DE19506151C1

DE19506151C1 - Verfahren und Aufbereitungsanlage zur Entsorgung von biologisch belasteten Substraten

Info

Publication number: DE19506151C1
Application number: DE19506151A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kammermeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2015-02-23
Also published as: WO1996026021A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die wesentlichen Merkmale einer Aufbereitungsanlage, die dazu dienen, Ansatzgefäße zu reinigen, die Flüssigkeiten mit gesundheitsgefährdendem Potential enthalten und den Inhalt ungefährlich für Mensch und Umwelt zu entsorgen, wobei die Gefährlichkeit des Inhalts durch biologische Zellsubstanzen bedingt ist, die sich nicht durch Sterilisation inaktivieren lassen.

Insbesondere bei wissenschaftlichen Untersuchungen in Labors der mikrobiologischen und gentechnischen Forschung oder pharmazeutischen Produktion entstehen Substrate mit Inhaltstoffen, die ein Risiko für Mensch und Umwelt darstellen. Derartige Labors oder Produktionsstätten müssen erhöhten Sicherheitsanforderungen genügen. So können sie z. B. nur über Schleusen und in besonderer Schutzkleidung betreten werden. Um einen unkontrollierten Luftaustausch von innen nach außen und die damit verbundene Keimverschleppung sicher zu vermeiden, wird der Luftdruck leicht unter dem Umgebungsdruck gehalten, und die Abfuhr von verbrauchter Luft erfolgt nur über besondere Filtereinrichtungen. Nicht eindeutig sicher unterbunden ist jedoch die Verschleppung von biologisch wirksamen Zellsubstanzen über das Abwasser, das im Labor anfällt. Insbesondere die Entsorgung von verbrauchten Nährböden ist unzureichend gelöst. Üblicherweise wird zur Entsorgung der Ansatzsubstrate, die gesundheitsgefährdende Organismen enthalten, ein gängiges Sterilisationsverfahren eingesetzt, wie z. B. die Dampfsterilisation bei 121°C oder 134°C, und die Lösungen anschließend dem Hausabwasser zugeführt. Der größte Teil aller Organismen wird durch die Sterilisation bleibend inaktiviert und stellt keine Gefahr mehr dar.

Es gibt jedoch auch Organismen, die durch die gängigen Sterilisationsverfahren nicht sicher inaktiviert werden können, z. B. der sogenannte BSE-Virus.

Noch größere unkalkulierbare Risiken gehen von Substraten aus, die manipulierte genetische Informationsträger, sogenannte DNS-Sequenzen, beinhalten (DNS = Desoxyribonukleinsäure). DNS-Sequenzen sind Bruchstücke von Eiweißketten, die die Erbinformationen darstellen. Bei der gentechnischen Forschung werden sie entschlüsselt und gezielt verändert, um bestimmte erwünschte Eigenschaften von Zellen zu erzeugen.

Falls solche bislang nicht natürlich vorkommenden DNS-Sequenzen in das Abwasser oder die Atmosphäre gelangen, besteht die Gefahr, daß sie von Mikroorganismen aufgenommen und in deren eigene DNS eingebunden werden. Die dadurch veränderte Erbinformation dieser Organismen könnte Eigenschaften mit sich bringen, die für den Menschen und die Umwelt gefährlich sind.

Charakteristisch für die DNS-Sequenzen ist, daß sie in flüssigen Medien praktisch nicht zerstört werden können. Untersuchungen haben gezeigt, daß sie bei Temperaturen um ca. 800°C zwar "schmelzen", aber u. U. beim Erkalten sich sogar wieder rekombinieren.

Selbst wenn ein Sterilisationsverfahren bei über 800°C Erfolg verspräche, wäre der technische Aufwand unverhältnismäßig hoch. Um in einer wäßrigen Phase 800°C zu erzeugen, müßte der dazu erforderliche Behandlungsraum einem Druck von mehreren hundert bar standhalten.

Nach derzeitigem Stand der Technik werden derartige Substrate lediglich in der gängigen Weise sterilisiert und anschließend dem Abwasser zugeführt, wobei das Risiko häufig als minder erklärt wird, ohne es jedoch genau kalkulieren zu können.

Bewertung zum Stand der Technik gemäß den Entgegenhaltungen (nachgereicht) (1) DE 43 03 034 A1 Mobile Desinfektionsanlage, insbesondere für Klinikabfälle

Aufgabe dieser Anlage ist es, infektiösen Müll zu desinfizieren und hinsichtlich seines Volumens zu reduzieren (Spalte 1, Zeile 50-55).

Zum Vergleich Anmeldungsgegenstand

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren und die entscheidenden Merkmale der dazugehörigen Anlage zu definieren, das Mikroorganismen und DNS-Sequenzen, die durch gängige Sterilisationsmethoden nicht inaktivierbar sind, sicher biologisch unwirksam macht, und durch ein geschlossenes System dafür sorgt, daß derart belastete Stoffe nicht in das Hausabwasser oder die Atmosphäre abgeleitet werden müssen, und die Hilfsgerätschaften sicher dekontaminiert werden.

