DE19600711A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abbau von organischem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von organischem Material. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abbau von organischem Material mit einer Eingabeeinrichtung zur Aufnahme von organischem Material und mindestens einer Behandlungseinrichtung, in der zumindest ein Teil der im organischen Material enthaltenen Substanzen unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen zersetzt wird, wobei die Behandlungseinrichtung mit der Eingabeeinrichtung über eine Verbindungseinrichtung verbunden ist, durch die das über die Eingabeeinrichtung eingegebene organische Material zur Behandlungseinrichtung geleitet wird.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt. Beispielsweise beschreibt die EP 0 037 612 B1 ein Verfahren zur anaeroben Digestion von festem organischem Material, das von Pflanzen oder Tieren oder beiden stammt, bei welchem der feste organische Abfall unter anaeroben Bedingungen in einen primären Reaktionsraum, der mit einem Sieb ausgerüstet ist, zersetzt wird, währenddessen der feste organische Abfall mit Wasser gespült wird, das mit löslichen und/oder unlöslichen anorganischen und/oder organischen Materialien, die von Pflanzen und/oder Tieren stammen, verunreinigt sein kann, um lösliche organische und anorganische Substanzen und die wasserlöslichen Fettsäuren, die durch die Versetzung gebildet werden, im wesentlichen aufzulösen und zu entfernen. Anschließend wird die so erhaltene Flüssigkeit, die im wesentlichen frei von nichtgelöstem festen organischen Abfall ist, aus dem primären Reaktionsraum in einen Hilfsreaktor beschickt, wobei im primären Reaktionsraum die verbleibenden organischen Rückstände zurückgelas­ sen werden. In dem Hilfsreaktor wird das gelöste organische Material in der wäßrigen Lösung unter anaeroben Bedingungen in ein Gemisch aus Kohlendioxid und Methangas umgewandelt.

Aus der DE 41 24 880 C2 ist ferner ein Verfahren zur Kompostierung von organischen Abfällen bekannt, bei welchem die Abfälle zunächst durch aerobe Mikroorganismen unter Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases aerob abgebaut werden, nach Abbau zumindest eines Teils der leicht abbaubaren Bestandteile der Abfälle die Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gases beendet wird und die Abfälle anschließend unter Sauerstoffausschluß durch anaerobe Mikroorganismen anaerob abgebaut werden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art effektiver auszubilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen zum Abbau von organischem Material, mit einem ersten Verfahrensschritt, das organische Material mit einer Spülflüssigkeit zu spülen, und mindestens einem zweiten Verfahrensschritt, zumindest einen Teil der im organischen Material enthaltenen Substanzen unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen zu zersetzen.

Während der zweite Verfahrensschritt, für sich genommen, bekannt ist, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß diesem zweiten Verfahrens­ schritt ein erster Verfahrensschritt vorgeschaltet ist, in dem das organische Material mit Spülflüssigkeit behandelt wird. Dieser erfindungsgemäße erste Verfahrensschritt bewirkt ein Herauswaschen von in der Spülflüssigkeit löslichen organischen Substanzen aus dem organischen Material. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen ersten Verfahrensschrittes können somit die löslichen organischen Substanzen, die sich schnell biologisch umwandeln lassen und u. a. zu Geruchsemissionen führen können, auf einfache und schnelle Weise von den übrigen Substanzen des organischen Materials getrennt werden.

Zeitlich besonders effektiv läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann durchführen, wenn das organische Material während des Transportes zu dem Ort, an dem der zweite Verfahrensschritt durchgeführt wird, der Spülung unterworfen wird, wobei zur besonders wirksamen Durchspülung des organischen Materials die Spülflüssigkeit entgegen der Bewegungsrichtung des organischen Materials geleitet werden sollte (Gegenstromprinzip).

Zweckmäßigerweise wird das organische Material im wesentlichen mit Wasser gespült.

Die im ersten Verfahrensschritt zurückbleibenden nicht löslichen organischen Rückstände werden vorzugsweise im zweiten Verfahrensschritt unter aeroben Bedingungen zersetzt (sog. Nachkompostierung). Demnach werden die Spül­ flüssigkeit mit den darin enthaltenen gelösten organischen Substanzen und jene organischen Rückstände, bei denen es sich insbesondere im wesentlichen um Feststoffe handelt, getrennt, was im übrigen kontinuierlich oder auch diskon­ tinuierlich erfolgen kann.

