DE19833776A1 - Two-stage fermentation process for disposal of biological and kitchen waste allows adaptation of the process to meet changing intervals and volume of wastes - Google Patents
Two-stage fermentation process for disposal of biological and kitchen waste allows adaptation of the process to meet changing intervals and volume of wastesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von bio logischem Abfall durch Vergären in einem zweistufigen ther mophil-mesophilen Gärprozeß, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for treating bio logical waste by fermentation in a two-stage ther mophile-mesophilic fermentation process, of which in the preamble of Claim 1 specified type.
Ein Verfahren dieser Art ist in einem Aufsatz "The TherMes-Process" von O. Christ, P. Wilderer und M. Faulstich im "6th Bay Forrest Report 1997", Herausgeber P.A. Wilderer, Bayerischer Forschungsverband Abfallforschung und Rest stoffverwertung, D-85748 Garching, im Detail beschrieben. Auf diese Veröffentlichung wird zur Ergänzung der Offen barung der vorliegenden Anmeldung ausdrücklich Bezug genommen.A method of this kind is described in an essay "The TherMes-Process" by O. Christ, P. Wilderer and M. Faulstich in "6th Bay Forrest Report 1997", publisher P.A. Poachers, Bavarian Research Association for Waste Research and Rest stoffverwertung, D-85748 Garching, described in detail. This publication will supplement the Open the present application expressly reference taken.
Ein älterer Vorschlag für einen zweistufigen thermophil mesophilen Gärprozeß ist in DE 30 42 883 A1 beschrieben.An older proposal for a two-stage thermophile Mesophilic fermentation process is described in DE 30 42 883 A1.
Insbesondere zur Behandlung von Bio- und Küchenabfällen hat die Vergärungstechnik gegenüber der Kompostierung wesent liche Vorteile, insbesondere die weitgehende Unabhängigkeit von der Qualität der zu behandelnden Abfälle sowie die kompakte Bauart der Reaktoren, die Geruchsfreiheit und der energieautarke Anlagenbetrieb. Vergärung kann thermophil bei einem Temperaturoptimum von 55°C oder mesophil bei einem Temperaturoptimum von 35°C durchgeführt werden, wobei beide Verfahren spezifische Eigenschaften und Vorteile haben. Durch die Vereinigung beider Verfahren zu einem zweistufigen thermophil-mesophilen Gärprozeß ergibt sich eine markante und überraschende Leistungssteigerung des Verfahrens, die sich insbesondere in einer ganz wesent lichen Steigerung der Abbauleistung und der Gasproduktion zeigt.In particular for the treatment of organic and kitchen waste the fermentation technology is essential compared to composting advantages, especially extensive independence on the quality of the waste to be treated as well as the compact design of the reactors, the odorless and the energy self-sufficient plant operation. Fermentation can be thermophilic at a temperature optimum of 55 ° C or mesophilic a temperature optimum of 35 ° C are carried out, wherein Both methods have specific properties and advantages to have. By combining both processes into one two-stage thermophile-mesophilic fermentation process results a striking and surprising increase in performance of the Procedures, which are particularly essential increase in mining performance and gas production shows.
