DE2148894A1

DE2148894A1 - Verfahren zur biologischen Kompostierung von organischem Material mit Hilfe thermophiler Mikroorganismen

Info

Publication number: DE2148894A1
Application number: DE19712148894
Authority: DE
Inventors: Hubert Fuchs; Dipl-Landw Forster Adol Goeorg
Original assignee: Alfa Laval AB
Current assignee: Alfa Laval AB
Priority date: 1970-10-02
Filing date: 1971-09-30
Publication date: 1972-08-24
Also published as: DK132657C; AU3360171A; AT317795B; BE773361A; FR2109871A5; GB1354585A; CH530943A; IL37756A; PL77908B1; CS156523B2; NL7113429A; DK132657B; IL37756A0; RO70862A; IT954143B; HU163977B; BG22799A3

Description

1 BERLIN 33 SMUNCHEN80

Auguste-Viktoria-StraBe65 Dr.-Ιπα. HANS RUSCHKE Pl.nzenauer StraB.2

Pat.-Anw. Dr. Ruschka ** Pat-Anwalt Agular

Telefon: 0311 /§™ % Dipl.-liig. HEINZ AGULAR Telefon:««/

Postscheckkonto: PATENTANWÄLTE Postscheckkonto: Benin west /4ö4 un««i*»« tt&nvr Bankkonto: München 66277 Bank f. Handel u. Industrie Bankkonto: Depositenka»*· 32 Dresdner Bank Berlin33 Q1 / OÖA/ München Teplitzer StraB»42 £ I H Q O >3 *T Dep.-Kasse LeopoldstraB· Telegramm-Adrest·: _ ." , . Telegramm-Adresse: Quadratur Berlin Quadratur München

A 1258

AIfa-Laval AB

14700 Tumba/Schweden

Verfahren zur biologischen Kompostierung von organischem Material mit Hilfe thermophiler Mikroorganismen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Kompostierung von organischem Material mit Hilfe thermophiler Mikroorganismen.

Bei der üblichen biologischen Kompostierung (Abbau) von beispielsweise Schlamm aus städtischem oder industriellem Abwasser oder von Mist (Dung) unter Einblasen von Luft, jedoch ohne Temperaturerhöhung, wird die Menge des organischen Materials nicht in dem gewünschten Maße verringert, vielmehr besteht der Kompostierungsrückstand (Abbaurückstand) in

200835/0621

großem Umfang aus einer Masse von Bakterien. Außerdem bleiben in dieser Masse pathogene Bakterienr und Virusarten, Wurmeier und Unkrautsamen zurück.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein verbessertes Verfahren zum biologischem Abbau (Kompostierung) anzugeben, das bei variierenden Außentemperaturen funktioniert; nach umfangreichen Untersuchungen wurde ein Verfahren entwickelt, W das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine wäßrige Flüssigkeit, die organisches Material enthält und während fünf Tagen einen biologischen Sauerstoffbedarf von mindestens I5OO mg, vorzugsweise von mindestens 50°0 mg Sauerstoffgas pro Liter Flüssigkeit hat, in einem Behandlungsbehälter mit Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft in einer solchen Menge in innigen Eontakt gebracht wird, die höchstens dem 6-fachen, vorzugsweise höchstens dem 4-fachen der Sauerstoff menge entspricht, die mit Hilfe der Mikroorganismen theoretisch durch das organische Material verbraucht werden kann, wobei die Flüssigkeit wärme—isoliert und ohne Wärmezufuhr durch die Aktivität der Mikroorganismen auf eine Temperatur von mindes
gehalten wird.

tür von mindestens 42°0, vorzugsweise 50 bis 58°0, aufgeheizt

Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß es mit Hilfe dieses Verfahrene möglich ist, unter Verwendung von thermophilen Mikroorganismen die pathogenen Bakterien- und Virus-

209835/0621

2H889A

arten, Wurmeier und Unkrautsamen zu zerstören und außerdem solche Stoffe, wie z.B. Mineralöle, Waschmittel, Haare und Federn, zu zersetzen (Kompostieren)ο Außerdem ist es damit möglich, die Menge des organischen Materials auf einen Bruchteil der Ausgangsmenge zu verringern. Dieser zuletzt genannte Umstand hängt von der Oxydation des organischen Materials ab, die stattgefunden hat. Außerdem ist die behandelte Flüssigkeit geruchlos und das KompoStierungsverfahren läuft innerhalb eines Zeitraums von nur 6 bis 10 Tagen ab im Vergleich zu 30 Tagen bei den bisher üblichen Verfahren. Der Verwendungsgrad (Umsetzungsgrad) des zugeführten Lufteauerstoffes beträgt normalerweise 50 bis 70 %. Aus diesem Grunde wird der Sauerstoffgehalt in der Flüssigkeit während der Kompostierungsbehandlung vorzugsweise auf einem Wert von nur 0 bis 0,5 mg Op/Liter gehalten. Der erwähnte biologische Sauerstoffbedarf der Flüssigkeit ist erforderlich, um die Wärmeentwicklung zu liefern, welche die Flüssigkeit bei einer Temperatur von mindestens 42⁰G hält.

