DE10310750A1 - Verfahren zur Behandlung von Restmüll und dabei eingesetzter Inertstoffabscheider - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Behandlung von Restmüll durch Trennung des biologischen, vergärbaren Materials von Inertstoffen, unter Anmaischen des Restmülls, Einbringen in einen Vorgärbehälter, Vergären des Restmülls, bis ein überwiegender Teil der zellstoffhaltigen Struktur des biologischen Materials zersetzt ist, unter Abscheiden aufschwimmender mit Gasbläschen behafteter Materialien und Ausräumung sich am Boden konzentrierender angesammelter Inertstoffe sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Restmüll und einen Inertstoffabscheider für ein solches Verfahren insbesondere zum Einsatz vor der Weiterverarbeitung des biologischen Materials bei biogasgewinnenden Prozessen.
• Bei der Aufbereitung von biologischen Materialien insbesondere Restmüll stellt die Verunreinigung des Verarbeitungsmaterials mit Inertstoffen (Sand, Glas, Metall und dergleichen) ein großes Problem dar, weil durch sie die Raumnutzung in den Bioreaktoren sinkt, und die Anlagenteile insbesondere der Rührwerke extremen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
• Dennoch wird man in den nächsten Jahren aufgrund schärferer Deponiebestimmungen, die eine biologische Aktivität des zu deponierenden Materials mit deutlich weniger Gasbildung (At4-wert, Gb21) verlangen, eine Vergärung auch des Restmülls vornehmen.
• Bisher wird dem Problem der beigemengten Inertstoffe durch eine überdimensionale Baugröße von Anlagenteilen versucht zu begegnen, wobei sich dennoch durch die Ansammlung der Inertstoffe in der Anlage geringe Betriebsstabilitäten und hohe Betriebskosten durch vermehrten Verschleiß ergeben.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Inertstoffe vor der eigentlichen Vergärung und Bearbeitung der biologischen Materialien abzuscheiden.
• Die beispielsweise in der Kiesindustrie oder in der Abwassertechnik bekannten Techniken können nicht eingesetzt werden, da diese nur bei nicht agglomerierten Eingangsgemischen zufriedenstellende Ergebnisse liefern.
• Für Bioreaktoren ist das Eingangsmaterial, das es zu verarbeiten gilt, jedoch ein Agglomerat aus überwiegend schwimmfähigen, biologischen, löslichen und aus inerten anorganischen Fraktionen. Bei letzteren handelt es sich um sinkfähige Partikel, die sich am Boden eines Kessels ansammeln. Diese können innig miteinander verbunden sein, z.B. Marmeladendeckel mit anhaftenden zuckerhaltigen Rückständen.
• Während sich der Abzug einer schwimmfähigen Fraktion nicht als besonders schwierig erweist, sind die Sinkpartikel zumeist Agglomerate aus organischen und anorganischen Partikeln, die zwar mit einem mechanischen Aufschluß getrennt werden könnten, wobei sich dies jedoch aufgrund der starken Abrasivität und der starken Bindung zwischen den Fraktionen des Materials praktisch nicht durchführen lässt.
• Auch Waschvorgänge versagen aufgrund der mechanischen Festigkeit der Agglomerate.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs und einen nach den Unteransprüche gebauten Inertstoffabscheider gelöst.
• Nach Einbringen der zu trennenden Stoffgemenge wird ein Lösungsmittel (üblicherweise Wasser) in den Reaktor eingefüllt und es werden vorteilhafterweise über mehrere Injektionsvorrichtungen hydrolisierende Bakterien angeimpft. Nach einer Reaktionszeit von ein bis vier Tagen ohne Rührwerkseinsatz haben die Bakterien, die sich an den Inertstoffpartikel als Kristallisationskeime ansetzen, begonnen, Kohlendioxid zu bilden, wodurch organisches Material, insbesondere zellstoffhaltige Strukturen anaerob abgebaut und Gase (im wesentlichen noch kein Kohlendioxid) erzeugt werden, insbesondere aber organisches Material durch die anhaftenden Gasblasen zum Aufschwimmen gebracht wird.
