DE10221226A1

DE10221226A1 - Zusammensetzung und Verfahren zur Hygienisierung von biogenen Abfällen

Info

Publication number: DE10221226A1
Application number: DE2002121226
Authority: DE
Inventors: Christian Uphoff
Original assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-11-27
Also published as: WO2003095374A1; AU2003243892A1

Abstract

Es werden eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Hygienisierung von biogenen Abfällen beschrieben. Die Zusammensetzung enthält eine mikrobiotische Mischkultur mit einem Gehalt an Hopfen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Hygienisierung von biogenen Abfällen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Hygienisierung von biogenen Abfällen.
Zur ordnungsgemäßen Verwertung bzw. energetischen Nutzung von biogenen Abfällen, einschließlich Klärschlamm, ist eine Vielzahl von Konditionierungsmaßnahmen erforderlich. Die häufigsten Verwendungsarten für biogene Abfallstoffe sind nach heutigen Kenntnisstand die folgenden: Die landwirtschaftliche Verwertung, die landschaftsbauliche Verwertung, die stoffliche Verwertung bei der Herstellung von Baumaterialien und die thermische Verwertung als Energieträger.
Derzeit ist die landwirtschaftliche Verwertung das dominierende Verwertungspotential für biogene Abfälle. Allerdings darf hier nicht vernachlässigt werden, dass beispielsweise bei der Abwasserreinigung die Funktion des Gesundheitsschutzes ein überaus wichtiger Faktor geworden ist. Es hat sich herausgestellt, dass mit dem flächendeckenden Anschluss der Bevölkerung an die Kanalisation und Kläranlagen ein System entstanden ist, dass sich zur idealen Ausbreitung von Stoffen eignet, die normalerweise in Kläranlagen nicht entfernt werden können. Beispiele dafür sind Krankheitserreger, Antibiotikaresistenzen, Arzneimittelreste, hormonell wirkende Stoffe in kleinsten Konzentrationen und Umweltchemikalien. Das Vorhandensein dieser Stoffe lässt sich grundsätzlich nicht vermeiden, weil sie an menschliche Ausscheidungen gebunden sind und mit ihnen transportiert werden. Ausbringungen aus Kläranlagen sind sowohl Einleitungen in Gewässer als auch die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm, z. B. als Dünger, was angesichts der oben beschriebenen Problematik zu fatalen Auswirkungen führen kann.
Die klassische Klärtechnik mit sedimentativer Rückhaltung von Biomassen und sonstigen Feststoffen kann Schwebstoffe und schwer sedimentative Stoffe prinzipiell nicht abscheiden. Soweit Krankheitserreger mit Schwebstoffen assoziiert sind, werden sie in Gewässer eingetragen, wo sie über lange Zeit Überlebens- und vermehrungsfähig bleiben. An Sinkstoffe angelagerte Krankheitserreger werden mit Klärschlämmen aus der Kläranlage ausgetragen. In beiden Fällen ist das Infektionsrisiko signifikant zu hoch, das heißt beide Austragungswege liefern hygienisch sehr bedenkliche Produkte. Eine nachträglich angewandte Entfernung von Krankheitserregern, wie beispielsweise eine UV-Strahlung, ist aus hygienisch relevanten Gründen nicht probat. Wegen der Vielzahl der außerordentlich stabilen Keime, die in Abwässern vorkommen, kann eine Bestrahlung keine gesicherte Hygienisierung herbeiführen.
Des weiteren ist ein rasanter Anstieg von Antibiotikaresistenzen in Kläranlagenabläufen und Gewässern zu verzeichnen. Antibiotikaresistenzen können beliebig von pathogenen Keimen zu nicht-pathogenen und umgekehrt weitergegeben und weiterverbreitet werden. Der Jahresbericht 1997 des Umweltbundesamtes zeigt das Problem der Antibiotikaresistenzausbreitung durch Kläranlagen erschreckend auf.
Wie eingangs erwähnt wurde, werden die biogenen Abfälle vor ihrem Austrag in die Umwelt in Kläranlagen einer Vielzahl von Konditionierungsmaßnahmen unterworfen. Ein Überblick über die bisher angewandten Methoden ist aus TA-Datenbank-Nachrichten, Nr. 1, 9. Jahrgang, März 2000, S. 44-53 zu entnehmen. Anhand der Konditionierung von Klärschlämmen werden die wichtigsten Standardverfahren aufgezeigt. Insbesondere zeigt die Abb. 1 die wichtigsten Verfahrensketten der Klärschlammbehandlung im Hinblick auf die verschiedenen Verwertungsmöglichkeiten und dabei erreichte Aggregatzustände. Auch hier wird wieder das überaus wichtige Problem der Entseuchung bzw. Hygienisierung von Klärschlämmen angesprochen. Nach dem dortigen Kenntnisstand ist die günstigste Art der Entseuchung bzw. Hygienisierung von Klärschlamm der Einsatz thermophiler Verfahrensstufen der Stabilisierung. Dieses kann sowohl im aeroben als auch im anaeroben Bereich erfolgen. Des weiteren sind Entseuchungsverfahren angesprochen, die einen externen Temperatureinsatz, gravierende pH-Verschiebungen und den Einsatz hoch thermischer Verfahren erfordern.
Angesichts des oben aufgeführten enormen Risikos bei der Eintagung von Klärprodukten in die Umwelt ist es allerdings bisher noch nicht gelungen, biogene Abfälle, nicht zuletzt aufgrund der oben beschriebenen Schwierigkeiten, so aufzubereiten, dass darin enthaltende pathogene Stoffe daran gehindert werden, im ökologischen Kreislauf weiter verbreitet zu werden. Nicht zuletzt sind alle beteiligten Kreise aufgrund der katastrophalen Auswirkungen auf das ökologische System auf das Höchste daran interessiert, hier Abhilfe zu schaffen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel anzugeben, mit dem biogene Abfälle von pathogenen Stoffen befreit werden kann. Es ist des weiteren Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das ohne weiteres mit Erfolg in entsprechenden Anlagen zur Entfernung pathogener Stoffe in biogenen Abfällen eingesetzt werden kann.
Die oben beschriebenen Aufgaben werden mit der Zusammensetzung nach Patentanspruch 1 und dem Verfahren nach Patentanspruch 7 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Hygienisierung von biogenen Abfällen auf der Grundlage einer mikrobiotischen Mischkultur aus photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung, die durch einen Gehalt an Hopfen gekennzeichnet ist.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Hygienisierung von biogenen Abfällen, das die Schritte aufweist:

- Herstellen einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Zugeben der Zusammensetzung in eine die biogene Abfälle enthaltende Masse und
- Weiterverarbeiten der Masse

Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltende Hopfen zeigt unerwartender Weise eine abtötende Wirkung auf die in den biogenen Abfällen enthaltenden pathogenen Stoffe. Damit werden diese nicht in die Umwelt nach der Bearbeitung in entsprechenden Aufbereitungs-/Kläranlagen ausgetragen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die enorme Geruchsbelästigung der Klärprodukte, was auf die Fäulnisprozesse und auf die pathogenen Stoffe selbst zurückzuführen ist, beseitigt.
Es hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass der Gehalt des Hopfens in der Zusammensetzung innerhalb relativ stark variabler Grenzen angesiedelt ist. Je nach Art des zu hygienisierenden biogenen Abfalls reicht es aus, wenn der Hopfen in einem nur sehr geringen Anteil in der Zusammensetzung vorhanden ist. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass eine Menge des Hopfens in der Zusammensetzung in einem Bereich von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Bestandteile der Zusammensetzung, geeignet ist. Bevorzugt liegt der Gehalt in einem Bereich von 0,01 bis 0,05 Gew.-%.

In welcher Fata wird der Hopfen zugegeben?

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung entfaltet ihre Wirksamkeit nicht zuletzt auch aufgrund der mikrobiotischen Mischkultur, die die Basis der vorliegenden Zusammensetzung bildet. Eine derartige mikrobiotische Mischkultur ist beispielsweise in der DE 100 62 812 der Anmelderin beschrieben. So besteht die Mischkultur aus einer Mischung aus photosynthetisch arbeitenden (fakultativ phototrophen) Mikroorganismen und Leuchtbakterien.
Zu den photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen in der Mischkultur zählen beispielsweise Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillus-ähnliche Formen sowie Mischungen aus zwei oder mehr daraus.
Die in der Mischkultur enthaltenden Leuchtbakterien können beispielsweise Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischen, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea oder Mischungen aus mindestens zwei daraus sein. Hinsichtlich der Wirkungsweise dieser Mischkultur wird auf die Ausführungen in der älteren Patentanmeldung DE 100 62 812 verwiesen.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann ebenfalls Additive als Nebenbestandteile enthalten. Dazu gehören beispielsweise Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, Flockungsmittel, Biopolymere und andere Mikroorganismen. Sie entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung lässt sich auch herkömmliche Weise herstellen. Nach Auswahl der für die Anwendung geeigneten mikrobiotischen Mischkultur wird der Hopfen (in weicher Form?) in die Mischkultur eingegeben und gerührt. Die Zusammensetzung kann, nach Bedarf, gleich zur Hygienisierung der biogenen Abfälle verwendet werden. Es hat sich allerdings in der Praxis erwiesen, dass ein Stehenlassen über 24 Stunden die Wirksamkeit der Zusammensetzung erhöht.
Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung lässt sich auf effektive Weise biogener Abfall in beliebigen Massen ohne weiteres hygienisieren, das heißt, von pathogenen Stoffen befreien. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist praktisch universell zur Entfernung von pathogenen Stoffen einsetzbar. Mit Erfolg kann sie zur Hygienisierung von Klärschlämmen oder Kompostmaterial eingesetzt werden.
In der Regel gehören zu den wichtigsten Methoden der Stofftrennung bei der Behandlung von Klärschlämmen in Kläranlagen Sieb-, Filter- und Sedimentationsanlagen sowie Zentrifugen. Ein Teil der Inhaltsstoffe verbleibt ungelöst und werden abgetrennt. Für die große Masse an gelösten Abwasserinhaltsstoffen, wozu auch die pathogenen Stoffe gehören, müssen andere Trendverfahren angewendet werden. Dazu gehören beispielsweise die chemische Fällung und Flockung zur Herstellung von pressfähigen Niederschlägen sowie biologische Verfahren, worin die gelösten Abwasserinhaltsstoffe in Biomassen umgewandelt werden.
