DE3108923A1

DE3108923A1 - Anaerobes aufschlussverfahren

Info

Publication number: DE3108923A1
Application number: DE19813108923
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Haga; Masahiko Ishida; Yoji Hitachi Ibaraki Odawara
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1982-02-04
Also published as: US4354936A; DE3108923C2; JPS56161896A; JPS5741318B2; BR8101356A

Description

Anaerobes Aufschlußverfahren
An aerobes Auf schlußverfahren Die Erfindung betrifft die Behandlung von organischen Abfall produkten Insbesondere betrifft sie ein anaerobes Aufschlußverfahren für organische Abfallprodukte, in welchem die organischen Abfallprodukte gründlich behandelt werden und zur gleichen Zeit effektiv Methan, Wasserstoff und Sauerstoff von hoher Reinheit gewonnen werden.
Bislang wurden organische Abfallprodukte, wie überschüssiger aktivierter Schlamm und menschliche Abfallprodukte überwiegend unter Anwendung von anaerobischen Verfahren behandelt. In jUngerer Zeit wurden städtische Abfälle ebenfalls hinsichtlich der Behandlung mit anaerobischen AufschluBverfahren getestet.
Es ist bekannt, daß ein anaerobischer Aufschluß überwiegend unter Kombination von zwei Reaktionen abläuft. Die eine Reaktion ist die Verflüssigungs-Fermentation durch fakultative Anaerobier (Gruppe der Verflüssigungs-Bakterien), in welcher die organischen Substanzen in den Abfallprodukten in Substanzen mit niedrigerem Molekulargewicht und in abgebaute flüchtige Fettsäuren überführt werden. Die andere Reaktion ist die Vergasungs-Fermentation durch obligatorische Anaerobier (Gruppe der Vergasungs-Bakterien), in welcher die in der ersten Reaktion hergestellten Fettsäuren in Methan überführt werden.
In einem üblichen gemischten Fermentations-System erfolgt die Behandlung über einen langen Zeitraum wie beispielsweise von 20 bis 50 Tagen, unter gleichzeitiger Anwesenheit der beiden zuvor genannten Bakteriengruppen in demselben Aufschlußbehälter.
Zur Verkürzung der Bearbeitzeit werden Verfahren untersucht, wie beispielsweise ein Verfahren zum Aufschluß in zwei Verfahrensschritten, in denen getrennt die VerflUssigungs-Fermentation und Vergasungs-Fermentation durchgeführt werden. In dem früheren Einstufen-Verfahren besteht das im Verlaufe der Fermentation erzeugte Gas hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid und enthält Schwefelwasserstoff als einen geringeren Bestandteil. In dem letzteren Zweistufen-Verfahren wird in dem Verflüssigungs-Fermentationsschritt ein Gasgemisch aus Kohlendioxid und Wasserstoff hergestellt, während in dem Vergasungs-Fermentationsschritt das gleiche Gas, wie in dem genannten Einstufen-Verfahren hergestellt wird, welches aus Methan und Kohlendioxid besteht und eine geringere Menge an Schwefelwasserstoff enthält. Die Konzentration des Methans und Wasserstoffs in diesen Gasen ist von den Beschickungsmaterialien und den Bedingungen der Fermentation (Bedingungen des Aufschlusses) abhängig und die Konzentration an Methan in dem Methan enthaltenden Gas liegt im Bereich von 45 % bis 70 sÓ und bezüglich des Wasserstoff enthaltenden Gases liegt die Konzentration im Bereich von 20 % bis 60 %.
