknen der gepressten Abfallstoffe eine weitere Verringerung des Flüssigkeitsgehalts und zugleich des Volumens derselben. Die Verwendung von Unterdruck verhindert zum einen ein unerwünschtes Entweichen von Abfallstoffen aus der Unterdruck-Trocknungseinrichtung und es ist auf diese Weise zum anderen möglich, niedrigere Temperaturen bei der Trocknung einzusetzen.
Anschließend wird zumindest ein Teil der getrockneten Abfallstoffe, vorzugsweise sämtliche getrockneten Abfallstoffe, verbrannt. Bei dieser Verbrennung werden die Abfallstoffe nicht nur vollständig beseitigt, sondern es werden auch Wärme und elektrischer Strom erzeugt, die für den erfindungsgemäßen Prozess im Kreislauf oder auch für andere Zwecke eingesetzt werden können. Vorteilhaft sind dabei die hohen Heizwerte der getrockneten Abfallstoffe, die durchaus mit denjenigen von Braunkohle zu vergleichen sind.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Nutzung zumindest eines Teils der bei der Verbrennung entstehenden Wärme für die Trocknung der Abfallstoffe, da auf diese Weise die Abfallstoffe effektiver getrocknet werden können und auf die Zufuhr von externer Wärme verzichtet oder diese zumindest erheblich reduziert werden kann. Durch die Nutzung der bei der Verbrennung entstehenden Wärme für die Trocknung der Abfallstoffe wird der Wirkungsgrad des gesamten Verfahrens ganzjährig maximiert.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass die aus den Abfallstoffen entnommenen flüssigen Bestandteile in einer Aufbereitungsanlage aufbereitet werden. Durch diese Aufbereitung der flüssigen Bestandteile der Abfallstoffe, die nicht der Verbrennung zugeführt werden, kann es gegebenenfalls möglich sein, diese flüssigen Bestandteile in Abwasserkanäle oder gar in andere öffentliche Gewässer wie Flüsse, Seen oder dergleichen einzuleiten. Gegebenenfalls kann es selbstverständlich erforderlich sein, diese flüssigen Bestandteile einer Kläranlage oder einer ähnlichen Einrichtung zuzuführen.
Eine weitere Nutzung eines Teils der flüssigen Bestandteile ergibt sich dadurch, dass die flüssigen Bestandteile in der Aufbereitungsanlage in einen wasserhaltigen Anteil und einen organischen öl- und/oder fetthaltigen Anteil separiert werden und der wasserhaltige Anteil und der organische öl- und/oder fetthaltige Anteil separat weiterverarbeitet werden.
Eine weitere Verbesserung der Reinheit des erfindungsgemäßen Prozesses und der dabei entstehenden Produkte ergibt sich dadurch, dass ein bei dem Trocknen der gepressten Abfallstoffe entstehendes Gasgemisch abgesaugt und einer Gastrocknung und/oder -waschung unterzogen wird.
Diese verbesserte Reinheit wird noch dadurch erhöht, dass in der Gastrocknung und/oder -waschung aus dem Gasgemisch entnommene flüssige Bestandteile der Aufbereitungsanlage zugeführt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die getrockneten Abfallstoffe vor der Verbrennung zu Pellets gepresst werden. Auf diese Weise lässt sich einerseits eine effektivere Verbrennung der Abfallstoffe erreichen, da Pellets ein sehr gutes Brennverhalten aufweisen, und es ist andererseits möglich, die Pellets zu lagern und erst bei entsprechendem Bedarf der Verbrennung zuzuführen. Auf diese Weise kann die Verbrennung kontinuierlich stattfinden, auch wenn die Zuführung der Abfallstoffe in die Sortiereinrichtung nicht kontinuierlich erfolgt. Des Weiteren ist denkbar, diese Pellets unabhängig von dem erfindungsgemäßen Verfahren als Brennstoff zu vertreiben.