Eine wichtige Forderung bei der Abfallbehandlung durch Vergären ist eine ausreichende Hygienisierung des Abfalls, d. h. die Abtötung oder zumindest Passivierung der im Abfall enthaltenen, möglicherweise gesundheitsgefährdenden Mikroorganismen. Dies erfordert, daß jede Volumeneinheit des Abfalls während einer ausreichend bemessenen Zeitspanne auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten wird. Diese Temperatur von ca. 55°C wird im thermophilen Reaktor, d. h. der ersten Vergärungsstufe bereitgestellt. Es muß deshalb dafür gesorgt werden, daß jede Volumeneinheit des in den thermophilen Reaktor aufgegebenen Abfalls diesen Reaktor nicht vor Ablauf einer ausreichenden Hygienisierungszeit verlassen kann. Andererseits muß die Beschickung des ther mophilen Reaktors an die üblicherweise über einen Arbeits tag verteilte Anlieferung von frischem Abfall angepaßt werden, und ferner muß dafür gesorgt werden, daß Betriebs störungen das Ziel einer ausreichenden Hygienisierung des Abfalls nicht gefährden können.An important requirement in waste treatment by Fermentation is sufficient sanitation of the waste, d. H. the killing or at least passivation of the im Contained waste, possibly hazardous to health Microorganisms. This requires that every volume unit of waste for a reasonable period of time is kept at a sufficiently high temperature. This Temperature of about 55 ° C is in the thermophilic reactor, i.e. H. the first fermentation stage. It must therefore to ensure that each volume unit of the in the abandoned thermophilic reactor waste this reactor not before a sufficient sanitation period has expired can leave. On the other hand, the loading of ther mophile reactor usually working on a Adapted distributed delivery of fresh waste be, and furthermore it must be ensured that operating disturbances the goal of adequate sanitation of the Can not endanger waste.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren der genannten Art eine an die über den Arbeitstag verteilte Anlieferung des Abfalls angepaßte Betriebsführung anzugeben, die eine ausreichende Hygienisierung des Abfalls gewährleistet und gegen Betriebsstörungen unempfindlich ist.The invention is therefore based on the object for Procedure of the type mentioned to the one about the working day distributed delivery of waste adapted management indicate the adequate sanitation of the waste guaranteed and insensitive to malfunctions is.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Ver fahrensschritte gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs gemäßen Verfahrens. The task is by the specified in claim 1 Ver steps solved. The subclaims relate to further advantageous embodiments of the Invention according to the procedure.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in periodisch wiederkehrenden, vorzugsweise täglich wiederkehrenden Hygienisierungsintervallen, von denen jedes mindestens zwölf Stunden dauert, jeder Austausch von Suspension im thermophilen Reaktor unterbunden. Nach jedem Hygienisie rungsintervall erfolgt zunächst die Überführung einer der Tagesmenge von frischem Abfall entsprechenden Suspensions menge aus dem thermophilen in den mesophilen Reaktor, und erst danach wird mit der erneuten Beschickung des thermo philen Reaktors mit frischer Abfallsuspension begonnen. Damit ist gewährleistet, daß die aus dem thermophilen Reak tor entnommene, ausreichend hygienisierte Suspension zu keinem Zeitpunkt mit Abfall kontaminiert werden kann, der nicht die erforderliche Verweilzeit im thermophilen Reaktor hatte.In the method according to the invention is in periodically recurring, preferably daily recurring Hygiene intervals, each of which is at least lasts twelve hours, each exchange of suspension in the thermophilic reactor prevented. After every hygiene interval, one of the Daily amount of fresh waste corresponding suspension amount from the thermophilic to the mesophilic reactor, and Only then will the thermo phile reactor started with fresh waste suspension. This ensures that the thermophilic reac sufficiently hygienized suspension removed cannot be contaminated with waste at any time not the required residence time in the thermophilic reactor would have.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen anhand der Beschreibung näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on execution examples explained in more detail with the description. It shows
Fig. 1 das Fließschema einer zweistufigen Vergärungs anlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 shows the flow diagram of a two-stage system of fermentation according to a first embodiment of the invention,
Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Arbeitsphasen der verschie denen Stufen der Anlage gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a timing chart showing the operation of the various phases which stages of the plant according to Fig. 1,
Fig. 3 ein Fließschema entsprechend Fig. 1 für eine ab geänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 is a flow diagram corresponding to FIG. 1 for a modified embodiment of the method according to the invention.
Fig. 4 ein Fließschema entsprechend Fig. 1 für eine wei tere abgeänderte Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens. Fig. 4 is a flow diagram corresponding to FIG. 1 for a white modified embodiment of the inventive method.