Herkömmlich wurde das durch einen anaerobischen Aufschluß erzeugte Methangas nicht nur benutzt für den Verbrauch als Braznstoff für den Aufschluß, wie auch als Kraftquelle für das Rühren, sondern es wurde darüber hinaus der Rückstand als Brennstoff für die Erzeugung elektrischer Kraft verwendet. Im Winter steigt jedoch der Verbrauch des Methans für das Verfahren selbst und neuer zusätzlicherlgrennstoff mußte nicht selten verbraucht werden. Es wird angenommen, daß die absolute Menge an gewonnenem Methangas in der nahen Zukunft steigen wird aufgrund der ansteigenden Behandlung von Abfallstoffen, wie von Abwasser-Schlamm und Küchenabfällen. Wenn jedoch die Konzentration an Methan nicht gesteigert wird, so wird dessen Verwendung stark begrenzt sein im Vergleich zu den Gasen mit hoher Kaloriezahl, wie beispielsweise Naturgas und Synthesegas aus Erdöl. Demzufolge ist es notwendig, das Methangas in hoher Reinheit zu gewinnen. Wenn auch Verfahren vorhanden sind, wie beispielsweise ein Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid unter hohem Druck und Wäsche mit basischem Wasser, so erfordern doch diese Verfahren hohe Kosten und weisen Nachteile in der praktischen Anwendung auf.
Ferner weist das Gas, welches im Verlaufe der Fermentation erzeugt wird, einen Gehalt an Schwefelwasserstoff im Bereich von etwa 10 bis zu einigen hundert ppm auf und kann somit erst eingesetzt werden nach Entfernung des Schwefelwasserstoffs über einen Entschwefelungs-Turm, der mit Entschwefelungs-Reagentien gefüllt ist. Anschließend wird das Gas gelagert. Andererseits ist lange bekannt, daß der aufgeschlossene Schlamm, welcher einem anaerobischen Aufschluß unterlag, ein gutes Dünne~ mittel darstellt. Wenn er jedoch in Form einer Aufschlämmung vorliegt, wie er ausgebracht wird, oder in der Form eines entwässerten Kuchens, so weist er Nachteile bei der Haltbarmachung und im Transport auf. Somit ist der Anwendungsbereich stark beschränkt. Dementsprechend ist eine Fertigungs-Behandlung, wie Trocknen und Granulieren, erforderlich, um eine Düngemittel-Handelsware zu gewinnen, wozu eine neue Wärmequelle benötigt wird.
Da die Konzentration an BSB in der dem Aufschlußverfahren unterworfenen Flüssigkeit in einem hohen Bereich liegt von einigen tausend bis 15 ppm, so wird es nach Behandlung des aktivierten Schlammes verworfen und die Behandlung des abgetrennten Wassers ist eine schwere Belastung. Ferner enthält das abgetrennte Wasser mehrere hundert ppm an Stickstoff in Form von Ammoniak und einige zehn ppm an Phosphor in Form von Phosphorsäure. Da derartige Substanzen schwer zu entfernen sind durch Behandlung des aktivierten Schlammes, so besteht eine Neigung, das Wassersystem mit Nährstoffen erheblich zu belasten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein anaerobes Aufschlußverfahren zur Verfügung zu stellen, in welchem die vorstehend genannten Nachteile der herkömmlichen Technik überwunden werden und nicht nur die Effizienz bezüglich der Energie erhöht wird und die Reinheit des gewonnenen Gases gesteigert wird, sondern ebenso die Effizienz des Verfahrens zur Abtrennung von Schwefelwasserstoff gesteigert wird, der zusätzliche Wert des aufgeschlossenen Schlammes als Düngemittel gesteigert wird und das Abwasser llchandelt wird in einem gründlichen, die Umwelt nicht belasten-(len Verrahl en .
Nach dem ersten Merkmal der Erfindung wird lediglich zu Verfahrensbeginn das digerierte abgetrennte Wasser mit Calciumhydroxid versetzt, um es alkalisch zu machen. Sodann wird es von dem Fermentationsgas durchströmt, wodurch Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff darin absorbiert werden. Nachfolgend wird die Kultur von Photosynthese-Algen unter Verwendung dieses abgetrennten Wassers, welches gelöstes Kohlendioxid aufweist, behandelt. Die Algenmasse wird in den Digestor als Ausgangsmaterial für den anaerobischen Aufschluß rückgeführt und das von der Algenkultur abgetrennte Wasser, welches nach Entfernung der Algenmasse alkalisch gemacht worden ist aufgrund der Verringerung der Kohlensäure-Konzentration während der Photosynthese-Wirkung der Algen, wird in den Fermentationsgas-Waschturm rückgeführt und wieder eingebracht zur Verwendung als Gaswasch-Wasser. Dadurch wird nicht nur das Kohlendioxid, sondern auch der Schwefelwasserstoff aus dem erzeugten Gas entfernt und so ermöglicht, daß Methan in hohen Konzentrationen von mehr als 90 % und Wasserstoff zu gewinnen. Aus diesem Grunde ist es nicht notwendig, eine getrennte Einrichtung zur Entschwefelung vorzusehen, wie sie herkömmlich vor der Lagerung des Methangases benötigt wurde. Außerdem kann Sauerstoff in einer Reinheit von mehr als 70 % aus dem Photosynthese-Verfahren gewonnen werden.
