DE2837066A1

DE2837066A1 - Verfahren und einrichtung zur verwertung von organische verunreinigungen enthaltendem, insbesondere als nebenprodukt der reinigung von staedtischem abwasser anfallendem schlamm

Info

Publication number: DE2837066A1
Application number: DE19782837066
Authority: DE
Inventors: Bela Beres; Gaborne Hargittai; Denes Szekely; Laszlo Szemler; Istvanne Dr Udvardy-Nagy
Original assignee: Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar RT
Current assignee: Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar Nyrt
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1979-03-29
Also published as: IT7868967A0; IT1160614B; JPS5941800B2; IL55410A0; AT378947B; FR2401102B1; IN149400B; YU199078A; FI782593A; ES472819A1; FR2401102A1; GB2003459B; NL7808793A; NO782877L; JPS5463545A; CH642334A5; SU906359A3; ATA616078A; DK374178A; NO155236B

Description

KRAUS «& WEISERT

PATENTANWÄLTE tÖ J / U O

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER ■ DR.-ING. ANNEKATE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

RICHTER GEDEON VEGYESZETI GYAR R.T., Budapest (Ungarn)

VERFAHREN UND EINRICHTUHG ZUR VERWERTUNG VON ORGANISCHE VERUNREINIGUNGEN ENTHALTENDEM, INSBESONDERS ALS NEBENPRODUKT DER REINIGUIiG VON STÄDTISCHEM ABWASSER ANFALLENDEM SCHLAMM

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verwertung des bei der Reinigung von städtischen /kommunalen/ Abwäsaern nie

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Nebenprodiikt anfallenden Schlammen»; Gegenstand dor Erfindung bilden weiterhin die im Laufe den Verfahrens abgeschiedene und zur Vermehrung von Mikroorganismen geeignete Nährlösung /Supernatant/,- sowie ein Verfahren zur Herstellung eince unter Verwendung dieser KnlirlUoung gev/innbaren Bak teriumprotein und Vitaraingehalt aufweisenden Produkten.

Die Lösung der Reinigung dor städtischen Abwässer und die Vernichtung der im Verlaufe der Reinigung anfallendem und die Umwelt stark verunreinigenden !Nebenprodukte-, bzw, deren auf irgendeine Weise erfolgende Verwertung wird seit langer Zeit angestrebt. Im Verlaufe der Reinigung der Abwässer sind die Berücksichtigung der Umweltschutzanforderungen und die Verminderung der Koste» iler Abwasserreinigung zur Zeit bereits unumgänglich.

5$ur Stabilisierung der bei der Reinigung der städtischen Abwasser anfallenden unstabilen Nebenprodukte« wie dies aus dem Vo-rklärbeginn gewonnenen fäkalienhaltigen Schlammes /primary sludge/, des nach der biologischen Reinigung gewonnenen Nachsetaschlainmes /secondary sludge/ oder der fffischung dieser, des Rohachlammes wird am weitläufigsten dos durch anaerobe Fermentation erfolgende Ausfäulen angewandt. An die Fermentation wird meistens der im wesentlichen das Absetzen bezweckende Tiachfermentor /secondary fermenting tank/ ongeschloesen

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und aus dem Nachfermentor /digester tank/ ^; itt bereits der stabile ausgefaulte Schlamm /anaerobic digested sewage sludge/ aus. Zur Beseitigung bzw. Verwertung dca außgefaulten Schlammes cind zahlreiche Verfahren bekannt. Der erste Schritt der Behandlungen richtet sich auf das Eindicken des Schlammes, deren primitivste Methode Unterbringung in ochlammtrockenfeidern ist, ein an sich ziemlich unwirtschaftliches, einen grosaen Platzbedarf und niedrige Produktivität aufweisendes Verfahren, eine andere Methode, die auf maschinellem Wege erfolgende Entwässerung und die darauffolgende Vernichtung durch Verbrennung. Die Verbrennung ist ein energieaufwendiger Vorgang und hierbei können die im Schlamm enthaltenen wertvollen Stoffe nicht verwertet werden«

Die neueren Verfahren gleichen durch Verwertung der im Schlamm vorfindbaren wertvollen Komponenten, die Unwirtschaftlichkeit des Gchlamnientzuges aua„ Unter diesen neuen Verfahren ist die Verwertung der bei der Verbrennung anfallenden Asche, das Trocknen des entwässerten Schlammes anstelle der Verbrennung, das direkt oder mit irgendeinem anderen Stoff vermischt erfolgende Ausstreuen des getrockneten Schalmmes auf die Felder, die Kompostierung usw. zu erwähnen« Die Verwendung des Schlammes zur JßodenjneXIorgation wird durch den Umstand gehindert dass sein Wert mit de»

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Arbeitsaufwand und den Kosten dea -transports in keinem realen Verhältnis steht. Ein weiterer Rachteil besteht darin, dass die biologisch verwertbaren Stoffe des in dieser Weise ausgefaulten Schlammes nur zu einem kleinen Anteil, in der Tierzucht nur indirekt mit einem niedrigen Wirkungsgrad verwertet werden.

Bei einer weiteren Gruppe d er Behandlungen wird eine Komponent des Schlammes herausgewonnen. Ein Beispiel dafür ist die Herausgawinnung d es ausserordentlich wertvollen Vitamine Rj^· Bei diesem Verfahren verursacht ,-jedoch die Behandlung des zurückbleibenden Stoffes unverändert Schwierigkeiten.

Bei dem Verfahren gemäss der Deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2 504 412 wird rl er Belebtschlamm /activated sludge/ teilweise durch *naeroben und darauffolgend durch aeroben Abbau stabilisiert. Der als Endprodukt anfallende ausgefaulte Schlamm wird nach Trocknen zum Düngen verwendet. Vorteil der teilweisen anaeroben Fäulnis 1st die kurze Aufenthaltsdauer im grossen Paulbecken, wobei die unter den Umständen der anaeroben Fäulnis entstehenden brennbaren Gase zum grössten Teil auch während dieser Zeit freiwerden und der schnelle aerobe Schritt dem gegebenenfalls eine teilweise Entw&aaerung vorausgeht, hat ein leichter verwendbares Produkt zur Folge.

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Jedoch auch mit Hilfe dieses Verfahrene kn->n lediglich ein zur Verbesserung des JSodeno dienendes Produkt erhalten werden.

a der in der Ungarischen Patentschrift Nr. 150 172 beschriebenen Lösung wird das halbkontinuierliche Ausfaulen des Rohschlamines durch flpezifißche Nährstoffe so gelenkt, dass död-urch fUr die zur Produktion den Vitamine Bj₂ geeigneten Mikroorganismen und die im Faulbocken lebenden sonntigen Mikroorganismen in gleicher V/eise günstige Bedingungen geschaffen werden· In dieser Weise kommt es im Faulbecken gleichzeitig zur Bildung von Vitamin JLp ^un<i gleichzeitig auch zu einer Zunahme der Üiomaasen-Menge. Die zusätzliche Biomasse hat eine größaere Menge ausgefaultcn Schlamm aur Folge, der sich zufolge seines Vitamingehalte3 als Futtermittelzusatz eignet und dessen Proteingehalt nicht grosser als der do3 in herkömmlicher V/eise entotandenen auagefaul ten Selilamme s ist·

Aus der natürlichen J3akterienflora, dor anaeroben Fäulnis des aus der Abwäeaerreinigung stammenden Schlammes können zur Herstellung von Vitamin B-,_? und Proteinen geeigneto Arten, zum Beispiel gomäös der Ungarischen Patentschrift JJr. 153 740 angereichert werden. Nach diesem Verfahren wird die aus dem SU&gefäulten Schlamm auf einem entsprechend selektie-

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renden Nährboden weitergezüchtete BHkterienfJ or-n ζητ Produktion des Vitamine und Proteins verwendet, wobei die Verwendung des SchXiwafies selbst mit der Züchtung der Bakterien überflüssig wird. PUr die in der Einleitung umrisaenen Fragen hinsichtlich der Nutzung der Nebenprodukte der Abwasserreinigung bietet-diese-Erfindung so keine Lösung,

