DE4312005A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Störstoffentfernung und Anmaischung von Bioabfällen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern, Sor­ tieren und Anmaischen von biologisch abbaubare Substanzen oder deren Vorläufersubstanzen enthaltenden Abfällen mit einem Be­ hälter zur Aufnahme der Abfälle.

In vielen Gemeinden wird mittlerweile Hausmüll oder gewerbli­ cher Müll getrennt eingesammelt. Dabei fallen Müllfraktionen an, die in erheblichem Ausmaß biologisch abbaubare Substanzen oder deren Vorläufersubstanzen enthalten. Um diese als Bioab­ fälle bezeichneten Müllfraktionen einer aeroben biologischen Kompostierung zuführen zu können, werden bekanntermaßen die biologisch abbaubaren Substanzen oder deren Vorläufersubstan­ zen vom Restmüll auftrockenem Wege z. B. mittels Magnetab­ scheidern, Sieben und Bandstraßen getrennt. Sollen die Bioab­ fälle einer anaeroben biologischen Vergärung zugeführt werden, so erfolgt bekanntermaßen in der flüssigen Phase eine Bioab­ fall- und Restmüllsortierung durch eine Sichtung nach Dichte­ unterschieden. Hierfür werden angepaßte Stofflöser, sogenannte Pulper, aus der Papierindustrie eingesetzt. Von Nachteil ist dabei, daß diese Stofflöser nur für chargenweisen Betrieb geeignet sind und für eine Charge zwei aufeinanderfolgende Prozeßschritte, nämlich das Anmaischen und die Störstoff­ entfernung, erforderlich sind. Es ist also nur ein diskon­ tinuierlicher Betrieb möglich, der darüberhinaus große Ap­ parate erfordert und mit einem hohen Energieverbrauch ver­ bunden ist. Dies ist darin begründet, daß sehr große Flüs­ sigkeitsmengen bewegt werden müssen und für die Störstoffent­ fernung spezifische Rührsysteme erforderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der eine kontinuier­ liche, simultane Zerkleinerung und Störstoffentfernung bei der Anmaischung von biologisch abbaubare Substanzen oder deren Vorläufersubstanzen enthaltenden Abfällen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Be­ hälterinnenraum durch eine Klassiereinrichtung in einen oberen Behälterabschnitt und einen unteren Behälterabschnitt unter­ teilt ist, wobei der obere Behälterabschnitt eine Aufnahmeein­ richtung für die Abfälle sowie einen Zulauf für Verdünnungs­ wasser aufweist und im oberen Behälterabschnitt ein Schneid- Rührwerk angeordnet ist, daß die Klassiereinrichtung mit einem Räumelement ausgestattet ist, das in Räumrichtung an eine Ab­ wurfeinrichtung anschließt, und daß im unteren Behälterab­ schnitt ein Abzug für Feststoffe sowie eine Ableitung für die angemaischten Abfälle angeordnet sind.

Die Klassiereinrichtung ist vorzugsweise als Spaltenrost aus­ gebildet. Sie kann aber auch als Gitter, Sieb oder Filter aus­ gebildet sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die biologisch abbaubare Substanzen oder deren Vorläufersub­ stanzen enthaltenden Abfälle werden über die Aufnahmeeinrich­ tung in den oberen Abschnitt des Behälterinnenraums eingege­ ben, wo sie durch das Schneid-Rührwerk zerkleinert werden. Außerdem wird über den Zulauf für Verdünnungswasser z. B. Frischwasser, Brauchwasser oder rückgeführtes Prozeßwasser in den oberen Behälterabschnitt eingeführt. Störstoffe, die nicht so weit zerkleinert werden können, daß sie durch die Spalte des Spaltenrostes hindurch treten können, zum Beispiel Steine, Glas, Metalle und nicht problemlos zerkleinerbare Kunststoffe sowie Holzbestandteile werden mittels der Räumeinrichtung zur Abwurfeinrichtung befördert und über diese aus dem Behälter ausgeschleust. Die auf eine Korngröße zerkleinerten Feststof­ fe, die unter der Spaltweite des Spaltenrostes bzw. der Ma­ schenweite des Gitters oder des Siebes liegt, und die mit Ver­ dünnungswasser angemaischte Biosuspension treten durch die Klassiereinrichtung hindurch und werden im unteren Behälterab­ schnitt gesammelt. Von dort werden die Feststoffe über den Ab­ zug aus dem Behälter ausgeschleust und die angemaischten Ab­ fälle über den Ablauf abgeführt.