Die Anlage ist auf die Verarbeitung von Müll ausgelegt, der in erster Linie aus Feststoffen besteht und nur zu einem geringen Anteil aus Flüssigkeiten (Sp. 1, Z. 30-35).

Zum Vergleich Anmeldungsgegenstand

In erster Linie ausgelegt auf Entsorgung von flüssigen Abfällen und auf Reinigung von Behältnissen.

Ziel der Behandlung ist die irreversible Inaktivierung der im Abfall enthaltenen pathogenen Mikroorganismen (Sp. 4, Z. 19-20).

Hierzu wird der Müll durch feuchte Temperatur von < 105°C über eine Zeit von 10 min behandelt (Sp. 5, Z. 33-35).

Zum Vergleich Anmeldungsgegenstand

Keine Behandlung durch feuchte Hitze, sondern Inaktivierung der Mikroorganismen und sonstigen biologisch wirksamen Zellsubstanzen durch Verbrennung (Trockensubstrat) bzw. trockene Hitze (Behältnisse). Der Wirkbereich reicht wesentlich weiter als lediglich zur Desinfektion pathogener Keime, er schließt auch die Zellsubstanzen ein, die nicht durch gängige Methoden der Desinfektion oder auch Dampfsterilisation inaktivierbar sind.

Die in der Entgegenhaltung (1) beschriebene Anlage ist weder zur Inaktivierung von höher resistenten Keimen oder gar DNS-Sequenzen geeignet, noch zur Reinigung von Behältnissen und Rückgewinnung von Flüssigkeiten.

(2) DE 39 38 546 C2 Hochtemperatur - Desinfektionsanlage

Diese Anlage ist ebenfalls auf die Verarbeitung von Müll ausgelegt, der in erster Linie aus Feststoffen besteht und nur zu einem geringen Anteil aus Flüssigkeiten.

Zum Vergleich Anmeldungsgegenstand

Ziel der Behandlung ist die zuverlässige Inaktivierung auch hochresistenter Keime (Sp. 2, Z. 17-19).

Hierzu wird Wasserdampf von ca. 140°C eingesetzt. (Sp. 2, Z. 21).

Zum Vergleich Anmeldungsgegenstand

Keine Behandlung durch feuchte Hitze, sondern Inaktivierung der Mikroorganismen und sonstigen biologisch wirksamen Zellsubstanzen durch Verbrennung (Trockensubstrat) bzw. trockene Hitze (Behältnisse). Der Wirkbereich reicht weiter als dies durch Dampf-Sterilisation bei 140°C möglich ist. Er schließt auch die Zellsubstanzen ein, die nicht durch gängige Methoden der Dampfsterilisation inaktivierbar sind.

Die in der Entgegenhaltung (2) beschriebene Anlage ist weder zur Inaktivierung von DNS-Sequenzen geeignet, noch zur Reinigung von Behältnissen und Rückgewinnung von Flüssigkeiten.

Eine sichere biologische Inaktivierung der DNS-Sequenzen wäre durch Verbrennung möglich. Demzufolge ist es denkbar, die Substrate einer Verbrennungsanlage zuzuführen, jedoch ist die Verbrennung von flüssigen Abfällen technologisch aufwendig. Solange während des Verbrennungsvorgangs noch wäßrige Phase vorliegt, wird die Temperatur nicht über die Dampftemperatur ansteigen. Erst nach vollständiger Verdampfung der flüssigen Phase kann die oxidative Zerstörung der DNS-Sequenzen erreicht werden, indem der Dampf stark überhitzt wird. Die entsprechende Verweilzeit des Dampf-Gasstroms im Überhitzer muß sichergestellt werden.

Selbst wenn diese Entsorgungsmethode sicher gelingt, ist unklar, wie die Behältnisse, in denen sich die Substrate zuvor befanden, zu behandeln sind. Es ist zwar denkbar, für derartige Untersuchungen ausschließlich Einwegbehältnisse z. B. aus Kunststoff einzusetzen und diese mitzuverbrennen, jedoch wird dies z. T. unwirtschaftlich sein, da es sich häufig um teuere Reaktionsgefäße handelt, z. B. Fermenter, die aufgrund ihrer Einsatzbedingungen in Glas oder Edelstahl ausgeführt sein müssen. Lediglich für einfache Substratansätze in Reagenzröhrchen o. ä. erscheint dieser Weg möglich.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 innerhalb einer Aufbereitungsanlage gelöst, das folgende Bearbeitungsstufen umfaßt:
vgl. Bild 1, Grundfließbild.

Zunächst wird der Aufbereitungsablauf der Behälter und Gerätschaften beschrieben:
Im Aufbereitungsschritt 1 werden die Behälter in der Art entleert (1), daß das Substrat nur mit Anlagenteilen in Berührung kommt, die selbst wieder dekontaminierbar sind (Beschreibung der Entleerungseinrichtung s. u.). Anschließend werden die Behälter und Hilfsgerätschaften auf Waschgestellen (Bild 2; 101) angeordnet, die entweder nur zur Halterung dienen, oder zusätzlich auch über Rohrregister verfügen, über die ein intensives Ausspritzen der Behälter möglich ist. Die Rohrregister der Waschgestelle werden über eine automatische Kuppelvorrichtung innerhalb der Waschkammer mit Spülflüssigkeit versorgt.