Die in der schwedischen Potent schrift /)?1 5-10 beschriebene Lösung richtet sich auf die Verwendung von Abwasserschlamm für Putterzwecke* GemHse diener Lößung wird der Belebtschlamm allein oder mit Zusätzen vermischt in einen kontinuierlich arbeitenden Extruder geführt, kurzzeitig auf eine ^temperatur von 105-160 ⁿC erwärmt und darauffolgend abrupt expandiert und schliesslich das Produkt an de*· Luft getrocknet. Die Expansion bewirkt eine Desinfij&ierung des Produktes innerhalb einiger Sekunden. Die Expansionstechnik erzeugt aus den Schlammstoffen direkt ein für Putter-ZWecke geeignetes Produkt. Untejt* Berücksichtigung des Umstand es, dass der Schlamm selbst ziemlich viel Ballaststoffe und durch tierische Organismen höheren Grades wirtschaftlich nicht verwendbares sonstige Stoffe bei verhäitnismässig wenig Proteinen enthalt, werden die im Schlamm befindlichen potentiellen FUtterungamoglicJikeiten durch dieaea Verfahren in einem entsprechenden Masse genutzt,

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Ziel der Erfindung ist für die Behandlung des organische Verunreinigungen enthaltenden, insbesondere im Verlaufe der Reinigung von städtischen /kommunalen/ Abwässern anfallenden Schlammes eino Lösung zu bieten, mit daren Hilfe der Schlamm im wesentlichen in voller Monge zu Verarbeitung gelangt, sodass zum Beispiel für seine Unterbringung auf Trockenplätzen nicht gesorgt werden muss, wobei im Ergebnis der Behandlung die im Schlamm befindlichen wertvollen organischen und anorganischen Stoffe inabesonders Proteine, Vitamine und Metalle - in der Form von den Gesundheits- und Hygieneanforderungen in vollem Masse entsprechenden, unmittelbar für Fütterungszwecke geeigneten Endprodukten zur Verfügung stehen»

Die iSrfindung beruht auf der Erkenntnis, dass In dem Falle, wenn man den entsprechend wärmebehandelten und anaerob ausgefaulten Schlamm in Konzentrat und Supernatant separiert, eich letzteres in Überraschender Weiee und in überraschendem Ausmasee für Züchtung /Vermehrung/ von Mikroorganismen und innerhalb dieses Rahmens gur selektiven Züchtung der Methanol verwertenden Bakterienflorg und dadurch zur Herstellung von an Proteinen reichen Produkten /Biomasse/ eignet« Die Wärmebehandlung vernichtet »ämlich die pathogenon Bakterien, sterilisiert gleichzeitig den Schlamm, wobei die grosamolekularen

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Komponente dea wä'rmebehandelten Supernatant für einen Enzvmabbau geeigneter werden, bei einer Protoinfermentation die Zusammensetzung dea Endproduktes konstanter und für Fütterungszwecke geeigneter wird, und hierbei die Trennung der Schlammphnnen - des Supernatant und des Konzentrat - ebenfalls vorteilhafter vorgenommen werden kann'. Das dem wärmebeh^ndelten Supernatant zur Bildung des Höhrbodens zugegebenes Methanol nimmt so etwa die Rolle eines "selektiven Sterilisierungsmittels"· ein, da e3 die Vermehrung der pathogenen Bakterien verhindert. Schliesslich wird durch Trocknung der Biomasse diese sozusagen stabilisiert, d.h. ihr Zerfall - der anderenfalls ausserordentlich schnell eintreten würde - verhindert.

Grundlage der Erfindung bildet weiterhin die Erkenntnis, dass die zur Beseitigung und Verwertung des Schlammes erforderliche Einrichtung aus an sich bekapnten, ,jedoch dem Verwendungszweck entsprechend ausgewählten Baugruppen - Behälter, Pumpen, Apparate, Vorrichtungen usw. - aufgebaut werden kann, die einerseits auf dem Gebiet der Abwasserreinigung, andererseits auf dem Gebiet der Fermentation ,jeweils getrennt zwar gebräuchlich sind, um Ergebnis ihrer in bestimmter Weiße erfolgenden Verkettung und gemeinsamen Verwendung ,jedoch die komplizierten Arbeitegänge der Verarbeitung des

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Schlammes zu einem sterilen Nährstoff in eine einziege rationelle technologische Reihenfolge zusammengefasst werden können und die ganze Anlage auf dem Anfallort des Kohlammes - zum Beispiel Abwasserkläranlage - oder in dessen unmittelbarer Nähe errichtet werden kann.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wurde die gestellte Aufgabe mit Hilfe eines zur Verwertung von angefaultem Schlamm dienenden Verfahrens und der dazu vorgesehenen Einrichtung gelöst.

Im Laufe des Verfahrens gelangt folgende Arbeitsgangfolge zur Anwendung3

a./ der ausgefaulte Schlamm wird auf eine Temperatur von mindestens 80 ⁰G₉ vorteilhaft jedoch auf eine Temperatur von 100-150 ⁰C erwärmt und dann gegebenenfalls auf eine Temperatur von 80-40 ⁰C abgekühlt im Laufe der Wärmebehandlung;

b./ der ausgefaulte und wärmebehandelte Schlamm wird gegebenenfalls bei Vorhandensein eines Koaguliermittels in Schlammkonzentrat und Sunernstant getrennt»

c·/ zum Supernatant werden Alkohol mit 1-3 Kohlenstoffatomen 1-3, vorteilhaft Methanol* mindestens ein stickstoffhaltiges anorganisches Salz, gegebenenfalls PrKkursora von einem oder mehreren wasserlöslichen Vitaminen, sowie Biostoff/e/ zugegeben und so ein Nährboden gebildet;

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d./ der Nährboden wird zweckmässi£· auf anaerobe V/ei ^e mit ausgefaultem Schlamm eingeimpft;

e./ der eingeimpfte Rohrboden wird anaerob bei einer Temperatur von 26-38 ⁰C fermentiert;

f./ aus der im Laufe der Fermentierung sich bildenden Fermentations flüssigkeit wird Biomasse abgeschieden, Nach einem weiteren B^findungomerkmal wird die Biomasse - vorteilhaft zerstäubt - getrocknet.

Das Wesentliche der ^Einrichtung besteht darin, dass sie einen zum Aufwärmen und Abkühlen des aUKgefaulten Schlammes geeigneten Wärmeaustauscher, eine zur Trennung des auogefaulten und wärmebehandelten Schlammes in Supernatant und Schlammkonzentrat dienende Vorrichtung, einem unter Verwendung des Supernatant zur Hersteilung des Nährbodens dienenden Behälter, einen zur Permentierung des Hährboäens geeigneten JTermentor, sowie einen zum Abscheiden der Biomasse aus dem sich im Fermentor bildenden Fermentationsflüesigkeit geeigneten Separator besitzt.

Gegenstand der Erfindung bilden weiterhin 1,/ (}ie zur Züchtungder Mikroorganismen geeignete und durch Wärmebehandlung und Separierunß des ausgefaulten Schlammes erhaltene Nährlösung /Supernatant/, für die charakteristisch ist, dass S,/ d£0 Verhältnis ihres anorganischen und organischen stick stoffgehalte3 1:1 bis 10:1»

b,/ ihr in Ameisensäure ausgedrücktes organisches 909813/0733

Säuregehalt 500-5000 mg/l beträgt.

2./ Das an Proteinen und Vitaminen reiche, zweckdienlicherweise für Fütterungszwecke geeignete, mit der durch Wärmebehandlung und Separierung des au3gefaulten Schlammes erhaltenen, durch Näherstoffe angereicherten Nährlösung /SuDernatant/ mittels anaerober Fermentation erhaltene Produkt, für das charakteristisch ist, dass sein a./ roher Proteingehalt >50 Gew.%, b„/ Wasserlöslicher Gesamtvitamingehalt > 1000 ist.