Gemäß Fig. 1 wird beim Betrieb der zweistufigen Vergärungs anlage frischer Bioabfall auf einem Förderweg 8 zu einer Aufbereitungsstufe 1 zugeführt. Es handelt sich in der Regel um Bioabfall aus Haushalten oder Großküchenbetrieben wie Gaststätten oder Kantinen. Dieser Abfall wird von einem Entsorgungsbetrieb eingesammelt und, in der Regel über den Arbeitstag verteilt, angeliefert und in einem Bunker (nicht dargestellt) abgeladen, von dem aus er über den Förderweg 8 der Aufbereitung 1 zugeführt wird. Hier wird der Bioabfall zerkleinert und ggf. werden für die Vergärung ungeeignete Bestandteile (Metall, Plastik, Steine und dgl.) abgetrennt. Der zerkleinerte Bioabfall wird über den Förderweg 9 in ein Suspendierungsaggregat 2 gegeben. Dort wird der Abfall durch Zugabe von Frischwasser über die Leitung 21 und/oder von Prozeßwasser über die Leitung 24 suspendiert, vorzugsweise auf einen Feststoffgehalt zwischen 10 und 12% Trockenrückstand.According to Fig. 1 system during operation of the two-stage of fermentation of fresh organic waste on a conveying path 8 is supplied to a preparation stage 1. As a rule, it is organic waste from households or canteen kitchens such as restaurants or canteens. This waste is collected by a disposal company and, as a rule distributed over the working day, delivered and unloaded in a bunker (not shown), from which it is fed to the treatment 1 via the conveyor path 8 . Here the organic waste is crushed and, if necessary, unsuitable components for fermentation (metal, plastic, stones and the like) are separated. The shredded biowaste is fed into a suspension unit 2 via the conveying path 9 . There, the waste is suspended by adding fresh water via line 21 and / or process water via line 24 , preferably to a solids content of between 10 and 12% dry residue.
Die so entstandene frische Suspension wird über die Leitung 11 einem Suspensionsspeicher 4 zugeführt, in dem die Sus pension während einiger Stunden gelagert werden kann und dabei umgewälzt wird. Aus dem Suspensionsspeicher 4 kann Suspension über die Leitung 12 in den thermophilen Reaktor 5 aufgegeben werden. In diesem erfolgt eine Vergärung des Abfalls bei einer Temperatur, die z. B. 52-60°C betragen kann und optimal 55°C beträgt. Bei der Vergärung entsteht ein hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid bestehendes Biogas, das über die Leitung 31 abgezogen wird.The resulting fresh suspension is fed via line 11 to a suspension memory 4 , in which the Sus pension can be stored for a few hours and is circulated. Suspension can be fed from the suspension store 4 into the thermophilic reactor 5 via the line 12 . In this, the waste is fermented at a temperature which, for. B. 52-60 ° C and is optimally 55 ° C. During the fermentation, a biogas consisting mainly of methane and carbon dioxide is produced, which is withdrawn via line 31 .
Nach ausreichender Verweilzeit im thermophilen Reaktor 5 gelangt die Abfallsuspension über die Leitung 13 in den mesophilen Reaktor 6, in welchem eine Vergärung bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugsweise etwa 35°C, erfolgt. Das Volumen des mesophilen Reaktors 6 ist so bemessen, daß die Verweilzeit der Suspension das 2- bis 6-fache, vorzugsweise ca. das 3-fache der Verweilzeit im thermophilen Reaktor 5 betragen kann. Auch im mesophilen Reaktor 6 entsteht durch die Vergärung Biogas, das über die Leitung 32 abgezogen und mit dem Biogas aus dem thermo philen Reaktor 5 in der gemeinsamen Leitung 33 vereinigt wird. Dieses an Kohlenstoffverbindungen, insbesondere Methan-reiche Biogas, kann einer thermischen Verwertung zu geführt werden, vorzugsweise an Ort und Stelle durch Ver brennen in einem angeschlossenen Blockheizkraftwerk (nicht dargestellt).After a sufficient residence time in the thermophilic reactor 5 , the waste suspension passes via line 13 into the mesophilic reactor 6 , in which fermentation takes place at a temperature in the range from 30 ° C. to 40 ° C., preferably about 35 ° C. The volume of the mesophilic reactor 6 is dimensioned such that the residence time of the suspension can be 2 to 6 times, preferably approximately 3 times the residence time in the thermophilic reactor 5 . Also in the mesophilic reactor 6 , fermentation produces biogas, which is drawn off via line 32 and combined with the biogas from the thermophilic reactor 5 in the common line 33 . This carbon compounds, especially methane-rich biogas, can be used for thermal recycling, preferably on the spot by burning in a connected cogeneration unit (not shown).
