DE4212456C2 - Verfahren zum Recycling von wasserhaltigen Altfetten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von wasserhaltigen Altfetten.

Um eine unnötige Kontamination des Abwassers mit lipophilen Stoffen zu vermeiden, schreibt der Gesetzgeber Betrieben, die fetthaltige Substanzen, insbesondere Lebensmittel, ver- oder bearbeiten vor, sogenannte Fettabscheider zu betreiben. Bedingt durch die vorgegebene Bauart sammeln sich in diesen Behältern vorwiegend Fette, aber auch andere meist schlammförmige Bestandteile an. Durch mikrobielle Gärungsvorgänge sind die abgetrennten Fette von so verminderter Qualität, daß nur eine Deponierung oder Behandlung in kommunalen Kläranlagen bisher in Frage kam. Wegen der relativ schweren biologischen Abbaubarkeit dieser Produkte kommt es in den Kläranlagen jedoch häufig zu Störfällen, so daß regional Entsorgungsengpässe auftreten können. Abgesehen von dieser schwierigen Entsorgung ist zu berücksichtigen, daß es sich bei den Altfetten um relativ wertvolles Material handelt, das, sofern möglich, einer Wiederverwendung zugeführt werden sollte.

Bisher werden Fettabscheider in der Regel nur mechanisch geleert und das gesammelte Altfett dann deponiert oder anderweitig vernichtet. Es sind aber auch schon eine ganze Reihe von Vorschlägen gemacht worden, wie wasserhaltige Altfette wieder aufgearbeitet werden können; so wird in der DE-C2 34 41 528 ein Verfahren beschrieben, bei dem die Rückstände aus Fettabscheidern in einem Speichertank homogenisiert und von diesem aus kontinuierlich einem Fettabscheidungsbehälter zugeführt werden, dessen Inhalt gekühlt, und zwar vorzugsweise auf 10 bis 15°C gekühlt wird, so daß die erstarrende Fettschicht abgenommen und ein Gemisch aus Bodensatz und Wasser kontinuierlich abgezogen und einem Klärbehälter zugeführt werden kann. Dieses Verfahren ist einerseits nicht sehr wirksam, da das Fett beim Abkühlen beträchtliche Anteile an Wasser einschließen kann und auf der anderen Seite sehr kosten intensiv, da die Kühlung eines solchen Abscheidungsbehälters beispielsweise bei sommerlichen Temperaturen beträchtliche Energiemengen erfordert. In der US-C1 4569767 wird ein Verfahren zur Behandlung von Altfetten beschrieben, bei dem wasserhaltige Altfette aus Abwasser unter Druck 3 bis 4 Stunden einer Heißdampfbehandlung unterzogen werden, wobei ein Teil des Fettes hydrolisiert. Ab 65°C oder bei höheren Temperaturen verflüssigt sich die bis dahin halbfeste Mischung und wird dann mechanisch von festen Bestandteilen über Siebvorrichtungen befreit. Die Mischung wird dann filtriert und in einem Absetztank weiterhin 1 bis 2 Tage mit Dampf behandelt, um übel riechende flüchtige Bestandteile wie niedermolekulare Säuren zu entfernen. Die sich oben ansammelnde Ölschicht aus dem Absetztank kann dann ggf. einer Vakuumdestillation unterzogen werden. Bei diesem Verfahren muß die Ölphase in den ersten beiden Schritten der Aufarbeitung immer auf Temperaturen von 65°C oder darüber gehalten werden, um flüssig zu bleiben, so daß das Verfahren beträchtliche Energiemengen benötigt. Außerdem wird durch die beiden ersten Verfahrensschritte nur eine Mischung erhalten, die etwa 70% Fettsäuren enthält, so daß die Trennung von anderen Bestandteilen des Abwassers nur teilweise erfolgt. Demgemäß wird auch vorgeschlagen, das wiedergewonnene Altfett nur als Brennstoff weiter zu verwerten. In der DE-C2 41 22 172 wird ebenfalls ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von wäßrigen öl- und fetthaltigen Reinigungslösungen angegeben, bei dem öl- und fetthaltige Reinigungslösungen in einem Ölabscheider einer kontinuierlichen getrennten dreistufigen Abscheidung unterworfen werden, wobei in der ersten Stufe die Mischung einer Phasentrennung unterworfen wird, wobei der Ölanteil der ersten Stufe in eine zweite Stufe überführt und dort erwärmt wird bei gleichzeitigem Luft- oder Gaseintrag und diese ölangereicherte Schicht der zweiten Stufe dann in eine dritte Stufe überführt und dort gekühlt wird. Die Erwärmung in der zweiten Stufe erfolgt bis zum Siedepunkt des Wassers, so daß dieses Verfahren einerseits energieaufwendig ist, aber andererseits einen schlechten Trenneffekt bedingt, da die im Abwasser vorhandenen, insbesondere proteinhaltigen Materialien einen Emulgiereffekt auslösen, der die Phasentrennung behindert und erst bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 80 bis 90°C unwirksam wird. Schließlich ist aus der AT-C2 343776 ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser bekannt, bei dem der fetthaltige Schlamm durch Ansäuerung mit einer Mineralsäure auf einen pH-Wert von vorzugsweise unter 2 eingestellt und dann die Phasen getrennt werden, so daß ein stark-saures Abwasser anfällt, das seinerseits zur Vermeidung von weiteren Umweltbelastungen weiterhin behandelt werden muß.