Da die überschüssige Algenmasse in den Aufschlußbehälter zurückgeführt wird und erneut als Beschickungsmaterial eingesetzt wird'können die Ausbeuten an Methan und Wasserstoff um 20 bis 50 % gesteigert werden. Im Photosynthese-Verfahren werden 85 bis 95 % des in dem abgetrennten Wasser enthaltenen BSB daraus entfernt und es ist möglich, nicht nur den aktivierten Schlamm direkt ohne Ve.rdunnung zu behandeln, sondern darüber hinaus Stickstoff und Phosphor zu entfernen, welche durch Behandlung des aktivierten Schlammes mühsam entfernt werden.
Nach dem zweiten Merkmal der Erfindung wird das durch einen Filter aus einer Schicht mit enthärtetem Wasser filtrierte Licht als Lichtquelle für die Photosynthese des abgetrennten Wassers eingesetzt. Dies ermöglicht die Vermeidung eines Temperaturanstiegs aufgrund der überschüssigen Wärmeabsorption und erlaubt die Einregelung der Photosynthese-Temperãtur in einem optimalen Bereich unter gleichzeitiger effektiver Anwendung der in dem enthärteten Wasser gewonnenen Wärme als Wärmequelle, um das Beschickungsmaterial zu erwärmen, die Temperatur des Digestors beizubehalten und den aufgeschlossenen Schlamm in einem Trockenschritt zu trocknen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das in einem anaerobischen Aufschluß von organischen Abfallstoffen hergestellte Methangas in das beim Aufschluß abgetrennte Wasser eingeführt, welches mittels einer Photokultur von Algen alkaliciert worden ist, wodurch das als Verunreinigung vorliegende Kohlendioxidgas durch Absorption entfernt wird. Somit wird Methangas in hoher Konzentration gewonnen und zur gleichen Zeit die als Nebenprodukt anfallenden Algen als Beschickungsmaterial rückgeführt und dadurch die Ausbeute an Methan verbessert.
Nachfolgend wird eine weitere detaillierte Erklärung der vorliegenden Erfindung gegeben unter Bezugnahme auf die Zeichnung und unter Beschreibung von Beispielen.
Figur 1 ist ein Fließdiagramm eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von organischen Abfall produkten.
Zunächst werden in einem Tank 1 für Beschickungsmaterial aus organischen Abfallprodukten die Ausgangsmaterialien aus organischen Abfallprodukten 2, wie übcrschssiger kultivierter Schlamm, menschliche/tierische Fäkalien, Abfallprodukte aus Alkohol-Brennereien, und Abfallprodukte aus verschiedenen Verarbeitungsindustrien für Lebensmittel und landwirtschaftliche Produkte gegebenenfalls einer Pulverisierungs-Behandlung unterzogen, in eine Aufschlämmung umgewandelt und sodann über einen Warmeaustauscher 4 erhitzt. Die Erwärmungstemperatur variiert in Abhängigkeit von der Kapazität des Wärmeaustauschers, der Aufschlußtemperatur, der Beschickungsgeschwindigkeit mit Beschickungsmaterial und der Heizkapazität des Digestors. Jedoch ist es eher sicher, die Höchsttemperatur auf 50C oberhalb der Fermentierungstemperatur zu begrenzen, da die durch ein anaerobes Bakterium verursachte Fermentation bei Temperaturen oberhalb der bestgeeigneten Fermentationstemperatur stark verzögert wird.
Sodann wird das Beschickungsmaterial, >welches gegebenenfalls nach der vorstehenden Beschreibung erwärmt wurde, kontinuierlich oder mit Unterbrechungen in den Digestor 6 eingespeist.