Die mit der Erfindung verbundenen vorteilhaften Auswirkungen sind folgendes

Mit Hilf© der Erfindung wird ein Material - Abwasserschlamm -, verarbeitet su einem hohen Protein- und Vitamingehalt bzw« Metallgehalt aufweisenden und für Fütterungozwecke verwendbare» aueserordnetlich wertvollen Produkt verwertet, dessen Unterbringung, Lagerung oder in irgendeiner anderen Weise erfolgend© Beseitigung die grösste Belastung der Abwasserreinigung und letzthin zu einer unlösbaren Aufgabe der Abwasserreinigung geworden ist. Ib dieser Weise gelang es« die schweren Hygiene und Uroweltschutzprobleme in der Weise su beseitigen, dass gleichzeitig aus einer bisher nicht genutzten und verlorengegangenen Protein« upd Vitaminenquelle ein steriles, fijr Fütfcerungszwecke vorzifßjich geeignetee

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Prodttkt hergestellt wird, d.h. nicht nur die Kosten der Abwasserreinigung verhindert, sondern wesentliche Neuwerte geschaffen werden. Die Inveatitions- und die Betriebskos,ten der Anlage sind im Vergleich zum Ergebnis gering· Hach der oohlammverarbeitung bleibt kein zusätzliches schädlichen Nebenprodukt zurück. Einen weiteren Vorteil bedeutet der Umstand, dass die Produktion der einen hohen finergiegehalt aufweisenden Biogase zufolge der Fermentation des Supernatant noch erhöht wird,

Die Zusammensetzung des nach dem erfindungggemässen Verfahrens /siehe im weiteren die Beispiele £,5*6 und 7/ hergestellten, für Fütterungszwecke geeigneten Hauptproduktes wurde in Tabelle 1 mit der Zusammensetzung des im Laufe der herkömmlichen Abwasserreinigung anfallenden und zu beseitigenden ausgefaulten Schlamme© verglichen» Die Daten veranschaulichen gut die Bedeutung qtes mit der Erfindung erhielten Ergebnisses*

Erfindung wird im weiteren anhand der bei gelegten Zeichnungen und aufgrund von Beispielen detailliert beschrieben. Die Zeichnungen veranschaulichen die zur Verwirklichung dee Verfahrens dienende Anlage bzw, das

Auf den Zeichnungen zeigt

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Piß. 1 ein vorteilhaftes AusfUhrinvsnboiHpiel dnr

Anlage in schematiocher ßeitenannioht, Fig. 2 das su einem konkreten r*eisniel den er-" findunßHß'-männen Verfahrens, gehörende Menrennohema.

In Fig. 1 wurden bei den die einzelnen AnIaßenteile verbindenden bzw. in diese ein- bzw. aua diesen austretenden Leiluncen auch die den Materialfluss anzeigenden Pfeile eingetragen, wodurch die in der'Anlage ablaufenden technoloßisehen Vorgänge ßut verfolgt werden können.

Zu einer /in ihren Einzelheiten nicht dar;;;Einteilten/ Abwasserreinigungsanlage gehören der Schlammfaulbehälter /diceater/ 1, in den die Rohschlammleitung

2 mündet.und aua dem das zur Weiterleitung dea sich im Verlaufe dee anaeroben Faulvorßangen bildenden Biogases in den /hier nicht dargestellten/ Sammelbehälter dienende Rohr 3 herausgeführt wird.

Der Faulbehälter 1 ist durch die die Zentrifugalpumpe 5 enthaltende Leitung 6 mit dem Lagertank /Behälter 7/ verbunden, der mittels der Leitung 8 an dem insgesamt mit der Bezugsnummer 9 bezeichneten WHrmeraustauscher angeschlossen ist. In die Leitung 8 ist die Zentrifugalpumpe 10 eingebaut. Der Wärmeaustauscher 9 enthält die Wärmetauschereinheiten 11 und 12, von denen die Wärmetauschereinheit 12 den ausgefaulten

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Schlamm erhitzt und die Einheit IjL abkUhlt, voboi element sprechend in die Einheit 12 die I>ampf leitung 13
mündet. Die Wänaeaus tauscher einhei ten 11 und 12 sind miteinander durch die Leitungen 12 und 15 verbunden, die Leitung 16 verbindet die Wärmeaustaußchereinheit 11 mit dem Gravitationsabsetzbehälter 17t in den die Rührschaufel 17/a oder eine ähnliche Vorrichtung hineinreicht.

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Tabelle

Au£?cefa..ulter Schlajmm nach Beispiel

^{5 6}

her^ostell tea

Hauptprodukt

G esamttro c kensubgtang β/100 g Fermentsaft

Rohes Prote.in in fo der Trockensubstanz

Verdaubarea Protein in % des rohren Proteins

Vitamine: gamma/g

Vi t» B₁ gamma/g

Vit. Bg gamma/g

Vit, B₀ gamma/g

fit, B₁₂ gamioa/g

nikotinsäure gamma/g

Chobincfaloridl gamma/g

Bl ο tin. gamma/g

Pantothensäure gamma/g

10,2 2,5 2,56 2,40

17,7-

24,8 53 56

51

0,60 17,2 8,2 22,0

1,42 150,0 124,0 21O₉O

3»45 I87oO 130,0 15O₉O

5,40 85₉0 35,0 55₉0

S₉O 160,0

167

3,38

63,5 58

15,5 130,0 850,0

38,0

0,098 lOOoO 985oO 118O₉O 1510*0 Ορ51 12_δ5 25₉Ο 25O₀O Ι7«Ο

14,5 125*0 98,0 374,0 285,0

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Der Äbseitzbehälter 17 let mittels der die Zentrifugalpumpe 18 enthaltenden Lei&mg 19 auch mit dem Reagenzlöseapparat 20 /Duplikator/ verbunden, in dem der Wasserzulauf 21 mündet»

Auf dem unteren Teil des Absatzbehältere 17 ist das Rohr 22 abgezweigt, an das die Zentrifugalpumpe 23 angeschlossen ist. Vor der Zentrifugalpumpe 23 mündet in das Rohr 22 das aus dem oberen Teil des Absetzbehältere X7 durch mehrere Zweige herausgeführte Rohr 24. Die aus der Zentrifugalpumpe 23 austretende Druckleitung 24 mündet in der Dekanterzentrifuge 28. Aus der Leitung 24 ist vor der Zentrifuge 28 die Leitung 23 abgezweigt, die in den zum Sammeln des Supernatant /der Nährlösung/ dienenden Behälter 26 mündet /siehe in Fig. 1 links unten/. Alis der Dekanterzentrifuge 28 treten zwei Leitungen aus, die Leitung 27 mündet in die Leitung 25t die Leitung 28/a hingegen verbindet die Zentrifuge mildem Konzentratspeicher 295 im Konzentratspeicher isf der Rührflügel 29/a oder eine ähnliche Vorrichtung angeordnet.

Der Konzentratspeicher 29 wird durch die die Zentrifugalpumpe 30 enthaltende Leitung 31 mit dem Dreh trockenofen 32 verbunden, unter dessen Austrittsöffnung der Homogeni3ator 33 und unter diesem Absackwaage 34 angeordnet sind»

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Der ;Zium Sammeln do3 Supernatant /der Nährlönung/ und dab,ei zur Zubereitung des Nährbodens dienende BpliäiL^er 26 ist über die die Zentrifugalpumpe 36 enthaltende Leitung 37 auch mit dem unter die Flurhöhe geeonkt angeordneten NMhrsalzlöeebehalter 35 verbunden; in den Behälter 35 münden die Dampfleitung 38 und die V/a ss er leitung 39.

Der Behälter 26 ist auch mit dem daa zur Zubereitung dee Nährbodens erforderlichen Methanol enthaltenen Lagertank 40 über die Leitung 42 verbunden, in die die selbataneaugende Pumpe 41 /zum Beispiel selbetansaugende Methanolpumpe, Typ SlHI/ eingebaut ist· In dem Behälter 26 iet der Rührflügel 26/a oder eine ähnliche Vorrichtung angeordnet,?

' Der Behälter 26 ist über die die Zentrifugalpumpe 43 enthaltende Leitung 44 mit dem Permentor 45 verbünde», in den die zur Einspeisung des Impfstoffes w zweckroäsglg auf anaerobe Art ausgefaulter Schlamm dienende Leitung 45/a mündet» Die daraus austretende Leitung 46 dient zur Ableitung des Biogases, die die Zentrifugalpumpe 47 enthaltende und zar Weiterleitung des Ferjnentßöftes dienende Leitung 48 mündet in den Lagertank 49, in dem der Rührflügel 49/a oder eine ähnliche Vorrichtung angerichtet iet. Zur Weiterleitung des, Fermentaaf-fces aus dem Behälter 49 in den Separator

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50 dient die die Zentrifugalpumpe 51 enthaltende Leitung 52. Auf dem Separator 50 gelangt die Biomasse durch die ■ Leitung 5^· in den Lagertank 53» wobei die Leitung 55 zur Zurückführung des im Separator abgeschiedenen Supernatant in das Abwasserreinigungssystem dient.