Die dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren zur Wiedergewinnung von Altfetten sind daher teilweise wegen der Entstehung von neuen Umweltbelastungen wie sauren Abwässern großtechnisch überhaupt nicht durchführbar oder sie sind sehr energieintensiv durch Kühlung oder Mehrfacherwärmung relativ großer Abwasser- oder Fettmassen und daher für den großtechnischen Einsatz wie bei der Aufbereitung kommunaler Abwässer zu kosten intensiv.

Es besteht daher noch ein Bedarf nach Verfahren zum Recycling von wasserhaltigen Altfetten, bei denen die Fettstoffe in umweltschonender Weise und bei möglichst geringem Energieeinsatz zurückgewonnen werden.

Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zum Recycling von wasserhaltigen Altfetten vorgeschlagen, wobei das wasserhaltige Fett gründlich durchmischt, zum Absetzen gebracht und die Phasen getrennt werden und das dadurch gekennzeichnet ist, daß nach einer ersten Phasentrennung eine zweite Phasentrennung bei Temperaturen von etwa 60°C durchgeführt, die abgetrennte Fettphase filtriert und in an sich bekannter Weise einer Vakuumdestillation unterzogen wird.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei der Aufarbeitung von wasserhaltigen Altfetten eine erste Phasentrennung in Absetzcontainern durchgeführt werden kann, die bei Umgebungstemperatur betrieben werden und daher keine zusätzliche Energie benötigen. Die Fettphase in diesen Absetzcontainern wird dann bei einer Temperatur von nur etwa 60°C in einem Trenncontainer weiterbehandelt und es hat sich herausgestellt, daß die Behandlung bei dieser relativ niedrigen Temperatur ausreicht, um eine zweite im wesentlichen vollständige Phasentrennung durchzuführen, denn die aus dem Absetztank entnommenen Fette weisen noch Wassergehalte bis 60% auf. Bei einer Temperatur von etwa 60°C ist der Emulgiereffekt so gering, daß die Phasentrennung für praktische Zwecke vollständig verläuft.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird die Entleerung der Fettabscheider in üblicher Weise durch Tankfahrzeuge durchgeführt und der Inhalt dieser Tankfahrzeuge wird dann in die Absetzcon­ tainer für das Recycling überführt. Die Absetzcontainer werden vorzugsweise so ausgelegt, daß sie ein Fassungsvermögen von etwa 15 m³ aufweisen, d. h., daß jeder Container den Inhalt eines Saugfahrzeuges aufnehmen kann. Nach dem Überführen aus dem Saug­ fahrzeug in den Container wird der Inhalt kräftig durchmischt, um auszuschließen, daß toxische Inhaltsstoffe oder unerwünschte Fremdstoffe sich punktuell anreichern können. Von dem Inhalt eines jeden Containers werden dann Proben gezogen, um Qualität und Zusammensetzung der jeweiligen Mischung näher untersuchen zu können. In Abhängigkeit von dem späteren Verwendungszweck und der konkreten Zusammensetzung wird die Mischung ggf. mit einem Flockungshilfsmittel versetzt, um die Phasentrennung zu erleichtern. Flockungshilfsmittel als solche sind bekannt und speziell für den Einsatz in Kläranlagen sind kationaktive Flockungsmittel entwickelt worden, die vorzugsweise auch bei dem jetzigen Verfahren eingesetzt werden können. Diese Flockungs­ mittel sind biologisch gut uns sehr schnell abbaubar. Vorzugs­ weise werden beispielsweise Produkte wie die der "Sedipur" Se­ rie der Fa. BASF eingesetzt.

Zur Vermeidung von Geruchsbelästigungen, die sich vorzugsweise dann entwickeln, wenn die Mischung einen sauren pH aufweist, wird der Inhalt der Absetztanks auf einen pH von etwa 8 einge­ stellt. Bei diesem leicht alkalischen pH-Wert läßt sich die Entwicklung unerwünschter Geruchsstoffe weitgehend vermeiden.