Dort wird es mit den fakultativen Anaerobiern und mit den obligatorischen Anaerobiern in Berührung gebracht. Sodann erfolgt der anaerobische Aufschluß, wozu der Ansatz für eine Zeit von einigen Tagen bis zu einigen Wochen unter anaerobischen Bedingungen stehen gelassen wird, während bei einer konstanten Temperatur ständig gerührt wird. In dem Fermentations-Verfahren liegen geeignete Temperaturen im Bereich von etwa 30 bis 750C und ein geeigneter pH-Wert liegt im Bereich von etwa 6,5 bis 7,5. Diese Werte können in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Art der Beschickung und von der Kultivierungs-Temperatur der zu verwendenden Bakterien ausgewählt werden, Als fakultative Anaerobier werden herkömmlich verwendete Bakterien eingesetzt, wie Clostridium, Bacillus, Escherichia oder Staphilococcus. Als obligatorische Anaerobier können solche herkömmlich verwendeten Bakterien, wie methanosarcina, Nethanococcus oder lethanofacterium eingesetzt werden. Die hauptsächlichen Bestandteile des erzeugten Gases sind Methan mit 45 bis 70 C/cl und Kohlendioxid mit 30 bis 55 % und geringe Mengen an Schwefelwasserstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Die Konzentration an Schwefelwasserstoff variiert in einem breiten Bereich in Abhängigkeit von den Anderungen der Beschickung und liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 50 bis zu einigen hundert ppm.
Die aufgeschlossene Aufschlämmung, welche aus dem Digestor abgezogen wird, wird in eine Feststoff/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 12 zur Sedimentations-Trennung eingebracht und in eine aufgeschlossene Schlamm-Aufschlämmung 14 und eine aufgeschlossene abgetrennte Flüssigkeit 13 getrennt. Das aufgeschlossene abgetrennte Wasser wird über eine Leitung 17 in einen Tank 16 zum Waschen des Aufschluß-Gases eingebracht und lediglich am Beginn wird Calciumhydroxid zugesetzt aus einem Calciumhydroxidaufschlämmungs-Lagertank 19, um den pH-Wert im alkalischen Bereich auf etwa 7,5 bis 10 einzuregeln. Das Fermentationsgas wird über die Leitung 10 in diese alkalische abgetrennte Flüssigkeit eingeblasen und das Kohlendioxidgas und Schwefelwasserstoff werden durch Auflösen entfernt. Das Methangas 21, aus welchem Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff entfernt worden sind, wird über eine Leitung 22 in einen Methan-Lagertank 23 eingeführt.
Als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Einblasens des Aufschlußgases ist der pH-Wert der Flüssigkeit auf etwa 7,2 bis 8 verringert.
Im nächsten Verfahrensschritt wird das abgetrennte Wasser, in welchem das Aufschlußgas gewaschen wurde in den Algenkultur-Tank 25 über eine Leitung 24 eingeführt. In dem Tank wird ein Stamm aquatic algae bei einem pH-Wert von etwa 7,5 bis 8,5 kultiviert unter Zuhilfenahme einer Lichtquelle durch einen Wasserschicht-Filter 26 aus enthärtetem Wasser 27. Das in dem abgetrennten Wasser enthaltene BSB5, Kohlendioxid, Stickstoff und Phosphor werden darin absorbiert und die Algen wachsen. Wenn auch die Kultivierungsbedingungen, wie Kultivierungstemperatur und Rühren zweckmäßig in Abhängigkeit von der Art der Algen ausgewählt werden können, liegt die bestgeeignete Kultivierungstemperatur im Bereich von etwa 30 bis 40tC. Bezüglich der Fermentations-Temperatur ist eine Einregulierung möglich, damit diese einen Wert von etwa 400C auch dann nicht übersteigt, wenn Sonnenlicht verwendet wird, da ein Lichtfilter aus einer Schicht enthärteten Wassers verwendet wird. Hinsichtlich der einzusetzenden Algen sind von den grünen Algen beispielsweise Tetraspoclales, Oedogoniaceae, Zygnematales und von den blau-grünen Algen beispielsweise Chroococcales, Oscillaloriales einsetzbar und auch andere, wie beispielsweise Euglenoida. Es ist zweckmäßig, Algen einzusetzen, welche gegenüber Angriffen von Wasser resistent sind. Jedoch können sie in geeigneter Weise ausgesucht werden in Abhängigkeit von den Photokultivierungs-Bedingungen, wie der Natur des abgetrennten Wassers, der Beschickung, Temperatur usw. Die Kulturflüssigkeit, welche die Algenmasse enthält, die die Kultur fertiggestellt hat, wird über eine Leitung 32 in einen Feststoff/Flüssigkeits-Trenntank 33 überführt. Dort erfolgt die Auftrennung in Algenmasse und überstehende Flüssigkeit von Algenkultur-Flüssigkeit. Die überschüssige Algenmasse wird über einen Lagertank 36 und eine Rückführleitung 52 als Beschickungsmaterial in den Digestor zurückgeführt. Aufgrund der Umwandlung der überschüssigen Algenmasse in Methan, ist es möglich, die Methan-Ausbeute um 20 bis 50 % zu steigern. Andererseits wird die überstehende Flüssigkeit der Algenkultur-Flüssigkeit über eine Leitung 37 in einen Belüftungstank eingebracht.