Aus dem mesophilen Reaktor 6 wird die behandelte Suspension über eine Leitung 14 abgezogen und einer Entwässerungsstufe 7 zugeführt. Hier erfolgt eine Entwässerung mittels einer an sich bekannten Entwässerungseinrichtung, z. B. einem Dekanter, einer Bandfilter- oder einer Kammerfilter-Presse oder dergleichen. Die Entwässerung erfolgt vorzugsweise bis auf einen Feststoffgehalt von etwa 30% Trockenrückstand. Der verbleibende Feststoffrückstand hat eine kompostartige Substanz und kann unmittelbar oder nach einer Nachrotte als Kompost verwertet werden. Das bei der Entwässerung ent stehende Abwasser wird über die Leitung 22 einer Abwas serreinigung 3 zugeführt.The treated suspension is drawn off from the mesophilic reactor 6 via a line 14 and fed to a dewatering stage 7 . Dewatering takes place here by means of a drainage device known per se, e.g. B. a decanter, a band filter or a chamber filter press or the like. Dewatering is preferably carried out to a solids content of about 30% dry residue. The remaining solid residue has a compost-like substance and can be used as compost immediately or after rotting. The wastewater arising during dewatering is fed via line 22 to a waste water treatment 3 .
Das gereinigte Abwasser kann als Prozeßwasser über die Leitung 24 in die Suspendierstufe 2 zurückgeführt werden; Überschußwasser kann über die Leitung 23 der Kanalisation oder einem Vorfluter zugeführt werden.The cleaned wastewater can be returned as process water via line 24 to suspension stage 2 ; Excess water can be supplied via the line 23 to the sewage system or a receiving water.
Der für die Erfindung wesentliche zeitliche Ablauf der Betriebsphasen der einzelnen Stufen des Vergärungsver fahrens gemäß Fig. 1 ist in Fig. 2 schematisch angegeben. Die Abszissenachse stellt den Zeitraum von 24 Stunden jeweils ab dem Betriebsbeginn jedes Arbeitstages dar.The essential timing for the invention of the operating phases of the individual stages of the fermentation process according to FIG. 1 is shown schematically in FIG. 2. The axis of abscissas represents the period of 24 hours from the start of operation of each working day.
In der Suspendierungsstufe 2 erfolgt ab Betriebsbeginn innerhalb einer Arbeitsschicht von acht Stunden ständig oder zeitweise das Aufbereiten der Suspension. Während der ersten vier Betriebstunden, oder eines Teils dieser Zeit, wird aufbereitete Suspension im Suspensionsspeicher 4 ge lagert und umgewälzt. Ebenfalls innerhalb der ersten vier Betriebsstunden wird Suspension über die Leitung 13 aus dem thermophilen Reaktor 5 in den mesophilen Reaktor 6 gepumpt, und zwar in so ausreichender Menge, daß im thermophilen Reaktor 5 Platz für die Aufnahme einer durchschnittlichen Tagesmenge an frischer Suspension geschaffen wird. Es ver steht sich, daß das Volumen des mesophilen Reaktors 6 so bemessen ist, daß es jederzeit ein Puffervolumen für eine entsprechende Suspensionsmenge zur Verfügung stellt.In suspension level 2 , from the start of operation, the suspension is continuously or temporarily processed within a working shift of eight hours. During the first four hours of operation, or part of this time, prepared suspension is stored and circulated in the suspension memory 4 . Also within the first four hours of operation, suspension is pumped via line 13 from the thermophilic reactor 5 into the mesophilic reactor 6 , and in sufficient quantity to create space in the thermophilic reactor 5 for receiving an average daily amount of fresh suspension. It is understood that the volume of the mesophilic reactor 6 is such that it always provides a buffer volume for a corresponding amount of suspension.
Nach Ablauf von vier Stunden ab Betriebsbeginn wird die Entnahme von Suspension aus dem thermophilen Reaktor 5 und ihre Überführung über die Leitung 13 in den mesophilen Re aktor 6 beendet, d. h. die Leitung 13 wird abgesperrt. Erst danach wird die Leitung 12 geöffnet und es erfolgt die Zu führung von frischer Suspension aus dem Suspensionsspeicher 4 in den thermophilen Reaktor 5. Diese Zuführung hält wäh rend der zweiten vier Betriebsstunden, d. h. während der 5.-8. Betriebsstunde, oder eines Teils dieser Zeit, an und wird dann beendet.After four hours from the start of operation, the removal of suspension from the thermophilic reactor 5 and its transfer via line 13 into the mesophilic reactor 6 is ended, ie line 13 is shut off. Only then is the line 12 opened and fresh suspension is fed from the suspension storage 4 into the thermophilic reactor 5 . This feed stops during the second four hours of operation, ie during the 5th-8th Operating hour, or part of that time, and is then ended.