Die im ersten Verfahrensschritt gewonnenen und in der Spülflüssigkeit gelösten organischen Substanzen werden vorzugsweise im zweiten Verfahrensschritt unter anaeroben Bedingungen zersetzt. Hierzu führt das für die Spülflüssigkeit die darin gelösten organischen Substanzen dem Reaktionsraum zu, in dem während des zweiten Verfahrensschrittes die Zersetzung dieser organischen Substanzen unter anaeroben Bedingungen stattfindet und diese organischen Substanzen im wesentlichen in CH₄ und CO₂ umgewandelt werden. Vorzugsweise kann für diesen Teil des zweiten Verfahrensschrittes das in der EP 0 037 612 B1 beschriebene Verfahren zur Anwendung kommen und der Reaktionsraum aus einem sog. Methanfermenter bestehen.

Die Spülflüssigkeit kann nach Trennung von den nichtgelösten organischen Rückständen zweckmäßigerweise für die Spülung des nachfolgenden organischen Materials wiederverwendet werden, und zwar vorzugsweise nach Durchlaufen des Reaktionsraumes, in dem die anaerobe Vergärung der löslichen organischen Substanzen stattfindet, so daß die Spülflüssigkeit im Kreislauf geführt wird.

Die Spülung im ersten Verfahrensschritt sollte unter gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur durchgeführt werden, wodurch die Effektivität noch gesteigert werden kann. Hierzu sollte die Spülflüssigkeit auf mindestens 30°C, vorzugsweise auf mindestens 60°C, vorzugsweise jedoch auf weniger als 100°C erwärmt werden. Durch eine solche Temperaturbehandlung kann die Verweilzeit des organischen Materials im ersten Verfahrensschritt kurz gehalten werden, ohne daß die Wirksamkeit der Spülung nachteilig beeinflußt wird.

Vorzugsweise beträgt die Dauer des ersten Verfahrensschrittes mindestens etwa zwei und maximal etwa acht Stunden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die der Erfindung zugrundeliegen­ de Aufgabe ferner dadurch gelöst, daß in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art Mittel zur Abgabe von Spülflüssigkeit zur Spülung des organischen Materials in der Verbindungseinrichtung vorgesehen sind.

Die Spülflüssigkeitsabgabemittel können stationär angeordnet sein.

Vorzugsweise weist die Verbindungseinrichtung Transportmittel zur Beförderung des organischen Materials von der Eingabeeinrichtung zur Behandlungseinrichtung auf. Bei dieser Ausführung sollten vorteilhafterweise die Spülflüssigkeitsabgabe­ mittel oberhalb der Transportmittel angeordnet und als Berieselungsmittel ausgebildet sein. Die Transportmittel können bevorzugt eine Förderspirale aufweisen.

Ferner kann die Verbindungseinrichtung Mittel zum Ableiten der Spülflüssigkeit aufweisen. Für den Fall, daß die Verbindungseinrichtung Transportmittel aufweist, sollten die Spülflüssigkeitsableitungsmittel die Spülflüssigkeit entgegen der Trans­ portrichtung der Transportmittel ableiten, wodurch sich eine besonders gute Durchspülung des organischen Materials ergibt. Die Transportmittel sollten hierzu in einem Kanal angeordnet sein, welcher die Spülflüssigkeitsableitungsmittel bildet und in Bewegungsrichtung des organischen Materials ansteigt, so daß aufgrund Schwerkrafteinfluß die im Kanal aufgefangene Spülflüssigkeit entgegen der Transportrichtung fließt. Die Spülflüssigkeitsableitungsmittel können ferner die Spülflüssigkeit zu einer Behandlungseinrichtung leiten, in der eine anaerobe Zersetzung der in der Spülflüssigkeit gelösten organischen Substanzen stattfindet, und Spülflüssigkeitsrückleitungsmittel vorgesehen sein, die die Spülflüssigkeit von dieser Behandlungseinrichtung den Spülflüssigkeitsabgabemitteln wieder zuführt, so daß die Spülflüssigkeit zweckmäßigerweise zum einen sowohl für den ersten als auch für den zweiten Verfahrensschritt verwendet und zum anderen im Kreislauf geführt und somit wiederverwendet werden kann.