Anschließend werden die Behälter einer Waschkammer (Bild 2; 102) zugeführt und zunächst vorgespült (2). Als Reinigungsflüssigkeit wird Wasser aus dem Vorspülwassertank (3) in die Waschkammer gepumpt und über die Rohrregister verteilt. Je nach Eigenschaft des Substrates können Reinigungshilfsstoffe, wie z. B. Detergenzien, zugegeben werden.

Das verschmutzte Ablaufwasser aus diesem Behandlungsschritt wird vorzugsweise nicht in den Vorspülwassertank (3) zurückgeführt, sondern in den Substratsammeltank (20) oder zu einem Behandlungsschritt, bei dem eine Substratlösung ähnlichen Verschmutzungsgrades aufbereitet wird, z. B. Reinigen und Aufkonzentrieren der dünnen Phase (22) nach dem ersten Aufkonzentrierungsschritt.

In weiteren Behandlungsschritten werden die Behälter und Gerätschaften nacheinander mit Spülwässern höheren Reinheitsgrades gereinigt. So folgt zunächst das Hauptspülen (4) mit Wasser aus dem Hauptspülwassertank (5) und danach das Nachspülen (6) mit Wasser aus dem Nachspülwassertank (7). Nicht zwingend, aber vorteilhaft wird es in vielen Anwendungsfällen sein, einen abschließenden Reinspülvorgang (8) mit Wasser aus dem Reinwassertank (23) anzuschließen. Bei jedem Spülvorgang wird das Ablaufwasser aus der Waschkammer vorzugsweise dem Spülwassertank mit dem nächst höheren Verschmutzungsgrad zugeführt. Dadurch wird der Verlust in den jeweiligen Spülwassertanks stetig ausgeglichen und der Verbrauch an Spülwasser gering gehalten, wodurch auch wenig Spülwasser aufbereitet werden muß.

Die verschiedenen Spülwassertanks sind zusätzlich mit Rohrleitungen so verbunden, daß bei Bedarf auch ohne Waschvorgang Wasser von den reineren Tanks zu den unreineren überführt werden kann, jedoch nicht umgekehrt.

Je nach Anforderung durch die Art der Verschmutzungen an den Behältern und Gerätschaften ist es denkbar, mit noch mehr, oder auch mit weniger Waschstufen zu arbeiten.

Falls eine Waschstufe mit Reinigungszusätzen betrieben wird, deren Wirkung durch die Reinigungszusätze des nachfolgenden Waschschrittes gehemmt wird, so wird das Ablaufwasser aus der nachfolgenden Waschstufe nicht dem Spülwassertank dieser Waschstufe zugeführt, sondern direkt zu einer Substrat- und Spülwasser-Reinigungsstufe, die dem Verschmutzungsgrad angemessen ist (22).

Beispiel

Falls beim Hauptspülen (4) mit saueren Reinigungszusätzen gearbeitet wird, und beim Nachspülen (6) mit alkalischen, so ist es u. U. nachteilig, das Ablaufwasser aus dem Nachspülvorgang (6) dem Hauptspülwassertank (5) zuzuführen, da die Alkalität dieses Wassers einen erhöhten Verbrauch an sauerem Reinigungszusatz beim Hauptspülen (4) verursachen würde.

Bei jedem Waschvorgang wird durch Wärmezufuhr am betreffenden Spülwassertank oder in der Waschkammer die Temperatur auf den Wert geregelt, der den besten Wascherfolg verspricht. Beim Hauptspülen (4) und beim Nachspülen (6) wird dies vorzugsweise im Bereich zwischen 45°C und 95°C liegen. Beim Vorspülen (2) kann es erforderlich sein, das Vorspülwasser (3) durch indirekten Wärmetausch zu kühlen, da bei eiweißhaltigen Substratverschmutzungen, die Gefahr besteht, daß es zur Anbackung an den Behältern und Gerätschaften kommt. Es ist auch möglich für das Vorspülen kaltes Frischwasser einzusetzen. Nachteil dabei ist jedoch, daß eine zusätzliche Wassermenge in das System gelangt und aufbereitet werden muß, für die u. U. nach der Aufbereitung keine Wiederverwendungsmöglichkeit besteht.

Die verschiedenen Waschvorgänge können nacheinander in ein und derselben Waschkammer ablaufen, oder auch in jeweils separaten Kammern. Im zweiten Fall muß das Waschgestell durch eine geeignete Transporteinrichtung von einer Kammer zur nächsten transportiert werden.