Innerhalb der acht Betriebsstunden der täglichen Arbeits schicht erfolgt ständig oder zeitweise die Entnahme von fertig behandelter Suspension aus dem mesophilen Reaktor 6 über die Leitung 14 und ihre Entwässerung in der Entwäs serungsstufe 7.Within the eight hours of operation of the daily working shift, the finished suspension is continuously or temporarily removed from the mesophilic reactor 6 via the line 14 and its dewatering in the dewatering stage 7 .
Nach Beendigung der achtstündigen Arbeitsschicht und vor Betriebsbeginn des nächsten Arbeitstages verbleiben bei diesem Beispiel 16 Stunden, im allgemeinen Fall mindestens 12 Stunden, in denen im thermophilen Reaktor 5, bei ge schlossener Zuführleitung 12 und Abführleitung 13, eine Hygienisierung der Abfallsuspension, d. h. eine Eliminie rung oder Passivierung von ggf. gesundheitsschädlichen Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzsporen und dgl., er folgen kann. Es ist sichergestellt, daß jedes Partikel des Abfalls mindestens einmal das mindestens 12-stündige Hygienisierungsintervall im thermophilen Reaktor 5 durch läuft.After the end of the eight-hour working shift and before the start of the next working day, 16 hours remain in this example, generally at least 12 hours, in which in the thermophilic reactor 5 , with the supply line 12 and the discharge line 13 closed , the waste suspension is hygienized, ie eliminated or passivation of possibly harmful microorganisms such as bacteria, fungal spores and the like, he can follow. It is ensured that each particle of the waste runs through the at least 12-hour hygiene interval in the thermophilic reactor 5 at least once.
Fig. 3 zeigt das Fließschema für eine abgeänderte Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen gleiche Elemente, die im folgenden nicht erneut beschrieben werden. Abwei chend von Fig. 1 ist der das Biogas aus dem thermophilen Reaktor 5 abführenden Gasleitung 31 ein Meßgerät 41 zuge ordnet, welches laufend die Menge und/oder die Zusammen setzung, z. B. den Methangehalt, des aus dem thermophilen Reaktor 5 entnommenen Biogases ermittelt. Das Meßsignal wird ständig einem Überwachungs- und Steuergerät 43 zuge führt, welches erkennt, ob die Gaserzeugungsrate und/oder die Zusammensetzung dem Normalbetrieb entsprechen, oder ob eine anomale Änderung der Gasmenge und/oder Gaszusammen setzung vorliegt, die eine Störung des Betriebes des ther mophilen Reaktors 5 anzeigt. Fig. 3 shows the flow diagram for a modified implementation form of the inventive method. The same reference numerals as in Fig. 1 denote the same elements, which will not be described again below. Deviating from FIG. 1, the gas line 31 which removes the biogas from the thermophilic reactor 5 is assigned a measuring device 41 , which continuously measures the amount and / or the composition, e.g. B. the methane content of the removed from the thermophilic reactor 5 biogas. The measurement signal is constantly fed to a monitoring and control device 43 , which detects whether the gas generation rate and / or the composition correspond to normal operation, or whether there is an abnormal change in the gas quantity and / or gas composition, which disrupts the operation of the thermophile Reactor 5 displays.