Schließlich sollte die Verbindungseinrichtung von einem vorzugsweise wärmege­ dämmten Gehäuse im wesentlichen umgeben sein, um insbesondere Geruchs­ emissionen zu vermeiden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, in der schematisch im Querschnitt eine Vorrichtung zum Abbau von organischem Material dargestellt ist.

Gemäß der Darstellung der Fig. ist die abgebildete Vorrichtung, die Teil einer nicht dargestellten Anlage zum Abbau von organischem Material ist, auf einem Boden 2 o. dgl. aufgestellt und wird von zwei auf dem Boden 2 stehenden Seitenwänden 3, 4 sowie eine obere Abdeckung 6 umschlossen. Die Seitenwände 3, 4 und/oder die obere Abdeckung 6 können aus wärmedämmendem Material bestehen.

An der gemäß der Fig. linken Seite der oberen Abdeckung 6 ist eine trichterförmige Eingabeöffnung 8 ausgebildet, durch die die Vorrichtung mit organischem Material beschickt wird, bei welchem es sich insbesondere um organische Feststoffe und Abfälle handelt.

Im Inneren des von den beiden Seitenwänden 3, 4 und der oberen Abdeckung 6 gebildeten Gehäuses ist eine Transporteinrichtung 10 angeordnet, die mittels Stelzen 11 auf dem Fußboden 2 abgestützt ist. Die Transporteinrichtung 10 weist einen halbrohrförmigen, nach oben offenen Kanal 12 auf, in dem eine Förderspirale 14 um eine in Längsrichtung des Kanals 12 verlaufende Achse drehbar gelagert ist. Das gemäß der beiliegenden Fig. linke Ende 10a der Transporteinrichtung 10 schließt sich an die trichterförmige Beschickungsöffnung 8 direkt an, wobei im Kanal 12 eine mit der Beschickungsöffnung 8 fluchtende, in der beiliegenden Fig. im einzelnen nicht dargestellte Einlaßöffnung 15 ausgebildet ist. Das über die Beschickungsöffnung 8 eingefüllte organische Material gelangt durch die Einlaßöff­ nung 15 in den Kanal 12 und wird durch Rotation der Förderspirale 14 von dieser in Richtung des Pfeils A (gemäß der beiliegenden Fig. nach rechts) transportiert. Der Kanal 12 ist an dem gemäß der beiliegenden Fig. rechten Ende 10b der Transport­ einrichtung 10 durch die Seitenwand 4 nach außen geführt und weist dort eine Ausgabeöffnung 16 auf.

Oberhalb der Transporteinrichtung 10 ist eine Berieselungseinrichtung 18 stationär angeordnet, die Spülflüssigkeit, die vorzugsweise im wesentlichen aus Wasser besteht, in Richtung auf die Transporteinrichtung 10 versprüht. Die Spülflüssigkeit tritt durch in der beiligenden Fig. nicht dargestellte Öffnungen an der Oberseite des Kanals 12 in dessen Inneres ein und gelangt dort mit dem von der Förderspirale 14 transportierten organischen Material in Kontakt. Zum Versprühen der Spülflüssigkeit weist die Berieselungseinrichtung 18 entsprechende, in der Fig. nicht näher dargestellte Düsen auf, die auf die Transporteinrichtung 10 gerichtet sind.

Die von der Berieselungseinrichtung 18 abgegebene Spülflüssigkeit ist zuvor von einer nicht dargestellten Heizeinrichtung auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erwärmt worden, wobei die Temperatur des Wassers vorzugs­ weise zwischen 30°C und 100°C und insbesondere bei etwa 60°C bis 80°C liegt.