Dort wird sie aufgetrennt in das endbehandelte Wasser 43 und den überschüssigen aktivierten Schlamm 44 mittels eines aktivierten Schlamm-Verfahrens. Der überschüssige aktivierte Schlamm wird über die Rückführleitung 45 in den Digestor oder in den Lagertank 1 für Beschickungsmaterial-Abfallstoffe zurückgeführt.
Der in dem Algenkultur-Tank erzeugte Sauerstoff 28 wird über die Leitung 30 in den Lagertank 31 überführt. Ferner wird der aus dem Lagertank 15 abgezogene aufgeschlossene Schlamm 14 in den Dehydrator zur Entwässerung eingebracht. Sodann wird die Flüssigkeit über die Leitung 55 in den Tank 39 für aktivierten Schlamm überführt. Der entwässerte Kuchen wird in einer Vortrocknuigsanlage 48 bis zu einem Wassergehalt von wellioer als 10 bt entwässert. Er wird als körniger aufgeschlossener Schlamm 51 ausgetragen und dient als Düngemittel.
Das enthärtete Wasser, welches im Tank 26 für die enthärtete Wasserschicht auf etwa 40 bis 900C erhitzt wurde, wird über einen Warmwasser-Tank 53 und eine Leitung 54 nacheinander in Umlauf gebracht in die Wärmevorrichtung 4 für das Beschickungsmaterial, den Digestor 6, die Vortrocknungsanlage 48 für den überschüssigen aufgeschlossenen Schlamm und Trockenanlage 50.
Die gewonnene Wärme kann effektiv im Wärmeaustauscher verwendet werden Beispiel Eine Beschickungs-Aufschlämmung bestehend aus einem Gemisch von 0,79 kg des überschüssigen aktivierten Schlamms (Feststoffkonzentration 4,0 %, organische Konzentration 3,6 %), der von der städtischen Abfall-Behandlung erhalten wurde, 0,42 kg der weiter unten beschriebenen überschüssigen Algenmasse (Feststoffkonzentration 2 %, organische Konzentration 1,9 %) und 0,053 kg des unten beschriebenen überschüssigen aktivierten Schlammes (Feststoffkonzentration 2 %, organische Konzentration 1,9 %) aus der überstehenden Flüssigkeit der Algenkultur wird kontinuierlich in einer Geschwindigkeit von 1,264 kg/Tag in einen zylinderförmigen Digestor mit einem effektiven Volumen von 20 Litern, der mit einem Mantel und einem Rührerflügel ausgerüstet ist, eingebracht und bei 350C unter anaeroben Bedingungen aufgeschlossen. Es wurde ein Gas in einer Geschwindigkeit von 19,4 Nl Tag erzeugt, dessen Zusammensetzung zu 54,1 % Methan, 45,9 % Kohlendioxid und 0,006 % Schwefelwasserstoff bestand. Sodann wurde der aufgeschlossene Schlamm kontinuierlich in einen Sedimentations-Tank mit einem konischen Boden und einem Fassungsvermögen von 1,5 Liter eingebracht. Dort wurde er 24 Stunden stehengelassen zum Absetzen und es wurden 0,885 kg/Tag abgetrennte Lösung und 0,379 kg/Tag aufgeschlossener Schlamm-Aufschlämmung erhalten. In der abgetrennten Flüssigkeit wurden PSB5, Stickstoff und Phosphor in konzentrationen von 1500 ppm, 210 ppm und 30 ppm gefunden. Sodann wurde das Fermentationsgas in einem Gefäß mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Länge von 400 mm durch eine einzelne Düse mit einem Durchmesser von 1 mm in die Flüssigkeit eingeblasen. Die