Im Falle einer Störung steuert das Steuergerät 43 ein Um steuerventil 45 in der Zuführleitung 12 des thermophilen Reaktors 5 derart, daß die Suspension aus dem Suspensions speicher nicht mehr dem thermophilen Reaktor 5, sondern über eine Umgehungsleitung 47 direkt der mesophilen Stufe 6 zugeführt wird. Die in die mesophile Stufe 6 gelangende Suspension ist somit nicht hygienisiert. Sie wird vorzugs weise nach verkürzter Aufenthaltszeit im mesophilen Reaktor 6, die z. B. durch das Umschaltgerät 43 steuerbar sein, über die Leitung 14 abgezogen und dem Entwässerungsaggregat 7 zugeführt und in diesem entwässert. Das entwässerte Pro dukt wird anschließend auf dem Betriebsgelände z. B. in Form einer aufgeschütteten Miete - bei Bedarf unter Zu mischung von Strukturmaterialien - nachkompostiert. Durch die verkürzte Verweilzeit im mesophilen Reaktor 6 ergibt sich eine geringere Stabilisierung des Materials, was zur Folge hat, daß während der Nachkompostierung ausreichend hohe Temperaturen zur Hygienisierung erreicht werden.In the event of a fault, the control device 43 controls a control valve 45 in the feed line 12 of the thermophilic reactor 5 in such a way that the suspension from the suspension memory is no longer fed to the thermophilic reactor 5 , but is fed directly to the mesophilic stage 6 via a bypass line 47 . The suspension entering mesophilic stage 6 is therefore not hygienized. It is preferred, after a shorter stay in the mesophilic reactor 6 , the z. B. be controllable by the switching device 43 , withdrawn via the line 14 and fed to the dewatering unit 7 and dewatered therein. The dewatered product is then on the company premises z. B. in the form of a heaped rent - if necessary by mixing structural materials - post-composted. The reduced residence time in the mesophilic reactor 6 results in less stabilization of the material, which has the consequence that sufficiently high temperatures for sanitation are reached during the post-composting.
Sollten insbesondere bei geringen Abfallmengen und entspre chend längerer Verweilzeit im mesophilen Reaktor 6, die bei der Nachkompostierung auftretenden Temperaturen für die Hygienisierung nicht ausreichend hoch sein, so muß das ent wässerte Material vor oder nach der Kompostierung zwischen gespeichert werden, so daß es nach Behebung der Störung und Wiederinbetriebnahme des thermophilen Reaktors 5 diesem zu geführt werden kann. Zur Zwischenspeicherung kann ein bei 49 angedeuteter Zwischenspeicher dienen, in vielen Fällen kann die Zwischenspeicherung aber auch auf einer offenen oder überdachten Fläche des Betriebsgeländes erfolgen, da das Material durch die Nachkompostierung bereits stabili siert und damit weitestgehend geruchsfrei ist, so daß kein gesonderter Speicherbehälter benötigt wird.If, in particular with small amounts of waste and a correspondingly longer residence time in the mesophilic reactor 6 , the temperatures occurring during the post-composting are not sufficiently high for the hygienization, then the dewatered material must be temporarily stored before or after the composting, so that it can be removed after the Malfunction and restart of the thermophilic reactor 5 this can be performed. A temporary storage indicated at 49 can be used for temporary storage, but in many cases the temporary storage can also take place on an open or covered area of the company premises, since the material is already stabilized by post-composting and is therefore largely odorless, so that no separate storage container is required .
Wenn die Störung behoben ist und der thermophile Reaktor 5 wieder in Betrieb geht, bleibt die Verbindungsleitung 13 zum mesophilen Reaktor 6 zunächst geschlossen. Während der anlieferungsfreien Betriebszeiten, z. B. abends oder an Wo chenenden, wird der komplette Inhalt des mesophilen Reak tors 6 über das Entwässerungsaggregat 7 entleert, entwäs sert und dann nachkompostiert oder zwischengespeichert. Nach vollständiger Entleerung wird der mesophile Reaktor 6 dann wieder in Betrieb genommen und mit 35°C warmen Wasser und dem Ablauf des thermophilen Reaktors 5 beschickt. Das zwischengespeicherte, nicht hygienisierte Material wird dann sukzessive dem frischen Bioabfallstrom zugegeben. Anschließend geht die gesamte Anlage in den Normalbetrieb über. When the fault has been remedied and the thermophilic reactor 5 starts operating again, the connecting line 13 to the mesophilic reactor 6 initially remains closed. During the delivery-free operating times, e.g. B. in the evening or on weekends, the entire content of the mesophilic reactor 6 is emptied via the dewatering unit 7 , drained and then post-composted or temporarily stored. After complete emptying, the mesophilic reactor 6 is then put back into operation and charged with water at 35 ° C. and the outlet of the thermophilic reactor 5 . The temporarily stored, non-sanitized material is then gradually added to the fresh bio-waste stream. The entire system then goes into normal operation.