Bei jedem Waschvorgang wird aus der Waschkammer Luft bzw. Dampf-Luft-Gemisch verdrängt, zum einen durch das Einspeisen des Spülwassers, und zum anderen infolge des zusätzlich entstehenden Dampfdruckes beim Erwärmen des Spülwassers. Da diese Gase auch Träger von biologisch wirksamen Zellsubstanzen sein können, dürfen sie nicht unbehandelt in die Atmosphäre entweichen, wie dies bei gängigen Reinigungsanlagen üblich ist.

Aus diesem Grund muß die Luft auf Temperaturen aufgeheizt werden, durch die die biologisch wirksamen Zellsubstanzen sicher inaktiviert werden. Dies geschieht vorzugsweise, indem sie dem Brennraum zugeführt wird, in dem auch das Trockensubstrat verbrannt wird (32). Dampf-Luft-Gemische, wie sie beim Erwärmen des Spülwassers entstehen, werden vorzugsweise zuerst vom Dampfanteil durch indirekte Kühlung und die damit verbundene Kondensation (12) befreit, bevor der weitestgehend trockene Luftanteil dem Brennraum zugeführt wird. Das angefallene Kondensat wird in einen der Spülwassertanks geleitet, oder mit der dünnen Phase aus der Substrataufbereitung (22), zusammengeführt.

Nach den verschiedenen Stufen der Feuchtreinigung (2; 4; 6; 8) werden die Behälter und Gerätschaften mit trockener Hitze behandelt (9). Durch die trockene Hitze ist zu erwarten, daß die restlichen noch anhaftenden Zellsubstanzen durch einen oxidativen Vorgang, sozusagen Verbrennung, sicher inaktiviert werden. Die dafür erforderlichen Temperaturen werden über 200°C liegen. Wie eingangs beschrieben, würden DNS-Sequenzen im feuchten Milieu bei diesen Temperaturen noch nicht sicher inaktiviert. In trockener Umgebung läuft jedoch ein anderer physikalisch-chemischer Reaktionsmechanismus ab, der zur bleibenden Inaktivierung aller biologisch aktiven Zellsubstanzen führt. Während der Hitzebehandlung muß ausreichend Luftsauerstoff in der Behandlungskammer verfügbar sein.

Die erforderliche Haltezeit wird um so höher liegen, je niedriger die Temperatur der Hitzebehandlung liegt.

Die Aufheizung kann beispielsweise erfolgen durch Umwälzen von Luft und Aufheizen dieser durch elektrische Heizkörper oder über Wärmetausch mit der Abluft aus der Trockensubstratverbrennung (32) oder durch Einsatz von Infrarotstrahlern innerhalb der Behandlungskammer.

Die Hitzebehandlung (9) wird vorzugsweise in einer speziell dafür ausgelegten Behandlungskammer erfolgen, kann gegebenenfalls aber auch in einer Waschkammer stattfinden.

Vorzugsweise erfolgt im Anschluß an die Hitzebehandlung (9) eine aktive Abkühlung der Behälter (10), die in der gleichen Kammer stattfinden kann, in der die Hitzebehandlung stattfand.

Abluft aus der Hitzebehandlungskammer wird wiederum vorzugsweise dem Brennraum der Trockensubstratverbrennung (32) zugeführt.

Der Hitzebehandlung der Behälter (9) kann auch entfallen, wenn die Behälter und Gerätschaften den kritischen Labor- oder Produktionsbereiches nicht verlassen, und wenn evtl. anhaftende restliche biologisch wirksame Zellsubstanzen nicht schädlich sind bei der Wiederverwendung der Behältnisse.

Alternativ zur Hitzehandlung der Behältnisse ist auch eine Behandlung mit starken Säuren, z. B. Salzsäure, möglich, durch die die biologisch wirksamen Zellsubstanzen inaktiviert würden. Nach der Säurebehandlung müßte eine Neutralisation folgen. Diese Behandlungsart ist jedoch nachteilig gegenüber der ersten, da ein erheblich höherer Aufwand bei der technischen Ausführung entstünde und zusätzliche Probleme mit der Entsorgung der Wirklösungen entstünden.

Im folgenden wird der Aufbereitungsweg des Substrates und des Spülwassers beschrieben:
Nachdem das Substrat im Substratsammeltank (20) in ausreichender Menge vorliegt, wird es einer Folge von Bearbeitungsstufen zugeführt, die dazu dienen, die Trockenmasse des Substrates von der flüssigen Phase zu trennen. Die anlagentechnischen Einrichtungen und Trennverfahren richten sich nach den Eigenschaften des aufzubereitenden Substrates. Besonders zu beachten sind dabei folgende Parameter des Substrates:

- Ausgangstrockenmasse
- Viskosität
- Neigung zur Schaumbildung
- Neigung zum Anbacken unter Temperatureinfluß
- Neigung zum Gerinnen, Flockenbildung
- Anteil an dampfflüchtigen Stoffen
- Anteil an abrasiven Stoffen
- Anteil an Stoffen, die zu exothermen Reaktionen neigen
- Anteil an chemisch aggressiven Stoffen (pH-Wert usw.)
- Anteil an nicht gelösten oder emulgierten Stoffen

Demzufolge kommen eine Vielzahl von bekannten Trennverfahren in Frage, von denen beispielhaft folgende zu nennen sind:

- Beigabe von Flockungshilfsmitteln
- Zentrifugieren, Dekantieren
- Filtrieren, Filterpressen
- Zyklonabscheidung
- Fallfilmverdampfung u. U. unter Vakuum
- Filmverdampfer mit mechanisch bewegten Teilen
- Destillation
- Rektifikation
- Ultrafiltration
- Umkehr-Osmose
- Elektrodialyse
- Ionenaustausch.