Zu Beginn des Verfahrens kann die Wärmeentwicklung, die durch die Aktivität der mesophilen Mikroorganismen hervorgerufen wird, zum Aufheizen der Flüssigkeit auf die Temperatur verwendet werden, bei der die thermophilen Organismen aktiv sind· Wenn die Temperatur wesentlich über 42°C ansteigt, nimmt die Aktivität der mesophilen Organismen merklich ab und die in dem weiteren Verfahren erforderliche Wärmeentwicklung wird

209835/0621

2U8894

dann durch die thermophilen Organismen gelieferte Wenn die zu behandelnde Flüssigkeit nicht die für das Verfahren erforderlichen Mikroorganismen enthält, kann die Flüssigkeit mit solchen Organismen inokuliert werden. Der innige Eontakt zwischen dem zugeführten, Sauerstoff enthaltenden Gas und der Flüssigkeit kann vorzugsweise durch Umwälzen (Rühren) der Flüssigkeit in dem Behandlungsgefäß erzielt werden,,

W In den Fällen, in denen durch die Flüssigkeit bei der Zersetzung (Kompostierung) ihres Gehaltes an organischem Material ein Schaum entwickelt wird, kann man den Schaum eine Wärmeisolation für die Flüssigkeitsoberfläche bilden lassen. Da die Schaumschicht die Neigung hat, ihre Dicke zu vergrößern, ist es für diesen Zweck erwünscht, nachdem die Schaumschicht eine Dicke von mindestens 10 cm erreicht hat, Schaum abzuziehen« Die Dicke der Schaumschicht kann auf bekannte Art und Weise, beispielsweise .auf mechanischem Wege, z.B. durch

^ Brechen des Schaumes, in Grenzen gehalten werden. Die Umwälzung der Flüssigkeit in dem Behandlungsgefäß erfolgt vorzugsweise in einer vertikalen Ebene, so daß die in die Flüssigkeit in Form von feinen Blasen eingeführte Luft durch ihre Neigung, nach oben zu steigen, zu der Umwälzung der Flüssigkeit beiträgtο

Der bei der biologischen Kompostierung gebildete Schaum kann für eine andere Verwendung, z.B. zur Rückgewinnung, des

209835/0621

2U8894

Proteingehaltes des Schaumes für Futterzwecke aus dem Gefäß abgezogen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, in der die Figuren 1 und 2 zwei verschiedene Äusführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen,, In den beiden Figuren sind die einander entsprechenden !eile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet»

In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung stellt die Bezugsziffer 1 einen Mischbehälter für die zu behandelnde Flüssigkeit und die Bezugsziffer 2 einen Flüssigkeitseinlaß in 4en Behälter dar. Die Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe 3 gut gerührt, weiche die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeit ansaugt und die Flüssigkeit durch eine Düse 4 ausstößt bis eine zufriedenstellende Rührung erreicht ist. Anschließend wird die Pumpe mit Hilfe eines Hebels 5 verschoben (angehoben), so daß die Flüssigkeit durch eine Rohrleitung 6 in einen Behälter 7 gepumpt wird, in dem die biologische Kompostierung (Abbau) des Gehaltes der Flüssigkeit an organischem Material durchgeführt wird. Im vorliegenden Falle wird vorausgesetzt, daß die Flüssigkeit die für die Behandlung erforderlichen Mikroorganismenstämme enthält. Der Behälter ist mit einer Einrichtung versehen, die für die Umwälzung der Flüssigkeit und die Luftzufuhr zu der Flüssigkeit erfor-