Die aus dem Behälter 53 ausgehende und die Zentrifugalpumpe 56 enthaltende Leitung 57 mündet im oberen Teil des Pulverisiertrockners 58. Unter dem Pulverisiertrockner ist der Homogenisator 59 und unter diesem die Absackwaage 60 angeordnet.

Zur Anlage gehören sinngemäss an den entsprechenden Stellen in der entsprechenden Zahl an sich bekannte Schieber oder sonstige Ausrüstungen, auf deren Darstellung der besseren Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde, deren Platz und Bestimmung jedoch für den Fachmann offensichtlich sind.

Mit Hilfe der Anlage gemäss Fig. 1 erfolgt die Verwertung /Verarbeitung/ des in anaerober Weise ausgefaulten Schlammes in folgender Weise:

Der im Faulbehälter 1 unter Ausschluss von Luft in anaerober Weise bei einer Temperatur von etwa 30-35°C ausgefaulte Schlamm wird mittels der Zentrifugalpumpe 5 in den Lagertank /Behälter/ 7 und von dort mittels der Zentrifugalpumpe 10 in den Wärmeaustauscher 9 befördert.

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Das Fassung vermögen dos Faulbehälters entspricht zweckdienlicherweiae etwa dem 10-fachen daß Volumens dea im Verlaufe der Abwasserreinigung tHglioh aufallenden Rohochlammes, Aus dem f'aitf. behält er 1 wird vor Zuführung dea Rohnchl ammes stets eine der zuzuführenden gleiche Menge auagefaulter Schlamm entnommen. Diese Arbeitsgänge können in gleicher Weise periodisch haltkontinuierlich oder kontinuierlich vorgenommen werden. Unter halbkontinuierlichem Betrieb iat zu verstehen, dafia eine Entnahme und Zuführung täglich einmal oder alle 8 bis 12 Stunden vorgenommen wird.

Soweit erforderlich, wird die Temperatur im Faulbehälter 1 durch Kühlung oder Heizung innerhalb des angegebenen Temperaturbereiches von 3°-35 °^c gehalten. Der vorteilhafte pH-Wert dea Ausfaulene beträgt 7-8, und dieser kann im Falle einea Sauerwerdens durch Zugabe von Lauge, vorteilhafterweise Kalkmilch, geregelt werden.

Der ausgefaulte Schlamm wird durch die Einheiten 11 und 12 dea Wärmeaustauöchers 9 geführt und zunächst auf mindestens 80 ⁰C, vorteilhafterweise auf eine Temperatur von 100-150 ⁰C erwärmt ui3x3 dünn zweckmäsoiß auf eine Temperatur von etwa 40-80 ⁰C abgekühlt» in den Absetzbiihälter 17 weiterbefördert· Mit dieser Wiyniebehandlunß wurde die Mikroorganisinenflora des angefaulten

■ !.•lt.-ir.·····

s vernichtet einschlieeolich der pathogenen

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Bakterien, d»h. der Schi«« mmle sterilisierU Ein weiteres Ergebnis der WärnetahandXuijg Let, d«sß der Schlamm einen zum KonzentraHoneprozese, die Nährlösung /Supernatant/ einen zur weiteren Verarbeitung günstigeren Zustand annimmt. Im Erwarmungsbereich gehören zu den niedrigeren Temperaturwerten längeren EiwUmaäugszeiten, zu den höheren Temperaturen kürzere Erwärmungszeiten.

Im Absetzbehälter 17 können zu dem im Laufe der Wärmebehandlung zum Teil koalugiei-te schwebende Peststoff teile enthaltenden rückgekühlten Schlamm zwecks leichterer Abscheidung dieser Teilehen - bei kräftigem Rühren des Behälterinhalteo - Koagu^Liermittel - zum Beispiel anorganische oder organische Blektrolyte, so Aluminiumsulfat, Eisensulfat oder Polyakrylate, JPolyakrylamide - zugeführt werden, Ale? Koagulieren!ttel können noch ajnphoteres Verhalten aufweisende Kolloide /zum Beispiel natürliche Leime/ oder organische tflchtelektrolyte /zum Beispiel Starke/ ebenfalls in Betracht kommen /Flockungsmittel in Wasseraufbereitungstechnik, Chem. JRdech, /Solothurn/ 20, 673-^77 /1977/· Grundlegew3er Gesicht0punkt bei der W^hI des jKoaguliermittels ist, dass dieses die Verwendung dee Endproduktes als Jutterzueatz nich störe» darf, weshalb als Koagulierungsmittel vorteUiieft'ervveise zum Beispiel das Abbaumittel I.e. Clearflook AK 10 /ein Erzeugnis der Industrial Chemicals and Equipment Inc, Ag,/ very/end et werden kann. Dee

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Koagulationsmittel wird zweckmässig in einer lösung dem ausgefaulten Schlamm zugeführt, der darauffolgend einige - .vorteilhaft 2-6 Stunden lang 3ich absetzen gelassen wird, wobei so die Verwendung einer Aluminiumsulfatlösung ala Koagulationamittel vorteilhaft iöt* An dieser .Stelle ist zu bemerken, dass in gewissen Fällen auch die Zugabe von Koagulationsmitteln verzichtet v/erden kann und die Absetzung im Behälter 17 auch ohne dieae zustandekommt.

Aus dem unteren Teil des Behälters 17 wird dar dort abgesetzte Schlamm und aus dem oberen Teil des Behälters die Nährlösung in gleicher Weise mittels der Zentrifugalpumpe 23 entnommen₉ wozu natürlich auch die ia das Leitungssystem eingebauten /.-jedoch nicht abgebildeten/ SchieberverschXüsee sinngesnäss betätigt werden müssen. Die dekantierte Nährlösung /Sunernatant/ wird durch die Leitung 25 in den Sammelbehälter 26, der Schlamm durch die Leitung 24 in die Dekantarzentrifuge 29 weitergeleitet*

Aus dem Schlamm.erhält man im Krgebnis des beschriebenen Dekantieryorganges mit einem Konzentrationswirkungsgratf von 0,90-0,95 ein Konzentrat von etwa 30-50 VoI,% u»d'; eine Nährlösung /Sunornstanz/ Von 50-70 Yol»%; der Trockengehalt dea Erstgenannten betrügt ca. 5.2-3-8 %, der des Letztgenannten 0,5-1*0 Gew.^.

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Ji-.e ·:-.

■-3*- ' 2837068

In der Zentrifuge 28 wird *as Konzentrat, weiteren twässert, in dessen Verlaufe ei;; Konzentrat von 30-50 VoIΛ und weitere Nährlösung erhalten werden. Der Trockengehalt dieses Konzentrats beträgt 30-40 Gew.%,

Daa diesen hohen Trockengehalt aufweisende Konzentrat wird durch die Leitung 28 in den Konzentratspeicher 29 und von dort mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 30 in den Drehtrommeltrockner 32 weiterbefördert, hier getrocknet und/oder bis zum Schwinden der organischen . Stoffe ausgeglüht. Das Troknen ist bei einer Temperatur von höchstens 150 ⁰C vorzunehmen, da bei der Verwendung höherer Temperaturen die wertvollen Proteine zerstört werden. Das nur getrocknete Produkt wird als Nebenprodukt I, das ausgeglühte Produkte als Nebenprodukt II bezeichnet· ßeide Produkte sind wertvoll: beim ert-teren ist ein bedeutender Proteingehalt, beim letzteren ein bedeutender Metallgehalt festzustellen, in deren Ergebnis die Produkte entweder allein oder mit miteinander und/oder mit anderen Stoffen - zum Beispiel mit dem durch dieses erfindungsgemässβ Verfahren erhaltenen Hauptprodukt vermischt in der Fütterung von Tieren verwendet werden können· Mit Hilfe des Homogenisa tors 33 und der Absackwaage 34 können die Misch- und Doeiervorgänge genau durchgeführt werden.

Die im Ergebnis der mittels der Zentrifuge 909813/0733

&Tjj·""' bad CfRIGINAL

■ 2837Q66 -3«.