Bei den zu erwartenden Eigenschaften der Substrate erscheinen als erste Stufen der Substrat-Aufkonzentrierung (21) unter den mechanischen Trennverfahren die Maßnahmen "Beigabe von Flockungsmitteln" und "Zentrifugieren, Dekantieren" besonders erfolgversprechend. Unter den thermischen Trennverfahren erscheint bei den ersten Stufen der Substrat-Aufkonzentrierung (21) die "Filmverdampfung mit mechanisch bewegten Teilen" erfolgversprechend.

Bei den nachfolgenden Stufen zur Reinigung der dünnen Phase des Substrates (22) ist zu erwarten, daß sich die Verfahren Ultrafiltration, Umkehrosmose und Destillation bzw. die Kombination aus mehreren besonders gut eignen.

Um die kritischen biologisch wirksamen Zellsubstanzen abzuscheiden, müssen erwartungsgemäß alle Partikel abgeschieden werden, die größer als ca. 10^-8 bis 10^-9 m sind. Mit den genannten Verfahren ist dieser Abscheidegrad nach Stand der Technik zu erreichen.

Die Destillation ist zu bevorzugen, da dieses Verfahren praktisch verschleißfrei arbeitet. Bei der Ultrafiltration und Umkehr-Osmose sind Membranen im Einsatz, die gegengespült werden müssen und nach bestimmter Gebrauchsdauer verblockt sind. Die Entsorgung der ausgebauten Membranen stellt ein Problem dar, da sie vermutlich nicht für die Reinigung und Hitzbehandlung in der Aufbereitungsanlage geeignet sind. Sie müssen entweder in einer Sondermüllverbrennungsanlage verbrannt werden, oder es ist der Brennraum zur Trockensubstratverbrennung (32) so ausgelegt, daß darin diese Membranen verbrannt werden können. Günstig ist es bei Kombination der Verfahren, die Membrantrennverfahren (Ultrafiltration, Umkehr-Osmose) erst im Anschluß an die Destillation auszuführen, so daß die Membranen nur noch mit wenigen Restverschmutzungen belastet werden.

Die Verfahren Elektrodialyse und Ionenaustausch haben ebenfalls den Nachteil, daß Entsorgungsprobleme entstehen, sobald ihre Kapazität erschöpft ist.

Nach der bzw. den Stufen zur Reinigung und Aufkonzentrierung der dünnen Phase (22) wird die reine Phase dem Reinwassertank (23) oder dem Sammeltank für das Reinstwasser (25) zugeleitet, falls es sicher völlig frei von biologisch wirksamen Zellsubstanzen ist.

Das Wasser im Reinwassertank (23) muß nicht zwingend gänzlich frei sein von biologisch wirksamen Zellsubstanzen, da es nur zum Nachspeisen der anderen Spülwassertanks und zum Reinspülen der Behälter und Gerätschaften (8) eingesetzt wird, die anschließend ohnehin noch hitzebehandelt werden.

Das gesamte Spülwasservolumen bleibt ständig im Umlauf; zusätzlich in das System kommt jedoch die Flüssigkeitsmenge aus dem aufbereiteten Substrat. Diese Menge wird vom Reinwassertank (23) erforderlichenfalls über eine nochmalige Nachreinigungsstufe (24), die z. B. in Form einer Umkehr-Osmose oder Destillation ausgeführt ist, zum Sammeltank für das Reinstwasser (25) abgeleitet. Aus diesem kann es zur Wiederverwendung für den Substratansatz oder für eine andere Verwendung entnommen werden. Falls keine Verwendungsmöglichkeit besteht, kann es auch dem Hausabwasser zugeleitet werden. Zuvor sollte es aber sicherheitshalber noch einer Endkontrolle auf DNS-Sequenzen (26) unterzogen werden.

Falls bereits der Reinwassertank (23) aufgrund der vorangegangenen Aufbereitungsmaßnahmen völlig frei ist von biologisch wirksamen Zellsubstanzen, können der Sammeltank für das Reinstwasser (25) und die Nachreinigung (24) entfallen.

Das Konzentrat, das bei den ersten Stufen der Substrat-Aufkonzentrierung (21) entsteht, wird einer Trocknungsstufe (30) zugeführt. Auch hier kommen mehrere Verfahren in Frage, deren Anwendung wieder von den Eigenschaften des Substrates abhängt. Besonders geeignet erscheint die Trocknung in einer rotierenden Trommel, die von außen beheizt wird und in schräg gestellter Stellung durch innenliegende Schneckenförderung das getrocknete Substrat dem Brennraum zur Trockensubstrat-Verbrennung (32) zuführt.