Es hat sich als besonders günstig bei der Hygienisierung von Klärschlamm herausgestellt, die erfindungsgemäße Zusammensetzung direkt beim Verpressen des Klärschlamms, das heißt nach Ausfällung unlöslicher Bestandteile, zuzugeben. Die entstandenen Pellets werden dann anschließend thermisch getrocknet und, pathogenfrei und geruchslos, deponiert oder in die Umwelt ausgetragen.
Es hat sich allerdings auch gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch wirkungsvoll Kompostmaterial hygienisiert werden kann. Es handelt sich hierbei um die Kompostierung von Biomüll aller Art, insbesondere Gartenabfälle etc. Auch hier verläuft die Hygienisierung innerhalb des Kreislaufes herkömmlicher Anlagen für die Kompostierung von biologischen Materialien. Aufgrund des vom Klärschlamm unterschiedlichen biogenen Materials wird die Zusammensetzung erst nach dem Verpressen des Kompostmaterials in den Presssaft gegeben.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf effektive Weise praktisch alle pathogenen Stoffe, die sich in biogenen Abfällen befinden, entfernt werden. Zu den pathogenen Stoffen zählen Mikroorganismen aller Art sowie sog. endokrine Stoffe. Zu endokrinen Stoffen gehören beispielsweise Arzneimittelreste.
Wie bereits vorher ausgeführt wurde, lässt sich die erfindungsgemäße Zusammensetzung mit Erfolg zur Entfernung bzw. Unschädlichmachung von pathogenen Stoffen in Klärschlammaufbereitungsanlagen und Kompostiereinrichtungen einsetzen. Hier sind insbesondere die kommunalen Kläranlagen und kommunale Einrichtung zur Verwertung Biomülls jeglicher Art zu nennen.
Es werden eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Hygienisierung von biogenen Abfällen beschrieben. Die Zusammensetzung enthält eine mirobiotische Mischkultur mit einem Gehalt an Hopfen.

Claims

1. Zusammensetzung zur Hygienisierung von biogenen Abfällen auf der Grundlage einer mikrobiotischen Mischkultur aus photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Hopfen.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hopfen in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Bestandteile der Zusammensetzung, enthalten ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Hopfen in einem Bereich von 0,01 bis 0,05 Gew.-% beträgt.

4. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischkultur als photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillus-ähnliche Formen sowie Mischungen aus zwei oder mehr daraus enthalten sind.

5. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass in der Mischkultur als Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischen, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea oder Mischungen aus mindestens zwei daraus enthalten sind.

6. Zusammensetzung nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei sie weiterhin als Nebenbestandteile Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, Flockungmittel, Biopolymere, andere Mikroorganismen, entweder einzeln oder in Kombination, enthält.

7. Verfahren zur Hygienisierung von biogenen Abfällen mit den Schritten:

- Herstellen einer Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,

- Zugeben der Zusammensetzung in eine die biogene Abfälle enthaltende Masse und

- Weiterverarbeiten der Masse.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung in Klärschlamm oder Kompostmaterial gegeben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung beim Verpressen des Klärschlamms zugegeben wird und anschließend thermisch getrocknet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung nach dem Verpressen des Kompostmaterials in den Presssaft gegeben wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Hygienisierung der biogenen Abfälle pathogene Stoffe entfernt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zu den pathogenen Stoffen Mikroorganismen und endokrine Stoffe gehören.

13. Verwendung der Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 in Klärschlammaufbereitungsanlagen und Kompostierungseinrichtungen.