Auch eine Einblasung der getrockneten Abfallstoffe in die Verbrennung ist möglich. Auf diese Weise kann die Verbrennung ebenfalls kontinuierlich stattfinden, auch wenn die Zuführung der Abfallstoffe in die Sortierung nicht kontinuierlich erfolgt. Eine Zwischenlagerung in einem Silo ist hier ebenfalls möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass mittels der Gastrocknung und/oder - waschung ein brennbares Gas aus dem Gasgemisch entnommen wird. Ein solches brennbares Gas kann entweder direkt in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, beispielsweise indem es verbrannt und die dabei entstehende Wärme der Trocknung zugeführt wird, oder es kann verbrannt und auf diese Weise zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden, ähnlich wie dies bei den getrockneten Abfallstoffen der Fall ist. Des Weiteren ist es möglich, das brennbare Gas separat als Brennstoff zu verwerten.
Wenn des Weiteren die Abfallstoffe auf eine Größe von 1 bis 1.000 mm³, vorzugsweise 1 bis 100 mm³, zerkleinert werden, so kann eine besonders hohe Effektivität bei dem nachfolgenden Pressen der Abfallstoffe erreicht werden. Des Weiteren wird durch eine derartige Zerkleinerung der Abfallstoffe bereits bei der Zerkleinerung selbst ein hoher Anteil an Flüssigkeit aus den Abfallstoffen entfernt.
In Anspruch 5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwertung von organischen Abfallstoffen angegeben.
Mit dieser Vorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf sehr einfache Art und Weise durchführen.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass diese sehr kompakt ausgeführt und gegebenenfalls in einem Container mit entsprechender Größe untergebracht werden kann, so dass ein einfacher Transport derselben auch in entlegene Gebiete möglich ist. Dabei ist auch eine Skalierung der Vorrichtung möglich, um diese an die jeweilige Abfallmenge und/oder an den jeweiligen Strom- bzw. Wärmebedarf anzupassen. Des Weiteren stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Ihrer Gesamtheit einen vollständigen geschlossenen Kreislauf mit überschießender elektrischen und thermischen Energie dar.
Dadurch, dass eine Aufbereitungsanlage zum Aufbereiten der bei dem Pressen aus den Abfallstoffen gepressten Flüssigkeit vorgesehen ist, können die flüssigen Bestandteile der Abfallstoffe, die nicht der Verbrennung zugeführt werden, aufbereitet werden. Dadurch können diese flüssigen Bestandteile möglicherweise direkt in den Abwasserkanal oder sogar in Flüsse oder Seen eingeleitet werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Unterdruck-Trocknungseinrichtung eine Einrichtung zum Absaugen von Gas aus derselben aufweist. Auf diese Weise lässt sich das bei der Trocknung aus den Abfallstoffen austretende Gas entfernen, so dass eine schnellere Trocknung der Abfallstoffe erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das abgesaugte Gas einer weiteren Nutzung zugeführt werden kann.
Ferner ist bei der Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen einer Gastrocknung und/oder -waschung eines bei dem Trocknen der gepressten Abfallstoffe entstehenden und abgesaugten Gasgemischs vorgesehen. Dadurch kann die Reinheit der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Produkte erhöht werden.
Eine sehr wirkungsvolle Zerkleinerung der Abfallstoffe ergibt sich, wenn die Zerkleinerungseinrichtung mehrere Roste und/oder Messer aufweist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Presseinrichtung als Schnecken-Förderpresse ausgebildet ist. Auf diese Weise können die Abfallstoffe sehr effektiv ausgepresst werden, um die flüssigen Bestandteile derselben zu entfernen.
Eine äußerst effektive Trocknung der gepressten Abfallstoffe ist möglich, wenn die Unterdruck-Trocknungseinrichtung eine rotierende Trocknungstrommel aufweist.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine perspektivische Ansicht eines Referenzbeispiels einer Vorrichtung zur Verwertung von organischen Abfallstoffen; und
3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus 2.

1 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Verwertung von in 3 nur sehr schematisch angedeuteten organischen Abfallstoffen 1 bzw. Abfällen des Nahrungskreislaufs. Insbesondere handelt es sich bei den Abfallstoffen 1 um Essensreste von privaten und gewerblichen Haushalten sowie von gewerblichen Küchen, Restaurants und Hotels jeglicher Art sowie von Kreuzfahrtschiffen. Solche Abfallstoffen 1 weisen einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 70 und 80% auf. Des Weiteren können in dem nachfolgend beschriebenen Verfahren Klärschlämme verwendet werden, die in öffentlichen Kläranlagen zur Abwasserreinigung von überwiegend aus privaten Haushalten stammenden Abwässern anfallen. Die einzelnen Verfahrensschritte, die in dem Ablaufplan von 1 dargestellt sind, sind dabei jeweils mit Großbuchstaben bezeichnet.