Die Mischung wird in den Absetztanks dann für etwa 15-20 Stunden sich selbst überlassen, damit die Phasentrennung eintritt. Die Mischung besteht im wesentlichen aus Wasser und organischen Anteilen, die maximal ca. 15% der Gesamtmasse ausmachen. Dieser Anteil läßt sich unterteilen in eine relativ gut wasserlösliche Fraktion, die biologisch leicht abbaubar ist und eine in Was­ ser schwerer oder schwerlösliche Fraktion, die auch biologisch schwieriger zu behandeln ist. Diese Fraktion enthält jedoch eine Reihe wiederverwendbarer Wertstoffe. Nach einer Ruhezeit von etwa 15-20 Stunden in den Absetzbehältern hat sich die Mischung weitestgehend getrennt in ca. 80% Abwasser, 15% Fette und etwa maximal 2% Schlamm und Abfallstoffe. Das Abwasser wird aus den Absetztanks abgezogen und zur Abwasserbehandlung in eine 2-stufige biologische Kläranlage überführt. Auch der Schlamm wird zur Stabilisation einer getrennten Behandlung zugeführt.

Das Fett wird nach der Abtrennung in den Absetztanks in mit erhöhter Temperatur betriebene Trenncontainer überführt, um eine nochmalige Phasentrennung einzuleiten. Die aus den Absetz­ tanks entnommenen Fette weisen nämlich noch einen Wasseranteil von bis zum 60% auf. Dieses Wasser wird bei der zweiten Phasen­ trennung bei einer Temperatur von etwa 60°C im wesentlichen abgetrennt und kann der Abwasserbehandlungsanlage zugeführt werden. Um die Energiebilanz bei dieser Trennung möglichst ge­ ring zu halten, wird zwischen der Zu- und Ablaufleitung bei den Trenncontainern vorzugsweise ein Wärmeaustauscher zwischen­ geschaltet. Das Fett wird dann über einen beheizten Fettfilter zur Abtrennung von noch vorliegenden Schlammkomponenten in die Vakuumdestillationsanlage mit integrierten Kühlaggregat über­ führt. In der Regel erfolgt in den Fettabscheidern der Industrie bereits eine bakterielle Zersetzung der Fette, so daß freie Fettsäuren und Glycerin vorliegen. In den Fällen, in denen die Fettsäuren noch in veresteter Form als Triglyceride vorhanden sind, muß vor der Vakuumdestillation eine übliche alkalische Hydrolyse durchgeführt werden, die durch Zusatz von Natronlau­ ge oder anderen Lauge zu der vorgereinigten Fettmasse, mehrstün­ diges Erwärmen und anschließendes Ansäuern der Mischung ge­ schieht.

In der Vakuumdestillationsanlage wird die Fettmischung dann unter vermindertem Druck im Gegenstrom destilliert. Der große Vorzug dabei ist, daß hier eine weitgehende Reinigung von unerwünschten Begleitstoffen erfolgt. Die kurzkettigen Fett­ säuren können bei diesem Verfahren bei relativ geringen Tempe­ raturen abgestrippt und entweder weiterverarbeitet oder der biologischen Klärung zugeführt werden. Die in freier Form vor­ liegenden Fettsäuren können dann in an sich bekannter Weise durch Einstellung der Destillationsparameter entweder als Schnit­ te oder weitgehend als isolierte Säure gewonnen werden. Prin­ zipiell können alle Fettsäuren von C8-C18, wenn sie nach er­ folgter Rektifikation rein vorliegen, direkt veräußert wer­ den, da beispielsweise Fettsäureschnitte zwischen C10-C16 wert­ volle Ausgangsstoffe für sogenannte Invertseifen sind. Auch isolierte Sterinsäure ist gut vermarktungsfähig, weil sie in der Gummi-, Kerzen- und Lederindustrie in größeren Mengen ge­ braucht wird; für die Kerzenindustrie sind auch Mischungen aus Sterin- und Palmitinsäure interessant. Fettsäuregemische kön­ nen aber auch direkt zur Weiterverarbeitung auf Tenside einge­ setzt werden, die aus den Säuren durch Reduktion und Sulfurie­ rung bzw. Sulfonierung herstellbar sind. Auch ist es möglich, das gesamte Fettsäuregemisch bei Nachfrage ohne weiteres im Anschluß an die Vakuumdestillation zu Natron- oder Alkalisei­ fen durch Zugabe der entsprechenden Laugen weiterzuverarbei­ ten.

Die Fettsäuren können nach der Destillation aber auch in Reak­ tionskesseln gesammelt und durch etwa 60-minütiges Erwärmen auf 90-100°C sterilisiert werden. Derartige Gemische freier Fettsäuren sind beispielsweise als Futtermitteladditive oder nach biologischem Teilabbau als Düngemittel verwendbar.