Weniger geeignet ist vermutlich ein Sprühtrocknungsverfahren. Während des Trocknungsvorgangs kann bei Bedarf auch ein Trocknungshilfsmittel beigegeben werden, der auch als Zusatzbrennstoff wirken kann (z. B. Sägespäne). Der bei der Trocknung des Konzentrates (30) aufsteigende Abdampf wird durch indirekten Wärmetausch kondensiert (31) und einer der Aufbereitungsstufen für die dünne Phase (22) zugeführt. Die bei der Kondensation des Abdampfes (31) anfallenden nicht kondensierbaren Gase werden in den Brennraum zur Trockensubstrat-Verbrennung (32) eingeleitet.

Innerhalb des Brennraums muß durch ausreichende Sauerstoffzufuhr und ausreichende Verweilzeit dafür gesorgt werden, daß das Trockensubstrat vollständig verbrannt wird, und die aus verschiedenen Aufbereitungsstufen zugeführte belastete Luft ausreichend lange auf einer Temperatur gehalten wird, durch die die biologisch wirksamen Zellsubstanzen vollständig inaktiviert werden. Dazu muß der Rauchgasstrom ggf. über Nacherhitzereinrichtungen geleitet werden.

Es kann erforderlich sein ein Feuerungsverfahren anzuwenden, das zu einer verbesserter Durchmischung in der Brennkammer beiträgt. Dies kann z. B. ein Wirbelschichtverfahren sein. Dieses Verfahren hat auch den Vorteil, daß es besonders zur Verbrennung von Stoffen mit schlechtem Brennwert, wie dies u. U. beim Trockensubstrat der Fall ist, gut geeignet ist.

Bei Einsatz einer Wirbelschichtfeuerung ist es ggf. auch möglich das Konzentrat aus den ersten Substrat-Aufkonzentrierungen (21) direkt der Brennkammer zuzuführen, ohne es vorher noch zu trocknen.

Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch, daß mit dem Konzentrat Wasser aus dem System verloren geht und in der Brennkammer zusätzlicher Brennstoff zur Verdampfung und Überhitzung des Wasseranteils eingesetzt werden muß. Infolge des zusätzlichen Gasvolumen, das aus der Verdampfung des Wasseranteils entsteht, muß die Brennkammer und die Rauchgasabführung deutlich größer ausgeführt werden.

Falls durch der Austrag von noch biologisch wirksamen Zellsubstanzen über das Rauchgas nicht sicher ausgeschlossen werden kann, müssen diese noch nachgereinigt werden, indem sie in der Rauchgasnachreinigung (34) über geeignete Partikelabscheider geführt werden z. B. einen Elektrofilter oder Gewebefilter. Die abgeschiedenen Partikel werden der Einrichtung zum Ausschleusen der Asche (33) zugeführt.

Die Einrichtung zum Ausschleusen der Asche (33) wird vorzugsweise so ausgeführt, daß die Asche beim Ausschleusen über die Dauer eines definierten Zeitraumes noch nacherhitzt wird, um eventuell noch anhaftende biologisch wirksame Zellsubstanzen sicher zu inaktivieren. Diese Einrichtung kann z. B. in Form eines von außen u. U. durch das Rauchgas beheizten Rohres mit innenliegender langsamer Schneckenförderung ausgeführt sein.

Im Folgenden werden Beispiele von Einrichtungen beschrieben, die sicherstellen können, daß beim Entleeren der Substratbehälter vor dem Waschvorgang keine Substratreste unkontrolliert an außenliegenden Anlagenteilen zurückbleiben.

Bei einer Waschkammer (102), die über eine einfache Klapptür (103) beschickt wird, dient die Klapptür vorzugsweise auch als Ausgußeinrichtung zur Entleerung der Behälter und als Abtropfwanne, wenn die Behälter mit der Öffnung nach unten auf dem Waschgestell (101) aufgesteckt werden. Das Substrat wird über eine schiefe Ebene (104), die in die Klapptür (103) eingearbeitet ist, direkt der Waschkammer (102) zugeleitet.

Falls die Anlage mit einer Zulauframpe (105) ausgeführt ist, muß über den ganzen Bereich der Zulauframpe (105) eine Substratauffang- und Abtropfwanne installiert sein. Diese ist vorzugsweise in Form von Einzelwannen (106) in der Art ausgeführt, daß die Ränder der Einzelwannen (106) sich überlappen und dadurch kein Substrat zwischen den Wannen durchlaufen kann. Die Einzelwannen (106) sind demontierbar und in ihrer Größe so gewählt, daß sie auf einem Waschgestell (101) unterzubringen sind und dadurch innerhalb der Anlage gewaschen und dekontaminiert werden können. Dieser Vorgang kann vom Betreiber der Anlage in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden.