Die 2 und 3 zeigen verschiedene Ansichten einer im vorliegenden Fall in einem Container untergebrachten Vorrichtung 2 zur Verwertung der organischen Abfallstoffe 1. Dabei sind nur einige Komponenten der Vorrichtung 2 dargestellt und es wurde teilweise auf die Darstellung von Verbindungsbauteilen, wie Transportbänder, Rohrleitungen, elektrische Leitungen und dergleichen verzichtet.
In einem ersten Schritt A werden die Abfallstoffe 1 einer in 3 dargestellten Sortiereinrichtung 3 zugeführt. Dies kann manuell, automatisiert oder auf andere Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Aufgabe der Abfallstoffe 1 je nach Dimensionierung der Gesamtanlage mittels eines geeigneten Zuführsystems in Form eines Transportbandes, einer Schütte oder eines Trichters durchgeführt werden. Die Sortiereinrichtung 3 kann, wie dargestellt, in die Vorrichtung 2 integriert sein. Es ist jedoch auch eine separate Anordnung der Sortiereinrichtung 3 denkbar.
In einem zweiten Schritt B werden in der Sortiereinrichtung 3 aus den Abfallstoffen 1 nicht dargestellte Fremdstoffe entfernt. Dieses Screening nach Fremdstoffen bzw. Aussortieren derselben kann je nach Dimensionierung der Gesamtanlage manuell und/oder maschinell bzw. automatisiert durchgeführt werden. Des Weiteren können hierzu nicht dargestellte Hilfseinrichtungen, wie Magnete und NE-Abscheider oder ähnliches, eingesetzt werden. Vorzugsweise weist die Sortiereinrichtung 3 ein nicht dargestelltes Band auf, das zum Transportieren der Abfallstoffe 1 während des Sortierens sowie davor und danach dienen kann.
In einem Schritt C werden die in einer ebenfalls in 3 dargestellten Zerkleinerungseinrichtung 4 zerkleinert, was auch als Desintegration bezeichnet werden kann. Der Transport der Abfallstoffe 1 von der Sortiereinrichtung 3 zu der Zerkleinerungseinrichtung 4 kann auf beliebige Art und Weise, bevorzugt automatisiert, erfolgen. Die Zerkleinerungseinrichtung 4 kann mehrere Roste und/oder Messer aufweisen, mit denen die Abfallstoffe 1 zerkleinert werden. Vorzugsweise werden die Abfallstoffe 1 mittels der Zerkleinerungseinrichtung 4 auf eine Größe von 1 bis 1.000 mm³, vorzugsweise 1 bis 100 mm³, zerkleinert, wobei diese Größe auch von der Zusammensetzung der eingegebenen Abfallstoffe 1 abhängig ist. Bei der Desintegration der Abfallstoffe 1 wird bereits ein Teil der Flüssigkeit aus denselben entfernt.
Die Schritte A, B und C sind bei der Verwendung von Klärschlämmen nicht unbedingt erforderlich, homogenisieren jedoch den Stoffstrom.