• Inertstoffpartikel werden aufgrund ihrer größeren Dichte nicht aufschwimmen. Die sich bildende Schwimmdecke, die ausschließlich aus organischem Material besteht, kann abgezogen werden, wodurch die in Inertstoffe im wesentlichen von den biologischen Materialien getrennt sind. Zur Unterstützung der natürlichen Gasbildung ist es möglich, entstandenes Gas im Kopf des Kessels abzuziehen und im Sohlenbereich über Rückschlagventile und Einströmöffnungen wieder einperlen zu lassen.
• Nach der eingesetzten Bioflotation kann das Rührwerk betrieben werden. Insbesondere wird jedoch nun auch durch ein Krälwerk damit begonnen werden, die Inertstoffe am Boden des Kessels mit einem Trichter in eine Austragsschnecke zu schieben, wodurch die Inertstoffe in ein Lager zur weiteren Verwendung gelangen. Beim kontinuierlichen Betrieb des Reaktors kann weiteres Stoffgemenge nun nachgeführt werden. Bei einem diskontinuierlichen Betrieb wird das Trübwasser ebenfalls abgezogen und in einem Trübwasserspeicher zum erneuten Anmaischen bereitstehen, so daß außer beim Anfahren des Abscheiders über lange Betriebszeiten keine zusätzlichen Animpfungen stattfinden müssen.
• Der Rührkessel weist also neben einer Vorrichtung zum Abziehen der Schwimmschicht einen Abzug für Trübwasser auf und ist mit einem langsamen Räumerrührwerk ausgestattet. Weiter kann eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung des Reak tors vorgesehen werden, da sich eine Temperatur von 39 °C als vorteilhaft für das durch die Bakterien erzeugte Aufschwimmen des organischen Materials ergeben hat.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei wird anhand der beigefügten Zeichnung die Erfindung näher erläutert. Die einzige
• 1 zeigt dabei einen schematischen Aufbau des Reaktors.
• Der in der Zeichnung dargestellte Reaktor ist an seinem Boden teilkugelförmig ausgebildet, so dass sich Inertstoffe an der tiefsten Stelle sammeln, wo ein Trichter, der in Verbindung mit einer Austragsschnecke steht, vorgesehen ist.
• Ein am Boden des Reaktors entlanglaufendes Räumerrührwerk oder Krälwerk führt dazu, das die Inertstoffe sich im Trichter sammeln. Darüber befindliches Trübwasser wird abgezogen und oberhalb der Trübwasser-Schicht schwimmende Schwimmstoffe werden mit üblichen Verfahren abgetrennt. Weiter ist im oberen Bereich neben Eintragsöffnungen für Eingabe von Gemengematerial und Wasser ein Gasaustritt vorgesehen, der in einer bevorzugten Ausführungsform mit Gasteintrittsvorrichtungen im unteren Bereich des Reaktors über ein Gebläse verbunden ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des Reaktors besitzt den Vorteil einer materialschonenden Stofftrennung, da hohe Drehzahlen und starken Scherkräfte vermieden werden. Weiter ist die Trennschärfe bei der Materialtrennung außerordentlich steil, da die beteiligten Bakterien sich in kleinsten Toträumen ansiedeln und ein Ablösen organischer Bestandteile von meist glatten Oberflächen begünstigen.
• Auch ist der Energieaufwand sehr gering, da hohe Drehzahlen vermieden werden und mit einer Temperatur von ca. 39 °C gearbeitet wird.
• Weitere Flotationshilfsstoffe werden nicht benötigt und das Animpfen mit hydrolisierenden Bakterien muß lediglich ein erstes Mal bei Inbetriebnahme des Prozesses durchgeführt werden, woraufhin später im Trübwasser stets genügend Bakterien vorhanden sind.
• Beim kontinuierlichen Betrieb mit Restmüll zur Trennung von biologischem, vergärbaren Material von Inertstoffen, sollte bevorzugt vor dem Anmaischen des Restmülls, ein Absieben größerer (z.B. größer als 60 mm) Bestandteile erfolgen, bevor diese in einen Vorgärbehälter, den Inertstoffabscheider, eingebracht werden.