209835/0621

derlich ist und die der gleichen Art sein kann wie sie in der österreichischen Patentschrift 276 262 beschrieben ist« Die Vorrichtung besteht aus einem mit einem Motor angetriebenen Propeller 8 und einem Lufteinleitungsrohr 9» das den Propellerschaft konzentrisch umgibt· Dieses Rohr öffnet sich unmittelbar oberhalb des Propellers _f wodurch die durch das Eohr eingeführte Luft durch den Propeller in kleine Bläschen dispergiert wird, welche die Flüssigkeit ) in ihren Umwälzbewegungen, die durch die Pfeile 10 und 11 angegeben sind, begleiten· Die Umwälzbewegungen (Rührbewegungen) werden durch einen rund en Napf 12 mit einem zentralen Bodenloch geführt, unterhalb dessen der Propeller vorgesehen ist ο Oberhalb der Flüssigkeitsoberflache 13 befindet sich eine Schaumschicht 14. Ein durch einen Motor angetriebenes Rotationsmesser 15 sitzt auf dem Rohr 9 und zerschneidet den Schaum im Zentrum des Behälters und erteilt dem Schaum eine vertikale Umwälzbewegung im Ihr zeiger sinne auf die linke Seite des Rohres 9 und im Gegenuhrzeigersinne auf die rechte Seite des Rohres* Wenn durch die Rohrleitung 6 neue Flüssigkeit in den Behälter 7 gepumpt wird, strömt eine entsprechende Flüssigkeitsmenge zusammen mit Schaum durch einen Auslaß 16 aus, nachdem ein Klappenventil 17, das in diesen Auslaß eingesetzt worden ist, sich geöffnet hat· Die zuletzt? genannte Flüssigkeit und der Schaum und das sie begleitende Sediment werden in einem großen Trog 18 gesammelt« Jon diesem Erog bis zu dem Behälter 1 erstreckt sich eine Rohrleitung 19

209835/0621

2U8894

mit einem darin eingesetzten Absperrventil 20. Bei einer geeigneten Gelegenheit, wenn der Behälter 1 geleert ist, öffnet sich das Ventil 20, so daß Flüssigkeit aus dem !Trog 18 nach unten in den Behälter 1 strömt. Von da wird die Flüssigkeit durch die Pumpe 3 durch eine Leitung 21 in einen Kesselwagen gepumpt, der nun anstelle der Rohrleitung 6 angeschlossen ist«

In der Anlage gemäß Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung ist der Behälter 7 mit einem Uberlaufauslaßrohr 22 für die behandelte Flüssigkeit und dem sie begleitenden Sediment versehen« Der Schaum, der während der Behandlung entwickelt worden ist, wird kontinuierlich durch einen Überlaufauslaß 23 ausgetragen und auf einem Filterbett 24 gesammelt. Die Feststoffe, welche den Schaum begleiten, lagern sich auf der Oberseite des Filterbettes in Form einer Schicht 25 ab, wenn der Schaum Busammenfällt. Die durch den Schaum gebildete Flüssigkeit fließt durch die Rohrleitung 19 zurück in den Behälter 1 und wird anschließend einer neuen Behandlung in dem Behälter 7 unterworfen. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit Komponenten mit einem niedrigen spezifischen Gewicht enthält, die nicht abgebaut (kompostiert) werden können, wie z_o B. Fasern in dem Abwasser der Papierpulpenindustrie, und dann begleiten diese Feststoffe den Schaum und können von der Oberfläche des Filterbettes gewonnen werden.

209835/0621

2U8894

Beispiel 1

■ζ
Pro 24 Stunden wurden 10 m Molke aus einer Molkerei in

eine kontinuierlich arbeitende Anlage für die biologische Kompostierung, die sich in Australien befindet und mit einem gegen Wärme gut isolierten Behandlungsgefäß ausgerüstet ist, eingeführt. Die Molke hatte eine Temperatur von 42⁰C und einen biologischen Sauerstoffbedarf während 5 Tagen von 1500 mg/Liter (das entspricht 0,12 % Kohlenstoff pro Liter)· Pro 24 Stunden wurden in das Behandlungsgefäß I5OO Br Luft bei einer Temperatur von +10⁰O (Wintertemperatur) eingeblasen. Die Temperatur in dem Behandlungsgefäß blieb bei 42⁰O. Der Molkegehalt des organischen Materials wurde zu 98 % kompostiert (abgebaut)₀ Der Sauerstoffwirkungsgrad (der Grad des Verbrauchs des zugeführten Luftsauerstoffs) betrug 70 %.