Es wird als vorteilhaft angesehen, die Waschgestelle (101) über eine obenliegende Transportschiene (107) hängend zu fördern, da in diesem Fall die Transportschiene nicht mit Abtropfsubstrat in Berührung kommt, wie dies bei einer untenliegenden Transportschiene der Fall wäre.

Um größere Mengen Substrat auffangen zu können, kann es vorteilhaft sein, jedes Waschgestell (101) mit einer Auffangwanne (108) auszurüsten. Beim Beladen der Waschgestelle wird das Substrat in die Auffangwannen (108) entleert und das Abtropfsubstrat aufgefangen. Beim Durchlauf der Waschgestelle durch die Anlage werden die Auffangwannen (108) automatisch entleert und mitgewaschen.

Zur Entleerung der Auffangwannen (108) innerhalb der Anlage können z. B. folgende Prinzipien eingesetzt werden:
Die Auffangwanne (108) kann am Waschgestell so befestigt sein, daß sie innerhalb der Waschkammer durch einen geeigneten Antrieb soweit geschwenkt werden kann, daß sie sich in gekippter Stellung (109) vollständig entleert.

Die Auffangwanne (108) kann an der tiefsten mit einem Öffnung (110) versehen sein, die außerhalb der Waschkammer durch einen federbelasteten Ventilteller (111) mit Dichtring (112) verschlossen ist. Innerhalb der Waschkammer wird der Ventilteller durch ein geeignetes Bewegungselement (113) entgegen der Federkraft vom Wannenboden abgehoben, und dadurch das Abfließen des Substrates und der Spülwässer ermöglicht.

Da an irgendeinem Teil der Anlage eine Undichtigkeit auftreten kann, über die biologisch wirksame Zellsubstanzen austreten können, ist es erforderlich unterhalb der Anlage geeignete Auffangeinrichtungen zu installieren, die jedoch wieder so ausgeführt werden müssen, daß sie von Substratverunreinigungen befreit und dekontaminiert werden können. Hierzu ist es vorteilhaft, eine Auffangeinrichtung in Form von einzelnen teilbaren Wannenelementen (114) aufzubauen, die jeweils nur so groß sind, daß sie innerhalb der Anlage gewaschen und dekontaminiert werden können. Vorzugsweise werden die Wannenelemente (114) so ausgeführt, daß sie zueinander dicht abschließen, so daß bei Überfließen eines Wannenelementes (114) das Substrat von den benachbarten Wannenelementen aufgenommen wir, ohne daß Flüssigkeit nach unten durchdringt. Das Auffangvolumen aller Wannenelemente (114) muß größer sein als das maximale Flüssigkeitsvolumen, das aus der Anlage austreten kann.

Falls die Abdichtung zwischen den einzelnen Wannenelementen (114) nicht als sicher genug angesehen werden kann, wird entweder ausschließlich oder zusätzlich zu den Wannenelementen (114) eine dichtgeschweißte großflächige Bodenwanne (115) unter dem gesamten Bereich der Anlage eingesetzt. Da diese nicht in der Anlage gewaschen und dekontaminiert werden kann, wird sie vorzugsweise mit Flächenheizungen (116) an der Unterseite und den Seitenwänden ausgerüstet, durch die es möglich ist die Wanne nach dem Abpumpen der ausgetretenen Flüssigkeit soweit aufzuheizen, daß restliche anhaftende biologisch wirksame Zellsubstanzen sicher inaktiviert werden.

Die Auffangwannen werden mit einer geeigneten Alarmeinrichtung zur Meldung einer Undichtigkeit ausgerüstet, sowie mit einer Abpumpeinrichtung, die im zerlegten Zustand innerhalb der Anlage dekontaminierbar ist.

Claims

1. Verfahren zur Entsorgung von biologisch belasteten Substraten sowie zur Reinigung und Dekontamination der vom Substrat verunreinigten Behälter und Gerätschaften innerhalb einer geschlossenen Anlage, in der sowohl die Substrate als auch die Behälter und Gerätschaften so behandelt werden, daß biologisch wirksame Zellsubstanzen weder mit dem Substrat selbst, noch mit dem Spülwasser zur Reinigung der Behälter und Gerätschaften in ein Abwassersystem oder in die Atmosphäre gelangen können, dadurch gekennzeichnet, daß