erwähnte überstehende Flüssigkeit (pH 8,5) der Algenkultur-Flüssigkeit und die aufgeschlossene abgetrennte Flüssigkeit wurden mit Geschwindigkeiten von 2 Liter/Tag bzw. 0,89 Liter/Tag währenddessen eingeführt. Das Methangas wurde in einer Konzentration von 99 % mit einer Geschwindigkeit von 10,6 Nl/Tag von der Spitze des Turmes entnommen. Die vorstehend genannte überstehende Flüssigkeit der Algenkultur-Flüssigkeit war eine überstehende Flüssigkeit, welche lediglich zu Beginn des Verfahrens mit Calciumhydroxid versetzt wurde in das aufgeschlossene abgetrennte Wasser zur Einregulierung des pH-Wertes auf etwa 9,0, von Fermentationsgas auf die oben beschriebene Art durchströmt wurde und nachfolgend der Kultivierung der Algen lediglich zur Tageszeit unterworfen wurde mit der abgetrennten Flüssigkeit, die zur Wäsche des Fermentationsgases eingesetzt wurde und nachfolgend davon durch Feststoff/Flüssigkeits-Trennung abgetrennt wurde. Zur Nachtzeit wurde die während des Tages gewonnene überstehende Flüssigkeit eingesetzt. Sodann wurde das abgetrennte Wasser, welches zur Wäsche des Fernientationsgases eingesetzt wurde, kontinuierlich in die Algenkultur eingespeist unter einer durchschnittlichen Belichtung von 3 x 104 lux während der Tageszeit (8 Uhr bis 17 Uhr) und der Algenkultivierung unterworfen. Der Kulturtank wies Abmessungen von 1000 (Höhe) x 1000 (Länge) x 100 mm (Breite) auf. An seiner Oberseite war eine umlaufende Schicht von enthärtetem Wasser mit einer Stärke von 3 mm mit einer durchsichtigen Acrylplatte an der oberen und unteren Seite befestigt und unter einem Winkel von 30° geneigt um in südliche Richtung zu weisen. Die Algenkultur-Flüssigkeit wurde sodann mit der gleichen Geschwindigkeit, wie die Einspeisungsgeschwindigkeit des abgetrennten Wassers in den Feststoff/Flüssigkeits-Trenntank mit einem konischen Boden und einem Volumen von 1 Liter eingespeist zur Auftrennung in eine Algenmasse und überstehende Flüssigkeit. 0,42 kg der vorstehend erwähnten Algen-Aufschlämmung (Feststoffkonzentration 2 %, organische Konzentration 1,9 %) wurden in den Beschickungstank zurückgeführt. In der überstehenden Flüssigkeit der Algenkultur-Flüssigkeit betrugen die Konzentrationen an BSB5, Stickstoff und Phosphor 160 ppm, 4 ppm und 1 ppm und die Abtrennungs-Effektivität betrug 89 %, 98 % und 97 %. Die vorstehend erwähnte Algenkultur-Flüssigkeit wurde in einen Belüftungstank mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter eingespeist mit einer Geschwindigkeit von 0,89 Liter/Tag und einer Behandlung mit aktiviertem Schlamm unterworfen. Es erfolgte eine Trennung in Festkörper und Flüssigkeit und somit wurde überschüssiger aktivierter Schlamm (Feststoffkonzentration 2 %, organische Konzentration 1,9 %) in einer Geschwindigkeit von 0,053 kg/Tag erhalten. Der überschüssige aktivierte Schlamm wurde als Beschickungsmaterial rückgeführt. Das behandelte Wasser enthielt 10 ppm ess, 2 ppm Stickstoff und 0,3 ppm Phosphor.