28 f.lurchgefUhrten Üekautiorung entstandene Nährlösung /Supernatant/ wird durch die Leitung 2 7 in die gleiche Leitung 25 zugeführt, durch die auch die im Abaetzbehälter 27 erhaltene Nährlösung /Supernatant/ in den Sanmelbehälter 26 geführt wurde. Auf der von den beiden vorgenannten Quellen erhaltenen Nährlösung, /Supernatant/ wird im Behälter 26 ein zur Fermentierung geeigneter Nährboden in '1er V/eise hergestellt, dass der Nährlösung /Supernatant/ aus dem Behälter 35 als Stickstoffquelle Mährsälzlösung, zvveckmässig die Lösung mindestens eines zum Grossteil anorganischen Ammoniumsalzes, als Kohlenotoffquelle ein Alkohol mit 1-3 Kohlenstoffatomen,, vorteilhnfterweise aus dem Behälter 40 mittels der Selbstausaugepumpe 41 durch die Leitung 42 Methanol sowie durch die Leitung 4? bei der Fermentation bekannte und gefo^Iuchlidi e Biosstoffe zugeführt werden· Als anorganisches Ammoniumsalζ kann vorteilhaft Ammoniumh,ydrogenk?7rbonat₅ Diamraoniumhydrogenphosphat oder Ammoniumnitrat„ gegebenenfalls ein Gemisch dieser Salze verwendet werden_ö Ale Bioestoffs /growth factors/ können z.B. Melasse₉ GIvsin_β Hefe = vorteilhaft Brauereinhefe-Hvdrolysat ■= Magnesiumchlorid usw₀ in Bettacht kommen. Beabsichtigt man im Verlaufe der Fermentation nicht nur einen hohen Proteingehalt aufweisende Biomasse, sondern asaeh ein ab wasserlöslichen Vitaminen reiches, für Fütterung^zwecke vorteilhaft verwendbares Hauptprodukt hersustelle^e so könmn

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" "" · 2837086 -33-

Nährlösung aucli die bekannten Präkuraoren der wnonorlöslichen Vitamine zugefügt werden. Derartige rrSkurnoren können z.B. Pimelinsäure, Nikotinsäure usw. sein.

Das Vorhandensein dee Methanols im Nährboden spielt inbezug auf die pathogenen Bakterien gleichsam die Rolle einea selektiven Sterilisierungsmittelπ, da es - gleichzeitig mit der Vermehrung mehrerer anderer Bakterienstämmo - die Vermehrung der pathogenen Bakterien verhindert·

Der im Behälter 26 - auch mit Hilfe dea Rührwerkes 26/a - hergestellte Nährboden wird mittels der Zentrifugalpumpe 43 durch die Leitung 44 in den Fermentor 45 befördert, wohin auch Impfmittel - vorteilhafterweise aus dem Faulbehälter 2 entnommener, hinsichtlich seiner Menge 1/10 - 1/20 de3 Nutzvolumens des Fermentor3 ausmachender anaerob aua&efaulter Sehlamm - durch die Leitung 45/a zugeführt wird, üas Fassungsvermögen des Fermentors 45 ist zweckdienlicherweise gleich dem des Faulbehälters 1. Hier wird der eingeimpfte Nährboden in einer an sich bekannten Weise, auf anaerobem Wdge fermentiert und dao entstandene Biogas.durch die Leitung 46 in den /nicht dargestellten/ Gasbehälter geleitet. Im Verlaufe der !«'ermentierung wird eine Temperatur von etwa 42 ⁰C aufrechterhalten und der Behälterinhalt wird alle 8 Stunden durchgemischt.

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ORIGINAL INSPECTED

-.3T-

Nach Auf fill en dee Fermentors 45 entsteht /wöhrend etwn 5-10 Tagen/ die zur Herateilung der Zellproteine erforderliche Mikroflora; dem folgendewird die Fermentation vorteilhafterweise kontinuierlich oder halbkontinuierlich vorgenommen« Im Folie einer halbkiontinuierlichen Fermentation werden täglich mindestens einmal etwa 10 Vol.% des Fermentaaftea mittels der Zentrifugalpumpe 47 in den Lagertank /Behälter/ 49 befördert und gleichzeitig damit - oder mit einer gewissen Verzögerung - die gleiche Menge Nährboden de» Fermentor 45 zugeführt.

Die Fermentationsflüssigkej-jt wird aus dem Behälter 49 in den Separator 50 geführt, wo dann aus der Fermentationsflüssigkeit die Biomasse abgeschieden wird. Im Ergebnis dee Seoarierungsvorga.ages entstehen etwa 80-90 Vol.Jö Nährlösung, Suoernatant, die dann durch die Leitung 55 in das biologische Abwasserreinigungssystem zurückgeführt werden. Dies kann man umaomehr vornehmen,. da der BOIc-Wert nach Abscheiden der Biomasse Ubriggebliehenen zellenarmen FermentationsflUssigkelt 120-150 beträgt und deshalb die biologische Abwasserreinigung kaum belastet. Der BOIc-Wert, der nach dem bei den üblichen Abwasoerreinigungsverfahren angewandte, mittels Zentrifugen vorgenommenen Konzentrieren übrigbleibenden Nährlösungen ist so hoch, dass damit bei der. Bemessung der biologischen Beinißungaeysteine gerechnet werden mußs_t

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ORiGINALjNSPECTED

Pas durch Separierung der Fermentationenüasi£ke.H. erhaltene Konzentrat, - die Biomasse - dao etwa 3^f>-20 Vol.% der entnommenen Fermentetionsflünsi^keit ausmacht, wird in den !Consent ratbehälter 53 befördert, und von dort mittels der Zentrifugalpumpe 36 durch die Leitung 57 in den an sich bekannten Pulverisiertrockner 58 gedi'ückt. Das im Ergebnis des hier vorgenommenen TrocknungaprozeesoB erhaltene Material ist da3 Hauptprodukt dea erfindun&egemässen Verfahrens, dns etwa 7° # rohes Protein und eine bedeutende Menge wasserlösliche Vitamine enthält. Hierbei ist die mit der Trocknung verbundene und auf die Biomasse ausgeübte stabilisierende Wirkung hervorzuheben, in deren Ergebnis der Verfall der sonst außerordentlich schnell verderblichem Bipmasse verhindert, mit anderen Worten die Biomasse eozueegen konserviert und den einen zum Verpacken und Transport sowie zur lagerung und Dosierung geeigneten Zustand gebracht wird·

Die Erfindung wird im weiteren anhand von Beispielen detalliert beschrieben, bei denen die Benennungen und Bezeichnungen von Fig· 1 sinngemäße verwendet werden.

Beispiel X

Pas Mengfjnschema des Beiepiela ist in Fig. 2

dargestellt»

In dem ein ilutafasaunasvejrmögen von 300

aufweisenden Faulbehälter 1 werden tätlich 30 m³ Rohochlamm

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ORIGINAL INSPECTED

"5

-SC-

zugeführt. JD.ag Auafaulen erfolgt anaerob bei einer Temperatur von 30-35 ⁰G und einem pH Wert von 7-8. Der ausgefaulte Schlamm enthält eine bedeutende Menge' von organischen und anorganischen Stoffen, ein Geaamttrockengehalt 7 Gew.%„

Die täglich entnommenen 30 m auagefaulter Schlamm werden durch den Wärmeauatauscher 9 geführt ujtid diesem einer Wärmebehandlung unterzogen, in. deren Rahmen zunächst 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 100 ⁰C erwärmt und dann auf 60 ⁰C zurUckßekühlt wird. Der außgefaulte wärmebehandelte Schlamm wird In aen Setzbehälter 17 geführt und dort werden diesepi in 300 1 Wasser gelöste 60 kg Alg/SO^.lSHgO zuge geben» Der "so gebildete Mied erschlag' adherlert bzw_e die schwebenden Feetteilcfcsn des Wärme-» ausge faul ten Schlamm we it ®v₀ ^er lsi vor» Weise behandelte auegefaulte 4 Stunden langabgesetgt und so kann 60 wolymenß als Hährlöeung /Btiperiaatant/ /im u©it@r®si fig» 2 sup»/ dekantiert w.©rden_P Im Laufe jpaw 18 m O_?54 Qew»^ gelöste'