Fig. 4 ist das Fließschema einer weiteren abgeänderten Aus führungsform der Erfindung. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche Anlagenteile, die nicht nochmals erläutert werden. In Abweichung von Fig. 1 ist der Suspensionsspeicher 4 mit einem Wärmetauscher 36, z. B. in Form einer Rohrschlange, versehen, der durch eine Zuström leitung 35 mit dem thermophilen Reaktor 5 und durch eine Abströmleitung 37 mit dem mesophilen Reaktor 6 verbunden ist. Beim Betrieb der Anlage gemäß Fig. 4 entsprechend dem Zeitschema von Fig. 2 wird während der ersten vier Be triebsstunden, oder eines Teils davon, die in der Suspen dierstufe 2 erzeugte Suspension im Suspensionsspeicher 4 gelagert und umgewälzt. Ebenfalls innerhalb dieser Zeit wird Suspension aus dem thermophilen Reaktor 5 über den Wärmetauscher 36 in den thermophilen Reaktor 6 gepumpt. Die Temperatur der Suspension wird dabei von 55°C, beim Austritt aus dem thermophilen Reaktor 5 auf ca. 38°C beim Eintritt in den mesophilen Reaktor 6 gesenkt. Gleichzeitig wird durch den Wärmetausch die Temperatur der im Suspen sionsspeicher 4 gespeicherten und umgewälzten Suspension erhöht. Um den Vorteil dieses Verfahrens auszunützen, ist sicherzustellen, daß mindestens eine Suspensionscharge vom Vortag im Speicher 4 gelagert wird. In der Zeit von der 5.-8. Betriebsstunde wird ständig oder zeitweise die be reits vorgewärmte Suspension aus dem Speicher 4 ständig oder zeitweise in den thermophilen Reaktor 5 geleitet. Fig. 4 is the flow diagram of another modified form of imple mentation of the invention. Here, too, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same system parts, which will not be explained again. In deviation from Fig. 1 of the suspension storage 4 is provided with a heat exchanger 36, eg. B. in the form of a coil, which is connected by an inflow line 35 to the thermophilic reactor 5 and by an outflow line 37 to the mesophilic reactor 6 . When operating the system of Fig. 4 according to the timing diagram of FIG. 2 is operating hours during the first four Be, or a portion thereof, in the Suspen commanding level 2 suspension produced in the suspension memory 4 stored and circulated. Also within this time, suspension from the thermophilic reactor 5 is pumped into the thermophilic reactor 6 via the heat exchanger 36 . The temperature of the suspension is reduced from 55 ° C. when it emerges from the thermophilic reactor 5 to approximately 38 ° C. when it enters the mesophilic reactor 6 . At the same time, the temperature of the suspension stored and circulated in the suspension 4 is increased by the heat exchange. To take advantage of this method, it must be ensured that at least one batch of suspension from the previous day is stored in the memory 4 . In the period from 5th to 8th Operating hour is constantly or temporarily the already preheated suspension from the memory 4 is continuously or temporarily passed into the thermophilic reactor 5 .
Die in der Beschreibung und in Fig. 2 angegebenen Stunden zahlen für die einzelnen Betriebsphasen sind nur als Bei spiele zu verstehen und können im Rahmen der Erfindung ab geändert werden, insbesondere in Anpassung an eine andere als eine achtstündige Betriebsschicht pro Arbeitstag. Auch ist Fig. 2 nicht so zu verstehen, daß die einzelnen Be triebsvorgänge kontinuierlich während des gesamten zuge ordneten Zeitintervalls stattfinden müßten. Jeder Betriebs vorgang kann auch nur während einer oder mehrerer Teilin tervalle innerhalb des jeweils angegebenen, maximal zu lässigen Zeitintervalls stattfinden. Wesentlich ist in jedem Fall, daß die Zeitspanne für das Hygienisieren im thermophilen Reaktor 5, während der jede suspensionszufuhr und -abfuhr zum bzw. vom thermophilen Reaktor 5 gesperrt ist, mindestens zwölf Stunden beträgt.The hours specified in the description and in FIG. 2 for the individual operating phases are only to be understood as examples and can be changed within the scope of the invention, in particular in adaptation to an operating shift other than an eight-hour shift per working day. Also, Fig. 2 is not to be understood that the individual Be operations must take place continuously throughout the assigned time interval. Each operating process can only take place during one or more sub-intervals within the specified maximum permitted time interval. It is essential in any case that the period of time for the hygienization in the thermophilic reactor 5 , during which each suspension supply and discharge to or from the thermophilic reactor 5 is blocked, is at least twelve hours.