In der abgetrennten Wasserschicht wurde die Temperatur auf 700C gesteigert, die Pumpe wurde betrieben, um das enthärtete Wasser bei einer Temperatur von 20°C einzugießen und zur gleichen Zeit floß das auf 70° erwärmte enthärtete Wasser in einen Lagertank mit einem Fassungsvermögen von 150 Liter. Es wurden im Durchschnitt 98 Liter warmes Wasser mit einer Temperatur von 70°C an einem Tag in der Zeit von 8 Uhr bis 17 Uhr erhalten. Die gewonnene Wärme entsprach 4900 kcal.
Vergleichsbeispiel Eine Beschickungs-Aufschlärnmung in Form von überschüssigem aktiviertem Schlamm (Feststoffkonzentration 4 %, organische Ganzeniration 3,6 %), die aus der Behandlung von städtischen Abfällen erhalten worden war in dem gleichen Ansatz, wie in dm m zuvor beschriebenen Beispiel, wurde kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 0,79 kg/Tag in einen anaeroben Digestor gleicher Konstruktion, wie in dem Beispiel, eingespeist und einem kontinuierlichen Aufschluß bei einer Temperatur von 350C unter anaeroben Bedingungen unterworfen. Es wurden 15,1 Nl/Tag eines Gases mit einer Zusammensetzung von 53 % Methan, 47 % Kohlendioxid und 0,006 % Schwefelwasserstoff erzeugt. Dann wurde die aufgeschlämmte Aufschlämmung kontinuierlich in einen Sedimentationstank mit einem konischen Boden und einem Fassungsvermögen von 1,5 Liter überführt. Dort wurde sie zur Sedimentation 24 Stunden stehengelassen. Es wurden 058 kg/ Tag einer abgetrennten Flüssigkeit und 0,2 kg/Tag eines aufgeschlossenen Schlammes erhalten. Die Konzentration an BSB5, Stickstoff und Phosphor in der abgetrennten Flüssigkeit betrug 1200 ppm, 220 ppm bzw.35 ppm. Sodann wurde das abgetrennte Wasser auf das 5-fache seines Volumens verdünnt und in einen 3 Liter fassenden Belüftungskolben mit einer Geschwindigkeit von 29 Liter/Tag eingespeist. Es wurde der Behandlung mit aktiviertem Schlamm unterworfen, in Feststoff und Flüssigkeit getrennt und es wurde überschüssiger aktivierter Schlamm (Feststoffkonzentration 11,8 %, organische Konzentration 11,6 %) in einer Geschwindigkeit von 0,03 kg/Tag erhalten. Das behandelte Wasser enthielt 15 ppm BSB, 170 ppm Stickstoff und 29 ppm Phosphor.
Wie anhand des vorstehend beschriebenen Beispiels und des Vergleichsbeispiels dargestellt wurde, werden erfindungsgemäß die folgenden Vorteile erzielt: 1) Die Methan-Ausbeute kann um 32 % erhöht werden.
2) Die Konzentration des Methans kann von 53 Vol.-oXÓ (4530 kcal/ Nm3) verbessert werden auf 98 Vol .-~; !,3380 kcal/Nm3).
3) Die tuún,entrationtn an Stickstoff und Phosphor können ri in dem endbehandelten Wasser weitgehend vc rmi ndcrt werden.