MhrlöBiing /Supermtant/ /Trocke&eu1}etan

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m - Sammelbehälter 26 gepumpt. Das Konzentrat wird in die Dekanterzentrifuge 28 geführt, in der eine weitere Entwässerung erfolgt, in dieser Weise erhält man 5,4 m³ Konzentrat mit 35 Gew.% festem Trockensubstanzgehalt /Trockensubstanz « 1,9 t/ und 6,58 m^ Nährlösung /Supernatant/ mit 1,58 Gew.% gelöstem Trockensubstanz ehalt /Trockensubstanz ·-* 0,1 t/, die ebenfalls in den vorgenannten 50 nr Passungsvermögen aufweisenden Sammelbehälter 26 befördert werden·

Aus dem mit Aluminiumsulfat behandelten ausge faulten Schlamm erhält man im Ergebnis der beiden Abscheidungen /Absetzen und Zentrifugieren/ 24$6 m Nährlösung /Supernatant/ mit 0,85 Gew,?3 gelöstem Trockensubstanzgehalt /Trockensubstanz » 0,2 t/ und 5,42 m Konzentrat, mit 35 Gew·^ festem Trockeneubstanzgehalt /Trockensubstanz a 1,9 t/, letzteres wird in einem temperaturregelbaren Drehtrommeltrockner 32 bei einer Temperatur von 140 ⁰C getrocknet und hierbei werden 1,77 t "Nebenprodukt I" erhalten, das einen Wassergehalt von 10 % aufweist.

Der Trockensubs tang ehalt des -"Nebenproduktes I¹¹ hat folgende Zusammensetzung:
Organische Stoffe insgesamt 59 %

darin rohes Protein -18 %

Metalloxyde enthaltene Asche 41 %

eäurelöslicher Kationengehalt Fe . 2,1 %

Cu²⁺ 0,18 %

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Inspected

	*-32-*	263706a	0.25 %
Zu²⁺		0»3^ %
ISn²⁺		0,30 %
Mg²⁺		0,10 %
Co²⁺
Ca²⁺		oo al
insgesamt P

Der im Schalter 26 vereinten Nährlösung /Supernatant/ /24,6 m / werden in 5»4 m Wasser gelöst folgende Stoffe zugegeben»
300 1 Methanol 36 kg Ammoniumhydrogenkarbonat 6 kg Diamoniumhydrogenphosphat 12 kg GIyzin
12 kg Melasse
0,6 kg Magnesiumchlorid
2 kg Brauereihefe /Hydrolisat/

, Die Nährlösung /Supernatant/ und die vorgenannte Lösung wird in dem 50 m Sammelbehälter 26 vermischt und hiermit erhält man den fermentierbaren N-hrboden, der in den leeren ein NntzfaBsungavermögen von 300 m aufweisenden Behälter, den iermentor 45 befördert wird, indem vorhergehend aus dem frisch abgenommenen ausgefaulten Schlamm einer in herkömmlicher V/eise arbeitenden Abwasserreinigungsanlage 30 m zugefüha wurden· Dig Temperatur des Hermentora 45 wird auf 32 ⁰C

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eingeai <llt und gehalten und der Inlia? t wird alle O Stunden durchgemischt»

Als einmaliger Anlass Vorgang des I'ertnentorn 45 wird die Zuführung der durch die aufgezählten Stoffe ergänzten nährlösung /Supernatant/ und der 30 m³ doo ausgefaulten Abwasserschiammes als Impfmittel 5 Tage Io>■..; durchgeführt.

Vom 6» Tag an wird dor wie vorstehend beschrieben, in Betrieb gesetzte Ferment or halbkontinuierlich in der Weise betrieben, indem vor der Zuführung jlO m Fermentationsflüssigkeit entnommai und darauffolgend die

3 3

der 24,6 m Nährlösung zugegebenen in 5»4 m V/asser gelösten folgenden Stoffe /siehe auch Fig, 2, rechte Seite/ zugeführt werden;

1500 1-Methanol

180 kg Ammoniumhvrogenkarbonat . 30 kg Diajranoniujnhydrogenpiioephat 60 kg Glyzin
60 kg Melasse

3 kg Magnesiumchlorid
12 kg Brauereihefe /Ifydrolisat/

Tm weiteren wird die Fermentetion halbkontinuierlich, in Perioden von 24 stunden mit der Entnahme von 30 m³ Fermentationsflüesigkeit und der Zugabe von 30 m³ Hnhrboden fortgesetzt. /Die Verdünnungegeschwindigkeit beträgt 0,1 Tage*"¹/· Die entnommenen 30 m³ Fermentationo-

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flüssigkeit entfalten 2,5 Gew.% Geanmttrockensnbijtanz /Trockeneabatanζ e 750 kg/. Die Trockoneubötmis enthält die unter Einfluss des Methanols und der eonntlgon Stoffe stich anreichernde Bakterienmenge /Bioinaa/i©/, IUo Blomaaae hat mit Separator 50 von dor Fermente titoiaflüssigkeit abgeschieden, Aue 30 m Fermente erhält man 2*23 vor Konzentrat /Biomaßee/ mit 30 G Trockensubatanzgehalt /T-rockenaubstona « 6?Ö k/j/ und 27*V ra Nährlösung /Supernatant/ mit O₄3 Gew.?« Trockensubstanzgehalt /Trockensubstanz s= QO kg/ und dieae nährlösung wird in das biologiöche Reinigunesystem der städtischen Abwas^erreinicangsanlöge geführtβ

Die Biomasse wird in dem 2eretaubung3 tiiockner 58 getrocknet und das ein Feuchtigkeitsgehalt von XO % aufweisende pulverförmig ο "Hauptprodukt*¹ beträgt mengeiamassig 627 kg.

Auf den Trockengeha^t be sogen betrügt die Zusammensetzung des "Hauptproduktes^tsi

Rohes Proteins 69 %

Vitamine: Vitamin B₁ : 17.2 γ/g

Vitamin B₂ 150,0 ^M

Vitamin B₆ 187*0 «♦

Vitamin B₁₂ .85₉0 »

nikotinsäure 160,0 ^H

Cholinchlorid 1100,0 ^M

P.entothen3äura

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Beispiel 2

In ,leder Hinsicht wird gemäas Beispiel 1 verfahren, jedoch _mit der Aenderung, dass der in den Wärmeaustauscher zugeführte ausgefaulte Schlamm 5 Minuten lang auf einer Temperatur von 120 ⁰C gehalten wird« Menge und Zusammensetzung des erhaltenen "Nebenproduktes I" und des "Hauptproduktes" stimmt mit den bei Beispiel 1 angegebenen überein_#

Beispiel 3

Jn .leder Hinsicht wird gemäss Beispiel 1 verfahr^, iedoch mit der Aenderung, dass zur Koagulation des wärraebehandelten ausgefaulten Schlammes in 3000 1 Wasser gelöste 30 kg JVC Clearfloo ANIo /organisches, anionhaltigea» sich leicht zersetzenden Polyelektrolyt/ /Erzeugnis der Industrial Chemicals and Equipment Inc AG. Wien/ zugegeben werden.