Claims (4)
- a) Mischen von Chargen des Abfalls mit Wasser zur Herstel lung von Chargen einer pump- und rührfähigen Suspension des Abfalls;
- b) aufeinanderfolgendes Aufgeben der Suspensionschargen in einem thermophilen Gärreaktor (5) und Behandeln der Sus pension in dem thermophilen Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 52°C bis 60°C, vorzugsweise bei ca. 55°C, mit einer mittleren Verweilzeit in dem thermophilen Re aktor von 3 bis 8 Tagen, vorzugsweise 5 Tagen;
- c) Überführen von Suspension aus dem thermophilen Reaktor (5) in einem nachgeschalteten mesophilen Reaktor (6) und Behandeln der Suspension in dem mesophilen Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 40°C, vorzugs weise etwa 35°C, mit einer mittleren Verweilzeit, die das drei- bis achtfache, vorzugsweise ca. das dreifache der Verweilzeit im thermophilen Reaktor beträgt;
- d) Entnahme von behandelter Suspension aus dem mesophilen
Reaktor und Entwässern der Suspension mittels einer Ent
wässerungseinrichtung (7) zur Gewinnung von entwässertem
Restprodukt und Filtrat,
wobei im thermophilen Reaktor (5) und im mesophilen Re aktor (6) bei der Gärung entstehendes Gas kontinuierlich abgezogen und einer thermischen Nutzung zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Betrieb des thermophilen Reaktors (5) periodi sche Hygienisierungsintervalle von mindestens 12 Stunden eingehalten werden, in denen weder eine Beschickung mit frischer Suspension noch eine Entnahme aus dem thermo philen Reaktor erfolgt,
daß nach jedem Hygienisierungsintervall eine Entnahme menge von Suspension aus dem thermophilen Reaktor ent nommen und in den mesophilen Reaktor überführt wird, die der bis zum nächsten Hygienisierungsintervall erwarteten Zuführmenge von frischen Suspensionschargen zum thermo philen Reaktor entspricht,
daß erst nach Beendigung der Entnahme dieser Entnahme menge mit der erneuten Beschickung des thermophilen Re aktors mit frischer Suspension begonnen wird,
und daß der Abzug von behandelter Suspension aus dem mesophilen Reaktor (6) so gesteuert wird, daß dieser jeweils zum Zeitpunkt der Entnahme aus dem thermophilen Reaktor (5) ein für die Aufnahme der Entnahmemenge aus dem thermophilen Reaktor ausreichendes freies Volumen hat.
- a) mixing batches of the waste with water to produce batches of a pumpable and stirrable suspension of the waste;
- b) successive loading of the batches of suspension in a thermophilic fermentation reactor ( 5 ) and treatment of the suspension in the thermophilic reactor at a temperature in the range from 52 ° C to 60 ° C, preferably at about 55 ° C, with an average residence time in the thermophilic reactor from 3 to 8 days, preferably 5 days;
- c) transferring suspension from the thermophilic reactor ( 5 ) in a downstream mesophilic reactor ( 6 ) and treating the suspension in the mesophilic reactor at a temperature in the range from 30 ° C to 40 ° C, preferably about 35 ° C with an average residence time which is three to eight times, preferably about three times the residence time in the thermophilic reactor;
- d) removal of the treated suspension from the mesophilic reactor and dewatering of the suspension by means of a dewatering device ( 7 ) to obtain dewatered residual product and filtrate,
wherein in the thermophilic reactor ( 5 ) and in the mesophilic reactor ( 6 ) gas produced during fermentation is continuously withdrawn and fed to thermal use,
characterized by
that periodic hygiene intervals of at least 12 hours are observed during operation of the thermophilic reactor ( 5 ), in which neither fresh suspension nor removal from the thermophilic reactor takes place,
that after each hygienization interval, a quantity of suspension is withdrawn from the thermophilic reactor and transferred to the mesophilic reactor, which corresponds to the amount of fresh suspension batches expected to be delivered to the thermophilic reactor by the next hygienization interval,
that it is only after the removal of this removal quantity that the fresh loading of the thermophilic reactor is started with fresh suspension,
and that the withdrawal of treated suspension from the mesophilic reactor ( 6 ) is controlled in such a way that at the time of removal from the thermophilic reactor ( 5 ) it has a sufficient free volume for the absorption of the amount withdrawn from the thermophilic reactor.
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1998
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