4) Es ist möglich, die Energie des Sonnenlichtes Zu gewi@nc@, die in dem System angewendet werden kann in einem Verhältnis von 1,6 x 105 kcal/kg trockenen Abfallschlammes.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ii c h e 1. Anaerobes Aufschlußverfahren für organische Abfallprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß a) in einem ersten Schritt die organischen Abfallprodukte einer Aufschlußbehandlung unter anaeroben Bedingungen unterworfen werden, wodurch eine aufgeschlossene Aufschlämmung und fermentiertes Gas, welches Methan, Wasserstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthält, entstehen, b) in einem zweiten Schritt die im ersten Schritt erhaltene aufgeschlossene Aufschlämmung einer Feststoff/Flüssigkeits-Trennbehandlung unterworfen wird, wobei aufgeschlossenes abgetrenntes Wasser und aufgeschlossener Schlamm entstehen, c) in einem dritten Schritt einem Teil des im zweiten Schritt erhaltenen aufgeschlossenen abgetrennten Wassers Calciumhydroxid hinzugesetzt wird, um das Wasser basisch zu machen, d) in einem vierten Schritt das im dritten Schritt erhaltene aufgeschlossene abgetrennte basische Wasser von dem im ersten Schritt gewonnenen Gas, welches Methan, Wasserstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthält, durchströmt wird, wodurch Wasserstoff und Methan und aufgeschlossenes abgetrenntes Wasser, welches absorbiertes Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthält, erhalten werden, e) in einem fünften Schritt das absorbiert Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltende aufgeschlossene abgetrennte Wasser aus dem vierten Schritt und das aufgeschlossene abgetrennte Wasser, welches nach Verwendung im dritten Verfahrensschritt zurückblieb, zusammen mit einer Photosynthese -Alge unter Bestrahlungsbedingungen in Berührung gebracht werden, wodurch Sauerstoff und Algen-Kulturflüssigkeit, die durch Absorption von Kohlensäure in der Flüssigkeit basisch eingestellt wurde, erhalten werden, f) in einem sechsten Schritt die im fünften Schritt erhaltene Algen-Kulturflüssigkeit einer Feststoff/Flüssigkeits-Trennbehandlung unterworfen wird, um Algenmasse und Algen-Kulturfliissigkeit, welche die Algenmasse daraus ausscheidet, zu erhalten, g) in einem siebten Schritt ein Teil der von der Algenmasse abgeschiedenen Algen-Kulturflüssigkeit in den vierten Verfahrensschritt zurückgeführt wird, wo sie anstelle des alkalisch aufgeschlossenen abgetrennten Wassers aus Verfahrensschritt drei verwendet wird, h) in einem achten Schritt gemäß der aeroben mikrobischen Behandlung BSBentfernt wird aus der von der Algenmasse abgeschiedenen Algen-Kulturflüssigkeit, welche den Rückstand bildet aus der Algen-Kulturflussigkeit, die die Algenmasse ausscheidet, die im sechsten Verfahrensschritt erhalten wurde und nach Verwendung im siebten Verfahrensschritt zurückblieb und i) in einem neunten Schritt die überschüssige Algenmasse, die im sechsten Verfahrensschritt erhalten wurde, wieder in den ersten Verfahrensschritt als Ausgangsmaterial zurückgeführt wird.
2. Anaerobes Aufschlußverfahren für organische Abfallprodukte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß der organischen Abfallprodukte unter anaeroben Bedingungen in dem ersten Schritt durch Verflilssigungs-Fermentatice mit fakultativen Anaerobiern und durch Vergasungs -Fenr#ntation mit verbandlichen Anaerobiern durchgeführt wird, wodurch Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltendes fermentiertes Gas durch die VerflUssigungs-Fermentation und Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthaltendes fermentiertes Gas durch die Vergasungs-Fermentation hergestellt wird und gleichzeitig Methan und Wasserstoff getrennt rückgewonnen werden, indem getrennt das im ersten Verfahrensschritt erhaltene VerflUssigungs-Fermentationsgas und das Vergasungs-Fermentationsgas in den vierten Verfahrensschritt überführt werden.
3. Anaerobes Aufschlußverfahren für organische Abfallprodukte nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahrensschritt der Berührung des digerierten abgetrennten Wassers, welches absorbiertes Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff aufweist und im vierten Verfahrensschritt erhalten wurde, mit den Photosynthese-Algen, das Sonnenlicht, welches durch eine enthärtete Wasserschicht fällt als Lichtquelle benutzt wird, während das durch Aussetzung gegenüber dem Sonnenlicht in der enthärteten Wasserschicht aufgewärmte Wasser über einen Regenerator in Umlauf gebracht wird in einen Wärmeaustauscher zum Erwärmen des Beschickungsmaterials, einen Wärmeaustauscher in dem Digestor und einen Wärmeaustauscher in dem Trockner für den aufgeschlossenen Schlamm, um das Beschickungsmaterial, die Aufschluß-Aufschlämmung und den aufgeschlossenen Schlamm zu erwärmen.