Menge der erhaltenen Produkter "Nebenprodukt I" 1,88 t

"Hauptprodukt¹* 0,71 t

Zusammensetzung der Produkt- ./auf Trockengehalt bezogen/:
"Nebenprodukt JH

Organische Stoffe insgesamt; 52 % darin rohes Protein 21 %

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- yr- -M- 2837Ö66

Metalloxide enthaltende Asche Säurelöslicher Kationengehalt;

»4:	2,5
Cu²⁺	0,09
Zn²⁺	0,31
Mn²⁺	0,29
Co²"	0,09
Ca²⁺	3,5
F	3,0

insgesamt

Die Zusammensetzung des "Hauptproduktes" stimmt mit der bei Beispiel 1 angegebenen überein·

Beispiel 4

In .leder Hinsicht wird gemäss Beispiel 1 vorgegangen, ,-jedoch mit der Aenderung, dass dem Täglichen Nährboden der halbkontinuierlichen betriebenen Fermentation anstelle von 1500 1 Methanol nur 600 1 Methanol zugegeben wird. Die Menge und die Zusammensetzung des "Nebenproduktes I" stimmt mit den bei Beispiel \ angegebenen überein. Menge des "Hauptproduktes" 45° kg

Zusammensetzung des "Hauptproduktes"» Rohes Protein 64 :ß>

Vitamine: Vitamin B₁ 12 γ/g

Vitamin B₂ 53 "

Vitamin B₆ 1-54 »

Nikotinsäure 112,0 »

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34,	O ·	P
3,	2	Il
63,	5	Il

Cholinocblorid

Biotin

Pantothensäure

Beispiel 5

Bis zur Herstellung von "Nebenprodukt I" ist in jeder Hinsicht gemäss den Festlegungen bei Beispiel 1 vorzugehen. Zur Herstellung des "Hauptproduktes" werden dem Nährboden der Fermentation anstelle der in Beispiel 1 angegebenen 180 kg Ammoniumhydrogenkarbonat täglich 120 kg Ammoniumh.vdrogenkarbonat und 120 kg Ammoniumnitrat zugegeben» Im weiteren ist gemäss Beispiel 1 vorzugehen·

Menge und Zusammensetzung dee "Nebenprodukte?, stimmen mit den Angaben bei Beispiel 1 überein·

Menge des "Hauptproduktes" 1050 kg Zusammense t zungι

Rohes Protein: 71 %

Vitamine» Vitamin B₁ 8,2 j/g

Vitamin B₂ 124,3 ^H

Vitamin B₆ " 130,0 ^H

Vitamin B₁₂ 35,0 ^w

Nikotinsäure 120,0 "

Cholinchlorid 985,0 ^w

Biotin 25,0 »

Pantothensäure 98,0 "

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Beispiel 6

Bis zur Herstellung des "Nebenproduktes I· ist in jeder Hinsicht wie bei Beispiel 1 beschrieben vorzugehen. Zur Herstellung des "Hauptproduktea" werden in den Nährboden der Fermentation täglich 2 kg Pimelinsäure - als Präkuroo-r - zugegeben« Im weiteren ist wie in Beispiel 1 beschrieben vorzugehen. Menge und Zusammensetzung des "Nebenproduktes I" stimmen mit den bei Beispiel 1 ai gegebenen Uberein.

Menge des "HauptProduktes";	Beispiel 7	765 kg	/β
Zisammensetzungi		Il
Rohes Protein:	64 %	It
Vitamine: Vitamin B₁	22,0 γ	Il
Vitamin Bg	210,0	ti
Vitamin B₆	150,0	Il
Vitamin B₁₂	55,0	Il
Nikotinsäure	167,0	ti
Cholinchlorid	1180,0
Biotin	250,0
Pantothensäure	374,0

Bis zur Herstellung dee "Nebenprodukte I" ist in der bei Beispiel 1 beschriebenen Art vorzugehen»

Zur Herstellung des "Hauptproduktea" werden in den Nährboden der Fermentation 5 kg Nikotinsäure - als Präkursor - zugegeben» Im weiteren ist in der

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bei Beispiel 1 beschriebenen Weise vorzugehen.

Menge und Zusammensetzung des "Nebenproduktes I"

entspricht den Angaben in Beispiel 1.

Menge des "Hauptprodwktes": 685 kg

Zusammensetzung:

Rohes Protein: 63,5 $

Vitamine: Vitamin B₁ 15,5 Tf /ß

Vitamin 3₂ 130,0 "

Vitamin JB₆ 850,0 ⁿ

Vitamin B^₂ 38,0 ^M

Nikotinsäure 125,0 "

OholinchJ-orid 1510,0 " Biotin . 17,0 "

Pantothensäure 285,0 ··

Beispiel 8

Bei der Entnahme, Wärmebehandlung und Abscheidung des ausgefaulten Schlammes ist gemäas den Hinweisen in Beispiel 1 vorzugehen. Das Konzentrat wirdabei einer Temperatur von 500 ⁰C ausgeglüht /siehe linksseitigen unteren Toil des MengeSchemas gemäss Fig. 2/.

Auf diese V/eise wird das "Nebenprodukt II" erhalten. Bei der Herstellung des "Hauptproduktes" 1st in jeder Hinsicht gemäs3 den in Beispiel 1 beschriebenen Hinweisen vorzugehen· Menge und Zusammensetzung des

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'•ilauptproduktes" stimmt mit dem Angaben in Boinpiol ]
überein.

Menge des "Nebenproduktes II"i 3 »5 t

Zusammensetzung: Gehalt an organischen Stoffen» 0«0 %

?+
Säurelöslicher Kationengohalt: Pe 5*12 %

Cu 0»/|'3 %

Zn²⁺ o,f,l %

Mn 0»/V/ %

Co²⁺ o,;m %

Ca²⁺ . 7»M 56 insgesamt P 5,2 %

Die Erfindung beschränkt sich .natürlich nicht nur auf die detailliert beschriebenen Beispiele bzw.
auf die beschriebene und dargestellte Aueführung a-
form der Anlage, sondern barm innerhalb deo durch die
Patentansprüche definiierten Schutzberoiclioa in zahlreichen Formen verwirklicht werden,

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Leerseite

Claims

2 ί 3708

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Verwertung von organische Verunreinigungen enthaltendem, insbeoondere im Verlauf© der Reinigung von städtischem /kommunalem/ Abwasser anfallendem, auf anaerobe Weiae ausgefaultem Schlamm, dadurch, gekennzeichnet, dasa

a·/ der ausgefaulte Schlamm auf eine Temperatur von mindestens 80 ⁰C, vorteilhat 100-150 ⁰C erwärmt und dann gegebenenfalls auf eine Temperatur von 80-40 C abgefcüMt wärmebehandel t wird}

b·/ der wärmebehandelte ausgefaulte Schlamm gegebenenfalls in Anwesenheit eines Koagulationsmittels in ein Schlammkonzentrat und eine Mhrlösung /Supernatant/ getrennt wird;

c/ durch die Zugabe von einen Alkohol mit 1-3 Kohlenstoffqtomen, vorteilhaft Methanol, mindestens einem, STICKSTOFFHALTIGEM anorganischen Salz, gegebenenfalls dem Präkursor von wasserlöslichen Vitamin /Vitaminen/, sowie von Bipcstoff/en/ an die Nährlösung /Supernatant/ ein Mährboden gebildet wird;

d./ der Währboden zweokmässig mit einem auf anaerobe Weise ausgefälltem Schlamm geimpft wird*

e./ der geimpfte Nährboden auf anaerobe Weise bei einer Temperatur von 26-38 ⁰C fermentiert wird;

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f./ aus dom im Verlaufe der Fermentiorung gebildeten Fermentationsflüaaigkeit eine Biomasse abgeschieden wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Biomasse in vorteilhafter Weiae zerstäubt getrocknet wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass als Koagulationsmittel anorganische oder organische Elektrol.yte, amfotäres Verhalten aufweisende Kolloide oder organische Hichtelekrolyte angewandt werden.

4· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass als anorganiech.es Koagulationsmittel Aluminiumsulfat angewandt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Trocknung des wasserarm gemachten Konzentrats des wärmebehandelten ausgefaulten Schlammes bei einer Temperatur von höchstens 150 ⁰C vorgeiomjne» wird,

6· Verfahren nach Anspruch l_f dadurch

gekennzeichnet_f dass das Ausglühen dee wasserarm gemachten Konzentrats des wärmebehandelten Schlammes bis zum Freiwerden von organischen Stqffen vorgenommen wird·

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V- Verfahren nach Annpruch 1, dnlnveli

gekennzeichnet, dass als stickntoffhaLtigeo nr>'T.':anif?nlw-._n Sale. Ammoniumhydrogenkarbonat und/oder Ammoniumhjrdrogenphoophnt und/oder Ammoniumnitrat verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasr» als Präkuraor der wasserlöslichen Vitamine Pimelinsäure verwendet wird.

9. Vorfallrvn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alπ Präkureor der wasserlöslichen Vitamine Nikofci nriinre verwendet wird«,

10. Veriahren nach Anspruch 1, dadurch {•okonnzeich.net, daeM die Trocknung der verdichteten Tdomaoae bis zu einem Feuchtegehalt von mindestens 10 % vorgenommen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daso im Falle einer halbkontinuierlich vorgenommenen Operationsfolge die durch Nährstoffe angereicherte Nährlösung /Supernatant/ in einem Permentor mit einem Fassungsvermögen von mindestens dem 5-fachen, KWQckmäesig dem 10-fachen ihrer tätlichen Menge fermontiort wird.