• Das Vergären des Restmülls zur Abtrennung des biologischen Anteils wird fortgesetzt bis ein überwiegender Teil der zellstoffhaltigen Struktur des biologischen Materials zersetzt ist, z.B. bei 39° C vier Tage.
• Die abgeschiedenen aufgeschwommenen Bestandteile werden in dem Behälter, in den sie eingeschoben wurden, sich weiter absetzen, überstehendes Wasser wird abgeführt und sodann wird diese Fraktion, die noch immer so flüssig ist, das sie pumpfähig ist, weiter an einen Biogasreaktor überführt.
• Während des Anmaischens können übliche weitere Zerkleinerungsschritte stattfinden. Der Rührkessel ist ansonsten zur Durchmischung mit einem langsamen Räumer-Rührwerk, einer Eingabeöffnung für eine Lösungsflüssigkeit und das zu trennende Stoffgemenge, einem Abzug für Trübwasser und einer Vorrichtung zum Abziehen der Schwimmschicht, einem Trichter im unteren Sohlenbereich des Rührkessels versehen, wobei der Trichter mit einer Austragsschnecke in Verbindung steht.
• Ein Biogaszug im oberen Bereich des Kessels wird nur geringe Mengen an Gas während dieser Niedrigtemperatur-Behandlung erfassen, das allerdings aufgrund der auftriebsverstärkenden Wirkung mit einer Einperlvorrichtung für das Gas im Bodenbereich des Vorgärbehälters eingebracht werden kann.
• Ein Trübwasserspeicher speichert angesammeltes Trübwasser bis zur nächsten Anmaische und eine Temperatursteuerung für den Rührkesssel sorgt für eine Einhaltung eines geeigneten Temperaturegimes, wobei ein längeres Absetzenlassen einer Schwimmschicht ohne Betrieb des Rührwerkes, eher eine Erwärmung des Behälters benötigt als die zwischenliegenden Anmaisch- und Rührprozesse.
• Durch eine mögliche dauernde Abführung von Inertmaterial aus dem Reaktorbehälter kann schließlich die Baugröße verkleinert werden, wobei durch die entsprechende Auswahl der Reaktionszeiten und der verwandten Bakterien der Reaktor sich für eine Vielzahl von Input-Materialien eignet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Behandlung von Restmüll durch Trennung des biologischen, vergärbaren Materials von Inertstoffen, gekennzeichnet durch – Anmaischen des Restmülls, – Einbringen in einen Vorgärbehälter, – Vergären des Restmülls bis ein überwiegender Teil der zellstoffhaltigen Struktur des biologischen Materials zersetzt ist, unter Abscheiden aufschwimmender mit Gasbläschen behafteter Materialien, und – Ausräumung sich am Boden konzentrierender angesammelter Inertstoffe.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet, daß vor dem Anmaischen größere Restmüllanteile durch Absieben abgetrennt und entsorgt werden.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anmaischens weitere Zerkleinerung stattfindet.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abscheiden biologischer Materialien, diese von überstehendem Wasser getrennt und in einem Fermenter zu Biogas vergoren werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rührkessel mit einem langsamen Räumer-Rührwerk, einer Eingabeöffnung für eine Lösungsflüssigkeit und das zu trennende Stoffgemenge, einem Abzug für Trübwasser und einer Vorrichtung zum Abziehen der Schwimmschicht, einem Trichter im unteren Sohlenbereich des Rührkessels, wobei der Trichter mit einer Austragsschnecke in Verbindung steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Biogaszug im oberen Bereich des Kessels.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Einperlvorrichtung für ein eine Biogasbildung begünstigendes Gas.
8. Vorrichtung nach einem Ansprüche 5–7, gekennzeichnet durch einen Trübwasserspeicher.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–8, gekennzeichnet durch eine Temperatursteuerung für den Rührkesssel.