Nach Eintritt der Spülflüssigkeit in den Kanal 12 wird das dort in Richtung des Pfeils A von der Förderschnecke 14 transportierte organische Material entsprechend gespült. Durch die Spülung werden die im organischen Material enthaltenen - löslichen Substanzen "herausgewaschen" und von der Spülflüssigkeit aufgenom­ men. Während der Spülung fließt die Spülflüssigkeit von der Stelle ihres Eintritts im Kanal 12 in Richtung des Pfeils B (gemäß der beiliegenden Fig. nach links) entgegen der Bewegungsrichtung A des von der Förderspirale 14 transportierten organischen Materials, wodurch eine besonders wirkungsvolle Durchspülung des organischen Materials stattfindet. Erreicht wird dies dadurch, daß der Kanal 12 vom gemäß der beigefügten Fig. linken Ende 10a der Transporteinrichtung 10, das benachbart zur Beschickungsöffnung 8 liegt, zum gegenüberliegenden Ende 10b, an dem die Austrittsöffnung 16 vorgesehen ist, ansteigt, so daß die im Kanal 12 befindliche Spülflüssigkeit aufgrund des Schwerkrafteinflusses zum tieferliegenden Ende 10a der Transporteinrichtung 10 fließt, während aufgrund der Wirkung der Förder­ schnecke 14 das organische Material in Richtung auf das höhergelegene andere Ende 10b der Transporteinrichtung 10 transportiert wird.

Am unteren Ende 10a der Transporteinrichtung 10 ist der Boden des Kanals 12 mit einer Austrittsöffnung 20 versehen, durch die die Spülflüssigkeit mit den nun darin enthaltenen gelösten organischen Substanzen 22 austritt und von einem darunter liegenden Sedimentierbecken 24 aufgenommen wird.

Demnach werden also die löslichen organischen Substanzen aus dem organischen Material von dem Prozeßwasser aufgenommen und in das Sedimentierbecken 24 transportiert. Zurück bleiben nichtlösliche feste organische Rückstände 26, die aufgrund der Förderwirkung der Förderschnecke 14 aus der Auslaßöffnung 16 am höhergelegenen Ende 10b der Transporteinrichtung 10 ausgegeben werden.

Die festen organischen Rückstände 26 werden in einer nicht dargestellten Behandlungseinrichtung unter aeroben Bedingungen zersetzt, wobei insbesondere die bisher bekannten Verfahren zur Anwendung kommen können (Nachkom­ postierung).

Die im Sedimentierbecken 24 gesammelte Spülflüssigkeit mit den darin gelösten organischen Substanzen kann einer ebenfalls nicht dargestellten zweiten Behand­ lungseinrichtung zugeführt werden, in dem die löslichen organischen Substanzen unter anaeroben Bedingungen im wesentlichen in CH₄ und CO₂ umgewandelt werden. Hier kann insbesondere ein Verfahren verwendet werden, wie es beispielsweise in der EP 0 037 612 B1 beschrieben ist. Anschließend wird die Spülflüssigkeit, die im übrigen auch als Prozeßflüssigkeit bezeichnet werden kann, mit Hilfe einer ebenfalls in der Fig. nicht dargestellten Rückleitungseinrichtung der Berieselungseinrichtung 18 wieder zugeführt, so daß diese die Spülflüssigkeit erneut für die Spülung des nachfolgenden organischen Materials abgeben kann.

Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Vorrichtung wird demnach das organische Material einer Spülung unterzogen, wodurch aus dem organischen Material lösliche organische Substanzen herausgelöst werden und feste organische Rückstände übrigbleiben, mithin also die löslichen organischen Substanzen von den übrigen festen organischen Substanzen getrennt werden, wobei dieser Verfahrensschritt während des Transportes des organischen Materials in der Transporteinrichtung 10 stattfindet. Dabei sind die Abmessungen, insbesondere zwischen der Eintrittsstelle der Spülflüssigkeit in den Kanal 12 und dessen Auslaßöffnung 20, sowie die Neigung des Kanals 12 derart bemessen, daß die Verweilzeit der organischen Feststoffe im Kanal 12 und die Dauer der Spülung etwa in der Größenordnung von zwei bis acht Stunden liegt. Anschließend werden dann die so voneinander getrennten organischen Rückstände 26 und die in der Spülflüssigkeit löslichen bzw. gelösten Substanzen 22 mit Hilfe von aeroben und anaeroben Gärungsverfahren weiter zersetzt.