A) die Behälter und Gerätschaften nach der Entleerung des Substrates in einen Sammeltank (20) einer mehrstufigen Reinigung (2, 4, 6, 8) mit Spülwässern (3, 5, 7, 23) und Zusatzreinigungsstoffen unterzogen werden und anschließend durch ein trockenes Erhitzungsverfahren auf Temperaturen über 200°C aufgeheizt werden (9), wodurch die eventuell noch anhaftenden biologisch wirksamen Zellsubstanzen inaktiviert werden, und
B) durch jeweils angepaßte, in der Regel mehrstufige Maßnahmen der mechanischen oder thermischen Aufkonzentrierung bzw. durch Filterung und Trocknung (21, 22, 24, 30) die flüssige und feste Phase des Substrates im Sammeltank und der Reinigungsflüssigkeiten voneinander getrennt werden, um das Trockensubstrat oder ein stark aufkonzentriertes Substrat durch nachfolgende Verbrennung in einem Brennraum (32) zu entsorgen, wobei die Asche gegebenenfalls während der Ausschleusung aus dem Brennraum in einer beheizten Erhitzungsstrecke (33) über einen definierten Zeitraum nacherhitzt wird, und die entstehenden Rauchgase vor dem Austritt in die Atmosphäre gegebenenfalls über eine Rauchgasreinigung (34) geleitet werden, und das Abscheidegut der Aschenacherhitzung zugeführt wird, und
C) die "Dünne Phase" (22), die sich aus der Substrataufkonzentrierung (21) und Überlaufwasser aus den Spülwassertanks (3, 5, 7) bildet, solange mit jeweils angepaßten Verfahren gereinigt wird, daß sie als Spülwasser wiederverwendet werden kann, und
D) der Volumenanteil der "Dünnen Phase" (22), der nicht als Spülwasser Verwendung findet, solange mit jeweils angepaßten Verfahren vollständig von biologisch wirksamen Zellsubstanzen gereinigt wird, daß er nach einer abschließenden Kontrolle auf Restverschmutzungen (26) risikolos dem Abwasser zugeführt oder für den erneuten Substratansatz (11) verwendet werden kann, und
E) austretende Luft oder Dampf-Luft-Gemische aus den Behandlungskammern und Spülwassertanks durch thermische Nachbehandlung dekontaminiert werden, indem aus Dampf-Luft-Gemischen der Dampfanteil vorzugsweise durch indirekten Wärmetausch auskondensiert (12, 31) und einem der Spülwässer zugeführt wird oder zusammen mit der "Dünnen Phase" des Substrates (22) nachgereingt wird, und der zurückbleibende trockene Luftanteil dem Brennraum (32) zugeführt wird, der auch zur Verbrennung der Trockenmasse der Substrate dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallende Wärme aus der Verbrennung des Trockensubstrates (32) einschließlich des Zusatzbrennstoffes zur Temperierung der Spülwassertanks (3, 5, 7) und/oder zur Hitzebehandlung der Behälter (9) und/oder zur Substrat-Aufkonzentrierung (21) und Konzentrat-Trocknung (30) eingesetzt und dadurch zum großen Teil zurückgewonnen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung der Behälter und Gerätschaften durch einen mehrstufigen Prozeß erfolgt, wobei für jeden der Spülschritte ein separater Tank mit unterschiedlichem Reinheitsgrad des Spülwassers (3, 5, 7, 23) bereitgehalten wird und bei jedem Spülschritt das Spülwasser aus dem der betreffenden Tank der Waschkammer zugeführt und nach Ende des Spülschrittes in den Spülwassertank mit dem nächst höheren Verschmutzungsgrad abgelassen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter und Gerätschaften nach der Reinigung anstelle der Behandlung mit trockener Hitze mit einer Säurelösung behandelt und anschließend durch eine Laugenbehandlung neutralisiert werden können, um noch anhaftende biologisch wirksame Zellsubstanzen zu inaktivieren.

5. Aufbereitungsanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die zur Entleerung der Substrate dienen, so ausgeführt sind, daß sie innerhalb der Behandlungskammern gewaschen und dekontaminiert werden können, indem die Waschgestelle (101) vorzugsweise mit Auffangwannen (108) ausgerüstet werden, die erst innerhalb der Waschkammer (102) entleert und mitbehandelt werden und Zulauframpen (105) vorzugsweise mit Abtropfwannen (106) ausgerüstet werden, die so dimensioniert sind, daß sie innerhalb der Anlage gewaschen und dekontaminiert werden können.

6. Aufbereitungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einzelteile der Anlage, die mit dem Substrat in Berührung kommen, so ausgeführt sind, daß sie im Falle eines Defektes oder eines Fehlers im Verfahrensablauf entweder im eingebauten Zustand oder im ausgebauten und ggf. zerlegten Zustand in den Behandlungskammern (2, 4, 6, 8, 9, 10) gewaschen und hitzebehandelt werden können, so daß sie ohne Gefahr des Anhaftens von biologisch wirksamen Zellsubstanzen entsorgt bzw. wiederverwendet werden können.

7. Aufbereitungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anlage entweder in einer dichten Auffangeinrichtung in Form einer Bodenwanne (115) aufgestellt wird, die groß genug ist, um die maximal austretende Flüssigkeitsmenge aufzufangen, wobei die Bodenwanne (115) im Bedarfsfall durch eine Flächenheizung (116) auf Temperaturen aufgeheizt wird, durch die eventuell noch anhaftende biologisch wirksame Zellsubstanzen inaktiviert werden, oder durch eine Auffangeinrichtung aus miteinander dicht verbundenen einzelnen Wannenelementen (114) abgesichert wird, die so bemessen sind, daß sie im zerlegten Zustand innerhalb der Anlage dekontaminierbar sind.