An die im wesentlichen aus Absetzcontainer, Trenncontainer, Fettfilter und Vakuumdestillationsanlage bestehende Vorrichtung können sich daher weiterhin Reaktionskessel anschließen, falls eine Weiterverarbeitung der Fettsäuren gewünscht oder erforder­ lich ist. Auch können zwischen den einzelnen Anlageteilen, und zwar vorzugsweise zwischen Trenncontainer und Fettfilter, zwischen Fettfilter und Destillationsanlage sowie zwischen der Destilla­ tionsanlage und den Reaktionskesseln Zwischenlagerungscontainer vorgesehen sein, um ein kontinuierlichen Arbeiten zu ermöglichen.

Die bei diesem Verfahren einfallenden Abwässer werden in einer 2-stufigen biologischen Kleinkläranlage, die als solche bekannt und in der Regel in einem Container montiert ist, weiterbearbei­ tet. Die Klärung wird als Aerobbehandlung durchgeführt, wobei in der ersten biologischen Stufe eine Reduzierung der Schmutz­ parameter um 80 und in der zweiten Stufe um 90% erreicht wird, so daß beispielsweise bei einem Ausgangswert von ca. 1600 ppm CSB nach beiden Stufen eine Restbelastung im Bereich von etwa 20-25 ppm verbleibt. Nach dem Verlassen der zweiten Stufe wird das ggf. noch schwebstoffhaltige Wasser über Spezialfilter fil­ triert und kann dann direkt über einen Abgabeschacht, an dem alle Parameter automatisch aufgezeichnet und elektronisch kon­ trolliert werden, in die kommunale Kanalisation eingeleitet werden. Diese Anlagen sind so ausgelegt, daß dann, wenn vorge­ gebene Werte nicht eingehalten werden, der Ablauf automatisch geschlossen wird.

Der bei dem Verfahren anfallende Schlamm wird einer Schrägplat­ tensidimentationsanlage zugeführt und anschließend stabilisiert und desinfiziert. Er kann zur Kompostierung genutzt oder depo­ niert werden. Da die eingesetzten Flockungshilfsmittel für die Verwendung in Kläranlagen entwickelt worden sind, bestehen keine Bedenken gegen eine Kompostierung des Schlamms auch bei Zusatz dieser Hilfsmittel.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des Fließschemas näher erläutert:
Die den Fettabscheidern entnommene Fett-Wasser-Mischung wird durch eine Pumpe 1 in die Anlage zum Recycling von wasserhal­ tigen Altfetten überführt. Diese Anlage besteht im wesentlichen aus den Absetzcontainern (2), die ihrerseits über Rohrverbin­ dungen mit den Trenncontainern (6) und der biologischen Kläran­ lage (16) verbunden sind. Die Trenncontainer (6a, 6b, 6c) sind beheizbar. Nach der Behandlung in den Trenncontainern (6) wird die Masse, ggf. nach Zwischenlagerung im Container (7) über einen Fettfilter (8) und ggf. wieder über einen Zwischenlage­ rungscontainer (9) in die Destillationsanlage (10) mit Kühl­ aggregat (11) überführt. Die Vakuumdestillationsanlage (10) wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe (14) im Gegenstrom betrieben; das Destillat kann dann nach Kühlen im Kühlaggregat (11) in Zwischenlagerungscontainer (13) überführt oder in Reaktions­ kessel (12) weiterverarbeitet werden. Falls erforderlich, kann auch noch ein zusätzlicher Feinfilter (15) für die Konfektio­ nierung von flüssigen Fertigprodukten vorgesehen sein. Die bei der Phasentrennung und als Destillationssumpf anfallenden Fest­ stoffe werden in die Schlammkonditionierungsanlage (17) überführt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Recycling von wasserhaltigen Altfetten, wobei das wasserhaltige Fett gründlich durchmischt, zum Absetzen gebracht und die Phasen getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer ersten Phasentrennung eine zweite Phasentrennung bei Temperaturen von etwa 60°C durchgeführt, die abgetrennte Fettphase filtriert und in an sich bekannter Weise einer Vakuumdestillation unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett beim Durchmischen mit Flockungshilfsmitteln vorzugsweise auf kationischer Basis versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert während der Absetz- und Trennphasen auf etwa pH 8 eingestellt und vor der Vakuumdestillation wieder in den sauren Bereich verschoben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Destillation ggf. eine alkalische Hydrolyse des vorgereinigten Fettes durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser einer gesonderten biologischen Klärung unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der anfallende Schlamm und biologisch nicht verwertbare Reststoffe in an sich bekannter Weise deponiefähig aufbereitet werden.