Beispiel 2

Innerhalb von 24 Stunden wurden 10 ht Schweinemist einer Temperatur von +18⁰O direkt aus einem Schweinestall, in dem eine fiaumtemperatur von +22°0 herrschte, in eine Anlage in Schweden eingeführt, die derjenigen in dem vorausgehenden Beispiel ähnelteβ Der biologische Sauerstoffbedarf des Schweinemistes während 5 Tagen betrug 21 g/Liter (das entspricht 3»0 % Kohlenstoff pro Liter)» In den Behandlungsbehälter wurden während einer kalten Periode 31 000 n? Luft mit

209835/0621

2U8894

_ 9 —

einer durchschnittlichen Tagestemperatur von -15°C innerhalb von 24 Stunden eingeblasen_o Die Temperatur in dem Behandlungsbehälter blieb bei 43°C* Der Gehalt des Mistes an organischem Material wurde zu 95 bis 98 % kompostiert (abgebaut)ο Der Sauerstoffwirkungsgrad betrug 20 %,

Beispiel 3

Innerhalb von 24 Stunden wurden 10 nr Mist einer Temperatur von +18⁰O aus dem Mistvorratsbehälter eines Schweinestalles in eine Anlage in Australien eingeführt, die derjenigen in Beispiel 1 ähnelte_o Der biologische Sauerstoffbedarf des Mistes während 5 Tagen betrug 21 g/Liter. In den Behandlungs-

7.

behälter wurden 37 000 m Luft mit einer Temperatur von +10⁰C innerhalb von 24 Stunden eingeblasen· Die Temperatur in dem Behandlungsbehälter blieb bei 42⁰G. Der Gehalt des Mistes an organischem Material wurde zu 95 bis 98 % kompostiert (abgebaut)· Der Sauerstoffwirkungsgrad betrug 16,5 %«

Beispiel 4

Innerhalb von 24 Stunden wurden 10 r Mist einer Temperatur von +2⁰O aus einem Mistvorratsbecken eines Schweinestalles in eine Anlage in Schweden eingeführt, die derjenigen des Beispiels 1 entsprach. Der biologische Sauerstoffbedarf des . Mistes während 5 Tagen betrug 21 ÖQO mg/Liter, Innerhalb ι von 24 Stunden wurden in den Behandlungsbehälter während

209835/0621

einer kalten Periode 12 000 nr Luft mit einer durchschnittlichen Tagestemperatur von -15°C eingeblasen· Die Temperatur in dem Behandlungsbehälter blieb bei 55°C· De** Gehalt des Mistes an organischem Material wurde zu 95 bis 98 % kompostiert (abgebaut)ο Der Sauerstoffwirkungsgrad betrug 50 %·

Wenn es schwierig ist, die gewünschte !"aulgärungstemperatur in dem Behandlungsbehälter aufrechtzuerhalten, ist es möglich, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder sogar reinen Sauerstoff anstelle von normaler Luft zuzuführen, um so dem Wärmeverlust, der durch den. Stickstoffgehalt der atmosphärischen Luft verursacht wird, entgegenzuwirken.

Patentansprüche:

209835/0621

Claims

Patentansprüche

ί 1, ) Verfahren zur biologischen Kompostierung von organischem Material mit Hilfe von thermophilen Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Flüssigkeit, die organisches Material enthält und während fünf Tagen einen "biologischen Sauerstoffbedarf von mindestens 1500 mg, vorzugsweise von mindestens 5000 mg Sauerstoffgas pro Liter Flüssigkeit hat, in einem Behandlungsbehälter mit Luft, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft in einer solchen Menge in innigen Kontakt gebracht wird, die höchstens dem 6-fachen, vorzugsweise höchstens dem 4-fachen der Sauerstoff menge entspricht, die mit Hilfe der Mikroorganismen von dem organischen Material theoretisch verbraucht werden kann, wobei die Flüssigkeit wärme—isoliert und ohne Wärmezufuhr in einem durch die Aktivität der Mikroorganismen auf eine Temperatur von mindestens 42⁰O, vorzugsweise von 50 bis 58°C, aufgeheizten Zustand gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn der biologischen Kompostierung das Aufheizen der Flüssigkeit auf die Temperatur, bei welcher die thermophilen Organismen aktiv sind, durch die Aktivität von mesophilen Mikroorganismen bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

209835/0621

2U8894

daß der innige Eontakt zwischen dem zugeführten, Sauerstoff enthaltenden Gas und der Flüssigkeit durch Umwälzung der Flüssigkeit in dem Behandlungsbehälter erzeugt wird_o
4·. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit eine Schaumschicht einer Dicke von mindestens 10 cm aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schaumschicht auf bekannte Art und Weise, beispielsweise auf mechanischem Wege, ζ „Β. durch Auseinanderbrecheit, in Grenzen gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3$ 4· oder 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Umwälzbewegung der Flüssigkeit in einer rertikalen Ebene erzeugt wird.
ψ 7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der biologischen Kompostierung gebildete Schaum aus dem Behälter getrennt abgezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit während der Kompostierungsbehandlung bei 0 bis 0,5 mg O^Idter gehalten wird.

209835/0621