In einem Schritt D erfolgt ein Pressen der Abfallstoffe 1, um deren Flüssigkeitsgehalt zu verringern. Eine hierfür eingesetzte Presseinrichtung 5 ist wiederum in 3 sehr schematisch dargestellt. Diese kann beispielsweise als Schnecken-Förderpresse ausgebildet sein. Der Transport der Abfallstoffe 1 von der Zerkleinerungseinrichtung 4 zu der Presseinrichtung 5 kann zum Beispiel mittels eines nicht dargestellten Bands erfolgen, auf dem gegebenenfalls auch die beim Zerkleinern der Abfallstoffe 1 aus denselben entfernte Flüssigkeit transportiert werden kann. Bei diesem Verfahrensschritt des Auspressens der Abfallstoffe 1 bzw. der Dehydration wird das zuvor aufgeschlossene und zerkleinerte Material mit einem Wasser- bzw. Feuchtigkeitsgehalt von bis zu 80% mittels eines Schnecken-Press-Fördervorgangs entwässert. Der Feuchtigkeitsentzug dieses Vorgangs reduziert den Wasser- bzw. Feuchtigkeitsgehalt der Abfallstoffe 1 um bis zu 50%. Mittels der Schnecken-Förderpresse, die sich vorzugsweise in Förderrichtung verjüngt, wird die Flüssigkeit ausgepresst und zum Beispiel durch Öffnungen ausgegeben und gesammelt. Durch die Schnecken-Förderpresse ist also ein gleichzeitiges Pressen und Fördern der Abfallstoffe 1 möglich.
Anschließend werden die verbleibenden festen Bestandteile der Abfallstoffe 1, die selbstverständlich noch eine Restfeuchte aufweisen, mittels einer geeigneten, nicht näher dargestellten Fördereinrichtung zu einer wiederum in 3 dargestellten Unterdruck-Trocknungseinrichtung 6 transportiert und dort in einem Schritt E in einer Unterdruckatmosphäre getrocknet. Die Unterdruck-Trocknungseinrichtung 6 kann hierzu eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks sowie eine rotierende Trocknungstrommel aufweisen. Bei diesem Verfahrensschritt der Trocknung in einer Unterdruckatmosphäre, die auch als Vakuumtrocknung bezeichnet werden kann, obwohl in der Unterdruck-Trocknungseinrichtung 6 kein absolutes Vakuum herrscht, wird der Feuchtigkeitsgehalt des verbleibenden Materials auf eine Restfeuchte von 7 bis 15 % reduziert. Die Vakuumtrocknung kann im Batchbetrieb und/oder im kontinuierlichen Durchlauf erfolgen. Dabei wird das Material durch die rotierende Trocknungstrommel, in der vorzugsweise eine Temperatur zwischen 70 und 150°C, noch bevorzugter zwischen 80 und 120°C, und ein Unterdruck herrschen, geführt.
In einem Schritt F, der nicht unbedingt erforderlich ist, werden die getrockneten Abfallstoffe 1 mit der oben genannten Restfeuchte von 7 bis 15 % einer Pelletiereinrichtung 7, die vorzugsweise als Presse ausgebildet ist, zugeführt. In der Pelletiereinrichtung 7 kann das in den vorhergehenden Verfahrensschritten aus den Abfallstoffen 1 erzeugte Material zu nicht dargestellten Pellets gepresst werden. Die Größe der Pellets und damit die Dimensionierung der Pelletiereinrichtung 7 ergibt sich aus der Art und Weise der Zuführung der Pellets in eine nachfolgende Verbrennungseinrichtung 8, die im vorliegenden Fall als Blockheizkraftwerk bzw. BHKW 8 ausgebildet ist, sowie die Dimensionierung des Blockheizkraftwerks 8. Beispielsweise ist das Zuführen der Pellets in das Blockheizkraftwerk 8 mittels einer Schneckenförderung denkbar. Die Pellets können für eine kontinuierliche Zuführung bzw. Bestückung des Blockheizkraftwerks 8 in einem nicht dargestellten Bunker und/oder Silo zwischengelagert werden. Eine solche Zwischenlagerung der Pellets kann belüftet und die Abluft bei Bedarf mit einem Geruchsfilter behandelt werden. Statt der Pelletierung und nachfolgenden Zuführung der Pellets in das Blockheizkraftwerk 8 ist es auch möglich, abhängig von der eingesetzten Technik der Verbrennung in dem Blockheizkraftwerk 8 die getrockneten Abfallstoffe 1 aus dem oben angeführten Silo direkt, d.h. ohne Pelletierung, in das Blockheizkraftwerk 8 einzublasen.
