DE19602023C1 - Verfahren zur Aufbereitung von biogenen Abfallstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von biogenen Abfallstoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (DE-Buch von K. Wiemer und M. Kern, "Grundlagen und Verfahren der Anaerobtechnik", M.I.C. Baeza-Verlag, Witzenhausen 1994, Seiten 27 bis 47).

"Biogene Abfallstoffe" sind beispielsweise Bioabfälle aus Haushalten und Gärten. Durch immer strengere Anforderungen des Gesetzgebers an die Abfallverwertung (TA Siedlungsabfall), an den Immissionsschutz sowie an die Abwasserreinigung, gewinnen übergreifende Behandlungskonzepte zunehmend an Bedeutung. So wird z. B. in der TA Siedlungsabfall als 3. Verwaltungsvorschrift zum Abfallgesetz die biologische Behandlung von getrennt erfaßten Bioabfällen vorgeschrieben. In dem DE-Buch von Wiemer und Kern sind entsprechende Behandlungsverfahren beschrieben. Dabei wird der gesamte Abfallstrom entweder anaerob oder aerob oder in Kombination erst anaerob und anschließend aerob behandelt.

Anaerobe Verfahren werden demnach zur Behandlung von Abfällen in Abhängigkeit vom Wassergehalt bzw. von der Menge der Trockensubstanz (TS) des Gärgutes unterschieden in Trocken- und Naßfermentationsverfahren. Der TS-Gehalt des Gärgutes beträgt bei Trockenfermentationsverfahren ca. 20-30% und bei Naßfermentationsverfahren ca. 5-15%. Eine weitere Unterscheidung der Verfahren erfolgt anhand der Verfahrensstufen, der Prozeßtemperatur sowie der Betriebsweise. Es werden ein- oder mehrstufige Verfahren eingesetzt. Die Verfahren können mesophil bei ca. 35 bis 40°C oder thermophil bei ca. 50 bis 60°C durchgeführt werden. Es ist eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Arbeitsweise bekannt.

Beim Trockenfermentationsverfahren ergeben sich hohe mechanische Anforderungen an die Anlagentechnik. Es können hohe Abwassermengen entstehen, je nach Wassergehalt des eingesetzten Materials und dem Verfahrenskonzept. Beim Naßfermentationsverfahren ist ein hoher anlagentechnischer Aufwand erforderlich. Aufgrund der Verdünnung bei der Wassergehalteinstellung ergeben sich geringe Raumbelastungen bei hohem Prozeßwasserbedarf. Zur Herstellung eines vermarktungs- und insbesondere lagerfähigen Kompostes aus dem Gärsubstrat ist in der Regel neben einer Entwässerung eine aerobe Nachrotte erforderlich.

Aerob arbeitende Kompostierverfahren haben einen hohen mechanischen Energiebedarf. Dieser wird insbesondere durch Rottebelüftungs- und Hallenentlüftungssysteme hervorgerufen. Es ergeben sich außerdem starke Geruchsemissionen bei der Kompostierung von Bioabfällen. Zur Vermeidung dieser Mängel und zur Erfüllung der erwähnten Vorschriften werden immer höhere Anforderungen an Abluftreinigungssysteme gestellt. Es ist außerdem eine bauliche Kapselung der eingesetzten Anlagen erforderlich. Dies bedingt hohe Investitionen. Durch eine Kapselung des Intensivrottebereichs fallen außerdem große Mengen Kondensat aus der Luft an. Dadurch ergeben sich erhöhte Anforderungen an den Korrosionsschutz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so weiterzubilden, daß die Abfallstoffe auf einfache Weise mit geringem apparativen Aufwand und ohne Nachbehandlung aufbereitet werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dieses Verfahren ist auf einfache Weise ohne wesentlichen apparativen Aufwand durchführbar. Vergärung (anaerob) und Kompostierung (aerob) werden getrennt durchgeführt. Eine Geruchsemission ist weitestgehend vermieden, da das in den Abfallstoffen enthaltene Wasser separat im anaeroben Reaktor behandelt wird und ihre Inhaltsstoffe dort i.w. abgebaut werden. Wegen des hohen TS-Gehalts ist die aerobe Rotte leicht umzuschichten und zu belüften sowie zu befeuchten, wozu mit Vorteil der Austrag des anaeroben Reaktors verwendet werden kann. Der Energiebedarf für die Belüftung der aeroben Rotte kann durch thermische Nutzung des im anaerob arbeitenden Reaktor erzeugten Biogases zumindest teilweise gedeckt werden. Die Stoffe der aeroben Rotte können als Fertigkompost gelagert oder verwendet werden.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Anlage zur beispielhaften Durchführung des Verfahrens in Form eines Blockschaltbildes.