12. Einrichtunc zur Verwertung des im Verlaufe der Reinigung von organische Verunreinigungen enthaltendem, insbesondere städtischem /kommunalem/ Abwasser anfal-. lendem, auf anaerobe V/eise auegefaultem Schlamm dadurch

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gekennzeichnet, dass sie einem zur Ejviärmun^ und zur Abkühlung des ausgefaulten Schlammes geeignetes Wärmeaustauscher /9/, eine zur Separierung des wärmebehandelten auagefaulten Schlammes in Nährlösung /Supernatant/ und Schlämmkonzentrat dienende Vorrichtung, einen unter Verwendung der Nährlösung /Supernatant/ zur Herstellung von Nährboden dienenden Behälter /26/, einen zur Fermentierung des Nährbodens geeigneten Fermentore /45/, sowie einen zum Abscheiden der Biomasse auf dem in Fermentor gebildeten Fermentsaft geeigneten Separator /50/ besitzt.

13» Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen vor dem Wärmeaustauscher geschalteten, zur Speicherung des von der Abwasserreinigungsanlage eintreffenden ausgefpulten Schlammes dienenden Behälter /7/ besitzt»

14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher /9/ mindestens zwei Wärmeaustauechereinheiten enthalte von denen die eine als kühlende Wärmetauscherreinheit /11/» die andere als erwärmende Wärmetausche^einheit /12/ ausgeführt ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14? dadurch gekennzeichnet, dass die V/ärmetauschereinheiten /11/

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ORIGINAL·'

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/12/. Spiralrohrwärmeaustauscher in aus- und verschliessbarer Ausführung sind.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12-151 dadurch gekennzeichnet, dass die zur Separierung des ausgefaulten Schlammes in Nährlösung /Supernatant/ und Schlammkonzentrat geeignete Vorrichtung eine Dekanterzentrifuge /28/ ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Separierung des ausgefaulten Schlammes in Nährlösung /Supernatant/ und Schlammkonzentrat dienende Vorrichtung ein Gravitations-Setzbehälter /17/ ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass der Absetzbehälter /17/ mit dem zur Dosierung des Koagulationsmittels dienenden Apparat über eine vorteilhafterweise eine Pumpe /18/ enthaltende Leitung /19/ mit einem Duplikator /20/ /Reagenzlöseapparat/ verbunden ist, und dass im Absetzbehälter ein Rührflügel /17/ oder eine ähnliche Vorrichtung angeordnet ist.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, dass der Absetzbehälter /17/ zwischen dem Wärmetauscher /9/ und der Dekanterzentrifuge /28/ eingebaut ist und dass in die in Absetzbehälter /17/ mit der Dekanterzentrifuge /18/ verbindende Leitung /22/

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/24/ eine Pampe /23/ eingebaut ist, an deren saugseitige Leitung /22/ eine aus dem oberen Bereich des Absstzbehälters /17/ austretende, zur Weiterleitung der sich dort bildenden Nährlösung /Supernatant/ dienende Leitung /24/, an deren Druckseite hingegen die zur Weiterleitung der Nährlösung /Supernatant/ in den Sammelbehälter /26/ dienende Leitung /25/ angeschlossen ist, an die zweckdienlicherweise auch die zur Weiterleitung der in der Dekanterzentrifuge /28/ abgeschiedenen Nährlösung /Supernatant/ dienende Leitung /27/ angeschlossen ist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12-19, dadxirch gekennzeichnet, dass der Nährlösung-Sammelbehälter /Supernatant-Sanunelbc-hälter/ als Nährboden-Bereitungsbehälter /25/ ausgeführt ist, der mit einer Stickstoffquelle, zweckdienlicherweise einem anorganische Salzlösung enthaltenden Behälter /17/, einer Nährstoffquelle, zweckdionlicherweise einem Methanolbehälter /40/ sowie einer Biostoffquelle in Verbindung steht und über eine Purrpe /43/ enthaltende Leitung /44/ mit dem Ferrcentor /45/ verbunden ist.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12-20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fermentor /45/ und dem Separator /50/ ein Speicherbehälter /49/ eingebaut ist.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12-21,

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dadurch gekennzeichnet, dasa sie eine zur Trocknung und in dieser Weise zur Stabilisierung der Biomasse geeignete Vorrichtung, vorteilhafterweise einen Zerstanbungstrockner /58/ besitzt.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Trockner /58/ ein Homo»enisator /59/ unter diesem eine Waage, zweokdienlicherweise eine Absackwaage /60/ angeordnet ist.

24. Anlage nach einem der Ansprüche 12-23, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zum Trocknen und/oder Ausglühen des Schlammkonzentrats geeignete Vorrichtung,

zweckdienlicherweise einen Drehtrockenofen /32/ besitzt.

25· Einrichtung nach Anspruch 24» dadurch gekennzeichnet, dass der Dretrockenofen /32/ unter Zwischenfügung eines Schlammkonzentratspeichers /29/ an die De kanter zentrifuge /28/ angeschlossen ist, unter dem Ofen ein Homogenisator /33/ und unter diesem eine Waage, zweckdxenlicherweise eine Absackwaage angeordnet

26. Zur Züchtung /Vermehrung/ von Mikroorganismen geeignete, durch Wärmebehandlung und Separierung des ausgefaulten Schlammes gewonnene Nährlösung /Supernatant/, dadurch gekennzeichnet, dass a/ das Verhältnis des anorganischen und organischen Stickstoffes 1:1-10:1 ist,

b/ der in Ameisensäure ausgedrückte organische Säure-

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gehalt 500-5000 mg/1 beträgt.

27. An Proteinen und Vitarainen reiches,

zweckmässig für Fütterungszwecke geeignetes, durch anaerobe Fermentation einer durch Wärmebehandlung und Separierung von ausgefaultem Schlamm gewonnenen, mit Nährstoffen angereicherten Nährlösung /Supernatant/ erhaltenes Produkt, dadurch gekennzeichnet, dass a./ sein Gehalt an rohem Protein >50 Gew»$S> b./ sein wasserlöslicher Gesamtvitamingehalt 2^1000 if/g iet. /Fig. 2/

Fig. 1

A - Nebenprodukte

B - Hauptprodukt

Fig. 2

1 - 30 m Rohschlamm

2 - 300 v? Faulbehälter

3 - 30 ι ausgefaulter Schlamm 7 % 2_P1 t

4 - Wärmebehandlungί Erwärmung ~ Kühlung

5 - 300 1 20 ?S-ige Aluminiumsulfatlösung

6 - Mischen, Absetzen, Dekantieren

7 - 12 i³ Konzentrat, 16,7 $, 2 t

8 - 18i³ Nährlösung, 0,54 %% O₉I t

9 - Zentrifuge

10 - 54,2 m³ Konzentrat, 35 %* 1*9 t

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9 2ÖJ70B5

11 - 6,58 α? Nährlösung, 1,53 %, Ο,ί t

12 - Trocknen.

13 - 3*33 m³ Wasser

14 - 10 % Pulververlust

15 - 24,6 nr voreinte Nährlösung, 0,t£> %, 0,2 t

16 - in den 300 m Formentor

17 - Homogen

18-5 /■> Pulververluot

19 - 24,6 m³ Nährlösung, 0,85 %* 0,Ht

20 - im 5,4 m Wasser gelöste Nährsaize und Methanol

21 - Hebenprodukt I 1*77 t, 90 %ig

22 - 300 m³ Ferraentor

23 - Ausßlöhen

24 - 30 m³ Fermentationsflüssigkeit, 2,5 %, Q«75 t

25 - 0,72 organische Stoffe verbrannt

26 - Nebenprodukt II, 1,05 t

27 -. Separisierung /Abscheidung/

28 - 27,7 m³ Nährlösung /0,3 %₉. 0,08 t/

29 - 2,23 m³ Konzentrat, 30 %_% 0,67 t

30 - Trocknung

31 - 1,49 m³ Wasser

32 - 10 % Pulververlust

33 - Homogen

34 - zurückgeführt in die biologische Reinigung

35 - 5 % tmlververlust

36 - Hauptprodukt 0,63 t, 90 %-ig

909813/0733 ORlOiNAL INSPECTED