In einem Schritt G wird zumindest ein Teil der getrockneten Abfallstoffe 1 verbrannt, wobei Wärme und elektrischer Strom erzeugt wird. Die Verbrennung der Abfallstoffe 1, beispielsweise in Form der oben beschriebenen Pellets, erfolgt gemäß dem verfügbaren bzw. jeweils eingesetzten verbauten Verbrennungskessel des Blockheizkraftwerks 8. Die Dimensionierung des Blockheizkraftwerks 8 ist dabei abhängig vom Umfang und Volumen des zur Verfügung stehenden Inputmaterials, d.h. der getrockneten Abfallstoffe 1. Grundsätzlich kann bezüglich der Technik des Blockheizkraftwerks 8 auf bekannte Lösungen zurückgegriffen werden. Das Blockheizkraftwerk 8 ist für die Energie- bzw. Stromerzeugung zur Deckung des Eigenbedarfs an elektrischer Energie bzw. elektrischem Strom der gesamten Vorrichtung 2 sowie, falls möglich, zur Einspeisung von darüber hinaus produzierter elektrischer Energie in ein öffentliches bzw. privates Stromnetz vorgesehen. Zusätzlich wird die bei der Verbrennung entstehende Abwärme in Form der Prozesswärme und der Abgaswärme des Blockheizkraftwerks 8 und der Nutzung für den Verfahrensschritt E, d.h. zur Trocknung der Abfallstoffe 1 in der Unterdruckatmosphäre zugeführt. Dies wird nachfolgend noch ausführlicher beschrieben. Die wesentlichen Erzeugnisse der Vorrichtung 2 sind somit die elektrische Energie bzw. der elektrische Strom sowie die Wärmebereitstellung der Prozess- und Abgaswärme und deren Nutzung in einem vorgelagerten Verfahrensschritt.
Die oben erwähnte Erzeugung von elektrischem Strom ist in einem Schritt H dargestellt. Hierzu kann eine nicht dargestellte Einrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom, insbesondere ein Generator, eingesetzt werden, der in an sich bekannter Weise mit dem Blockheizkraftwerk 8 gekoppelt sein kann. Der in dem Generator erzeugte elektrische Strom steht dann zur Nutzung für die entsprechenden Komponenten der Vorrichtung 1 sowie gegebenenfalls zur Einspeisung in ein öffentliches oder privates Stromnetz zur Verfügung.
In ähnlicher Weise ist die oben beschriebene Erzeugung bzw. Nutzung zumindest eines Teils der bei der Verbrennung entstehenden Wärme für die Trocknung der Abfallstoffe 1 gemäß dem Schritt E in einem Schritt I sowie durch entsprechende Pfeile dargestellt. Dabei wird die durch die Verbrennung in dem Blockheizkraftwerk 8 entstehende Wärme in Form von Prozesswärme zum Antrieb des Generators sowie die durch die Verbrennung verursachte Abgaswärme abgeleitet. Diese Wärme wird, wie bereits erwähnt, in die in der Unterdruckatmosphäre durchgeführte Trocknung gemäß dem Schritt E eingespeist und damit zur Trocknung der in der Unterdruckatmosphäre zu trocknenden Abfallstoffe 1 verwendet. Die nach dem Durchlauf durch die Trocknung noch vorhandene Restwärme in Form der Prozesswärme und der Abgaswärme steht für weitere alternative Restwärmenutzungskonzepte zur Verfügung. Eine für das Rückführen zumindest eines Teils der bei der Verbrennung entstehenden Wärme aus der Verbrennungseinrichtung 8 in die Unterdruck-Trocknungseinrichtung 6 eingesetzte Rückführeinrichtung ist in den Figuren nicht dargestellt; sie kann Rohrleitungen, Gebläse und andere geeignete Bauteile umfassen. Des Weiteren können ein oder mehrere Wärmetauscher und eine oder mehrere Wasserkreisläufe vorgesehen sein.
In einem weiteren Schritt J, der von dem Schritt E abzweigt, wird ein bei dem Trocknen der gepressten Abfallstoffe 1 entstehendes Gasgemisch abgesaugt und einer Gastrocknung und/oder -waschung unterzogen. Bei dieser Gastrocknung und/oder -waschung wird das aus der Trocknung abgesaugte Gasgemisch gefiltert, getrocknet und gewaschen. Eine zur Absaugung sowie zur Gastrocknung und/oder -waschung eingesetzte Einrichtung ist in den Figuren nicht dargestellt. Die Absaugeinrichtung kann auch zur Erzeugung des Unterdrucks in der Unterdruck-Trocknungseinrichtung 6 dienen.