Biogene Abfallstoffe 1 werden zunächst in einer Anlage S einer Störstoffauslese unterzogen. Für die aerobe und anaerobe Behandlung ungeeignete Störstoffe, wie Glas, Metall oder Kunststoffe werden aussortiert und entsprechend dem Pfeil 2 anderweitig verwertet. Die von Störstoffen befreiten biogenen Abfallstoffe 3 werden anschließend in einer Anlage F mechanisch in eine feststoffarme Phase 4 und eine feststoffreiche Phase 5 fraktioniert bzw. zerlegt.

Die feststoffarme Phase 4, deren TS-Gehalt unter 10% liegen kann, wird einem anaerob arbeitenden Reaktor V zugeführt. Der Reaktor V kann aufgrund des geringen TS-Gehaltes der feststoffarmen Phase 4 ein Hochleistungsreaktor mit Raumbelastungen von bis zu ca. 40 kg CSB/m³d sein.

"d" steht dabei für einen Tag und CSB ist der "Chemische Sauerstoffbedarf". Als Reaktor kann beispielweise ein UASB-Reaktor, ein Anaerobfilter oder ein Wirbelbettreaktor verwendet werden, wenn eine hohe Biogasausbeute und ein hoher Abbaugrad bei kurzen Verweilzeiten angestrebt wird.

Als Reaktor V kann aber auch ein einfacher Rührkesselreaktor eingesetzt werden, wenn ein geringerer apparativer Aufwand im Vordergrund steht. Der Reaktor V kann auch Sickerwässer aufnehmen, die bei der Sammlung, dem Transport und der Zwischenlagerung der Abfallstoffe anfallen können. Je nach erforderlicher bzw. gewünschter Abbauleistung und in Abhängigkeit vom eingesetzten Reaktortyp, liegt die Verweilzeit der feststoffarmen Phase 4 im Reaktor V im Bereich weniger Stunden und Tage bis hin zu mehreren Wochen. Die Prozeßführung kann mesophil oder thermophil sein. Anfallender Überschußschlamm kann dem aeroben Prozeß zugeführt werden.

Die feststoffreiche Phase 5, deren TS-Gehalt beispielsweise über 80% liegt, gelangt in eine Anlage K, beispielsweise eine Miete, in welcher die aerobe Rotte erfolgt. Das Rottegut soll möglichst locker geschichtet sein und viele Poren haben, damit Luft hindurchströmen kann und so eine ausreichende Belüftung sichergestellt ist. Dazu kann das Rottegut mit zerkleinerten Grünabfallen G in einem hinsichtlich des Wasser- und Nährstoffgehaltes günstigen Verhältnis gemischt und aufgelockert werden. Die Grünabfälle G werden vorher zweckmäßig in einer Anlage Z auf eine geeignete Partikelgröße zerkleinert. Das Rottegut wird regelmäßig umgeschichtet, belüftet und befeuchtet. Der Wassergehalt des Rotteguts wird während des gesamten Rotteprozesses kontrolliert und gegebenenfalls durch Bewässerung auf einen gewünschten Wert eingestellt. Ein optimaler Wassergehalt ist für die Mikroorganismen eine wesentliche Voraussetzung für die Abbautätigkeit. Für diese Bewässerung kann vorzugsweise der Ablauf des Reaktors V eingesetzt werden, was durch den Pfeil 7 angedeutet ist. Das ist nach der anaeroben Behandlung der feststoffarmen Phase 4 möglich und sinnvoll, bei der insbesondere leicht abbaubare und geruchsintensive Inhaltsstoffe entfernt werden.

Wenn zusätzlicher Wasserbedarf entstehen sollte, könnte dieser vorzugsweise durch Rottekondensat sowie gegebenenfalls durch Regenwasser gedeckt werden. Die aerobe Rotte wird bis zum Erreichen eines einem Fertigkompost entsprechenden Rottegrades durchgeführt. Der Fertigkompost ist lagerfähig und frei von austriebfähigen Pflanzenteilen und Samen. Er kann gemäß Pfeil 8 gelagert und hygienisch unbedenklich angewendet werden.

Der Energiebedarf des Verfahrens bezüglich Wärme und Elektrizität kann durch thermische Nutzung (Kraft/Wärme-Koppelung) des im Reaktor V erzeugten Biogases E (Pfeil 9) zumindest zum Teil gedeckt werden. Ein energieautarker Betrieb ist gegebenenfalls denkbar.

Claims (3)

1. Verfahren zur Aufbereitung von biogenen Abfallstoffen, bei dem die Abfallstoffe sowohl einer anaeroben als auch einer aeroben Behandlung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffe mechanisch in eine feststoffarme Phase und eine feststoffreiche Phase fraktioniert und getrennt behandelt werden, wobei die feststoffarme Phase einem anaerob arbeitenden Reaktor aufgegeben wird und die feststoffreiche Phase bei ausreichender Belüftung und unter Kontrolle des Wassergehalts in einer aeroben Rotte behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feststoffreichen Phase zerkleinerte Grünabfälle zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf des anaerob arbeitenden Reaktors zur Bewässerung der aeroben Rotte verwendet wird.