Claims (24)

1. Verfahren zum Abbau von organischem Material, mit einem ersten Verfahrens­ schritt, das organische Material mit einer Spülflüssigkeit zu spülen, und mindestens einem zweiten Verfahrensschritt, zumindest einen Teil der im organischen Material enthaltenen organischen Substanzen unter aeroben und/oder anaeroben Bedingun­ gen zu zersetzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material während des Transportes zu dem Ort, an dem der zweite Verfahrensschritt durchgeführt wird, dem ersten Verfahrensschritt unterworfen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit entgegen der Bewegungsrichtung (A) des organischen Materials geleitet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit im wesentlichen Wasser ist.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im ersten Verfahrensschritt zurückbleibenden nichtgelösten organischen Rückstände (26) im zweiten Verfahrensschritt unter aeroben Bedingungen zersetzt werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im ersten Verfahrensschritt gewonnenen und in der Spülflüssigkeit gelösten organischen Substanzen (22) im zweiten Verfahrens­ schritt unter anaeroben Bedingungen zersetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit die darin gelösten organischen Substanzen (22) dem Reaktionsraum zuführt, in dem während des zweiten Verfahrensschrittes die Zersetzung dieser organischen Substanzen unter anaeroben Bedingungen stattfindet.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit nach Trennung von den nicht­ gelösten Rückständen (26) für die Spülung des nachfolgenden organischen Materials wiederverwendet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit nach Durchlaufen des Reaktions­ raumes für die Spülung wiederverwendet wird.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit unter gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit auf mindestens etwa 30°C, vorzugsweise auf mindestens etwa 60°C, erwärmt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeit auf weniger als 100°C erwärmt ist.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des ersten Verfahrensschrittes mindestens etwa zwei Stunden beträgt.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des ersten Verfahrensschrittes maximal etwa acht Stunden beträgt.

15. Vorrichtung zum Abbau von organischem Material, insbesondere zur Durch­ führung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einer Eingabeeinrichtung (8) zur Aufnahme von organischem Material und mindestens einer Behandlungseinrichtung, in der zumindest ein Teil der im organischen Material enthaltenen Substanzen unter aeroben und/oder anaeroben Bedingungen zersetzt wird, wobei die Behandlungseinrichtung mit der Eingabeeinrichtung (8) über eine Verbindungseinrichtung (10) verbunden ist, durch die das über die Eingabeinrich­ tung (8) eingegebene organische Material zur Behandlungseinrichtung geleitet wird, gekennzeichnet durch Mittel (18) zur Abgabe von Spülflüssigkeit zur Spülung des organischen Materials in der Verbindungseinrichtung (10).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeitsabgabemittel (18) stationär angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (10) Transportmittel (14) zur Beförderung des organischen Materials von der Eingabeeinrichtung (8) zur Behandlungseinrichtung aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeitsabgabemittel (18) oberhalb der Transportmittel (14) angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeitsabgabemittel (18) als Berieselungs­ mittel ausgebildet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportmittel eine Förderspirale (14) aufweisen
21. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (10) Mittel (12) zum Ableiten der Spülflüssigkeit aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21 sowie nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeitsableitungsmittel (12) die Spülflüssigkeit entgegen der Transportrichtung (A) der Transportmittel (14) ableiten.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportmittel (14) in einem Kanal (12) angeordnet sind, welcher die Spülflüssigkeitsableitungsmittel bildet und in Transportrichtung (A) der Transportmittel (14) ansteigt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülflüssigkeitsableitungsmittel (12) die Spülflüssigkeit zu einer Behandlungseinrichtung leiten, in der eine anaerobe Zersetzung der in der Spülflüssigkeit gelösten organischen Substanzen stattfindet, und Spülflüssigkeitsrückleitungsmittel vorgesehen sind, die die Spülflüssigkeit von dieser Behandlungseinrichtung den Spülflüssigkeitsabgabemitteln wieder zuführen.

25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 24 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (10) von einem vorzugsweise wärmegedämmten Gehäuse (3, 4, 6) im wesentlichen umgeben ist.