Aus diesem Schritt J der Gastrocknung und/oder -waschung entsteht als Produkt, wie in einem Schritt K dargestellt, ein brennbares Gas, insbesondere ein Biogas bzw. Methangas, das zur Verbrennung eingesetzt und damit weiter verwertet werden kann. Gegebenenfalls lässt sich dieses Biogas bzw. Methangas auch wieder für die Verbrennung in dem Schritt G oder auch für eine eigenständige Verbrennung, deren Wärme dann gegebenenfalls der Trocknung des Schrittes D zugeführt werden kann, nutzen.
Des Weiteren ist ein Schritt L vorgesehen, in dem die in dem Schritt D aus den Abfallstoffen 1 entnommenen flüssigen Bestandteile in einer Aufbereitungsanlage 9 aufbereitet werden. In der Aufbereitungsanlage 9, die beispielsweise eine oder mehrere, gegebenenfalls hintereinandergeschaltete Zentrifugen sowie ein oder mehrere Siebe und/oder Filter aufweist, können die flüssigen Bestandteile in einen wasserhaltigen Anteil und einen organischen öl- und/oder fetthaltigen Anteil separiert werden. Das Ziel der Aufbereitungsanlage 9 bzw. Wasser-Abscheide- und Aufbereitungsanlage ist es, den wasserhaltigen Anteil und den organischen öl- und/oder fetthaltigen Anteil separat weiterzuverarbeiten, vorzugsweise indem die nach diesem Verfahrensschritt L verbleibende Flüssigkeit in den Abwasserkreislauf eingeleitet (siehe Schritt M) oder alternativ zur Flüssigkeitsanreicherung in bestimmten Biomasseprozessen eingesetzt bzw. verwertet wird. Die Aufbereitungsanlage 9 ist im vorliegenden Fall mit den weiteren Komponenten der Vorrichtung 2 räumlich verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Aufbereitungsanlage 9 von den weiteren Komponenten der Vorrichtung 2 räumlich zu trennen.
In dem Schritt M kann, wie oben kurz angeführt, die um organische Öle und Fette separierte Flüssigkeit zur Einleitung in das Abwassernetz gesammelt und, abhängig von den Anforderungen an die einzuleitende Flüssigkeit entsprechend dem in der jeweiligen Jurisdiktion geltendem Recht, in das Abwassernetz eingeleitet werden. Falls dies bauseits möglich ist, erfolgt eine direkte Einleitung. Alternativ ist auch eine Sammlung bzw. Speicherung mit anschließendem Abtransport zu einer Einleitungsstelle möglich. Auch eine vollkommen separate Verwertung der Flüssigkeit ist denkbar, beispielsweise in Form einer Flüssigkeitszufuhr bei bestimmten Prozessen zur Verarbeitung von Biomasse.
In dem Schritt N ist die von der Flüssigkeit getrennte Ausleitung der separierten organischen Öle und Fette und eine weitere externe Verarbeitung bzw. Verwertung derselben, beispielsweise in der Biodiesel- bzw. Seifenherstellung dargestellt.
Sämtliche oben beschriebenen Verfahrensschritte, die mit der Vorrichtung 2 durchgeführt werden können, können mit einem nicht dargestellten, übergeordneten Steuerungs- und Monitoringmodul überwacht und visualisiert sowie die jeweiligen Ströme der ausgegebenen Produkte oder auch einzelne Verfahrensparameter digital ausgelesen und die Daten bereitgestellt werden. Ein solches Steuerungs- und Monitoringmodul bzw. Digitalisierungsmodul ist optional und bietet auch die Möglichkeit der Kommunikation mit nachgelagerten Systemen in Verbindung der Verwertung der Output-Ströme. Des Weiteren ist es möglich, auf die Vorrichtung 2 mittels eines Remotezugriffs zuzugreifen, zum Beispiel im Falle von Störungen sowie zu Wartungs- und Auslesezwecke.

Claims

Verfahren zur Verwertung von organischen Abfallstoffen (1), insbesondere Essensresten und/oder Klärschlämmen, mit folgenden Verfahrensschritten: - Zuführen der Abfallstoffe (1) in eine Sortiereinrichtung (3), - Aussortieren von Fremdstoffen aus den Abfallstoffen (1) in der Sortiereinrichtung (3), - Zerkleinern der Abfallstoffe (1), - Pressen der Abfallstoffe (1), um deren Flüssigkeitsgehalt zu verringern, - Trocknen der gepressten Abfallstoffe (1) in einer UnterdruckAtmosphäre mittels einer Unterdruck-Trocknungseinrichtung (6), - Verbrennen zumindest eines Teils der getrockneten Abfallstoffe (1), wobei Wärme und elektrischer Strom erzeugt wird, - Nutzung zumindest eines Teils der bei der Verbrennung entstehenden Wärme für die Trocknung der Abfallstoffe (1), wobei: - die aus den Abfallstoffen (1) entnommenen flüssigen Bestandteile in einer Aufbereitungsanlage (9) aufbereitet werden, - die flüssigen Bestandteile in der Aufbereitungsanlage (9) in einen wasserhaltigen Anteil und einen öl- und/oder fetthaltigen Anteil separiert werden, wobei der wasserhaltige Anteil und der öl- und/oder fetthaltige Anteil separat weiterverarbeitet werden, - ein bei dem Trocknen der gepressten Abfallstoffe (1) entstehendes Gasgemisch abgesaugt und einer Gastrocknung und/oder - waschung unterzogen wird, - in der Gastrocknung und/oder -waschung aus dem Gasgemisch entnommene flüssige Bestandteile der Aufbereitungsanlage (9) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten Abfallstoffe (1) vor der Verbrennung zu Pellets gepresst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Gastrocknung und/oder -waschung ein brennbares Gas aus dem Gasgemisch entnommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfallstoffe (1) auf eine Größe von 1 bis 1.000 mm³, vorzugsweise 1 bis 100 mm³, zerkleinert werden.
Vorrichtung (2) zur Verwertung von organischen Abfallstoffen (1), insbesondere Essenresten und/oder Klärschlämmen, mit folgenden Merkmalen: - einer Sortiereinrichtung (3) zum Aussortieren von Fremdstoffen aus den Abfallstoffen (1), - einer Zerkleinerungseinrichtung (4) zum Zerkleinern der Abfallstoffe (1), - einer Presseinrichtung (5) zum Pressen der Abfallstoffe (1), um deren Flüssigkeitsgehalt zu verringern, - einer Unterdruck-Trocknungseinrichtung (6) zum Trocknen der gepressten Abfallstoffe (1), die eine Einrichtung zum Absaugen von Gas aus derselben aufweist, - eine Verbrennungseinrichtung (8) zum Verbrennen zumindest eines Teils der getrockneten Abfallstoffe (1), - einer Einrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom, die mit der Verbrennungseinrichtung (8) in Wirkverbindung steht, - einer Rückführeinrichtung zum Rückführen zumindest eines Teils der bei der Verbrennung entstehenden Wärme aus der Verbrennungseinrichtung (8) in die Unterdruck-Trocknungseinrichtung (6), - einer Aufbereitungsanlage (9) zum Aufbereiten der bei dem Pressen aus den Abfallstoffen (1) gepressten flüssigen Bestandteile und zum Separieren der flüssigen Bestandteile in einen wasserhaltigen Anteil und einen öl- und/oder fetthaltigen Anteil, - einer Einrichtung zum Durchführen einer Gastrocknung und/oder -waschung eines bei dem Trocknen der gepressten Abfallstoffe (1) entstehenden und abgesaugten Gasgemischs und zum Zuführen der aus dem Gasgemisch entnommenen flüssigen Bestandteile zu der Aufbereitungsanlage (9).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerungseinrichtung (4) mehrere Roste und/oder Messer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Presseinrichtung (5) als Schnecken-Förderpresse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruck-Trocknungseinrichtung (6) eine rotierende Trocknungstrommel aufweist.