Um eine größere nutzbare Fläche zum Klassieren der Abfälle zu erreichen, ist die Klassiereinrichtung, insbesondere das Spal­ tenrost, das Sieb, das Gitter oder das Filter, vorzugsweise im Behälterinnenraum schräg gestellt, d. h. gegen die Horizontale geneigt angeordnet.

Zweckmäßigerweise ist der obere Behälterabschnitt zylinderför­ mig oder prismatisch mit im wesentlichen vertikal angeordneter Achse ausgebildet. Dagegen weist der untere Behälterabschnitt bevorzugt einen nach unten hin konisch zulaufenden Behälterbo­ den auf. Der Abzug für die Feststoffe ist vorteilhafterweise am unteren Ende des konisch zulaufenden Behälterbodens ange­ ordnet, während der Ablauf für die angemaischten Abfälle be­ vorzugt als Tauchrohr ausgebildet ist, das in einen zentralen Bereich des vom konischen Behälterboden umfaßten Raumes mit nach unten gerichteter Öffnung mündet und zur weitgehenden Fernhaltung von Störstoffen aus dem Ansaugbereich mit einem konischen oder zylindrischen, nach unten offenen Abweiser ver­ sehen ist.

Außerdem ist im unteren Behälterabschnitt vorteilhafterweise ein Rührwerk mit im wesentlichen horizontaler Drehachse exzen­ trisch angeordnet. Durch dieses Rührwerk wird den angemaisch­ ten Abfällen eine Rotationsströmung aufgeprägt, die eine Ent­ mischung von schweren Störstoffteilen nach Passage der Klas­ siereinrichtung unterstützt. Diese Störstoffe, z. B. Glas­ bruch, Steine und Metallteile, die kleiner als die Spaltweite oder Maschenweite der Klassiereinrichtung sind, sammeln sich im Sumpf des konisch zulaufenden Behälterbodens und werden über den am unteren Ende des konisch zu laufenden Behälterbo­ dens angeordneten Feststoffabzug aus dem Behälter abgezogen. Die angemaischten Abfälle werden dagegen über das Tauchrohr abgesaugt. Hierzu ist an das Tauchrohr vorzugsweise eine Exzen­ terschneckenpumpe angeschlossen, der zur weiteren Feststoffzer­ kleinerung ein Macerator vorgeschaltet sein kann. Außerdem ist die Leitung mit einem Anschluß für das Eintragen von Rückspül­ wasser versehen.

Zweckmäßigerweise ist die Aufnahmeeinrichtung für die Abfälle als Förderband oder als Trogkettenförderer ausgebildet. Das Räumelement ist bevorzugt als umlaufender Kettenräumer ausge­ bildet.

Die Klassiereinrichtung ist zweckmäßigerweise als Spaltenrost, Filter, Sieb oder Gitter mit einer Spalt- oder Maschenweite von vorzugsweise weniger als 10 mm ausgebildet.

Die Klassiereinrichtung erstreckt sich zweckmäßigerweise über nahezu den gesamten Behälterdurchmesser, wobei die Klassier­ einrichtung bevorzugt auf der einen Seite über ein geneigtes Bodensegment und auf der anderen Seite über die als Abwurfka­ nal ausgebildete Abwurfeinrichtung mit der Behälterwand in Verbindung steht.

Das Schneid-Rührwerk ist vorzugsweise exzentrisch im oberen Behälterabschnitt angeordnet, so daß eine vollturbulente Strö­ mung in den angemaischten Abfällen erzeugt wird, ohne daß Strombrecher an der Behälterwand eingesetzt werden müssen. Da­ durch werden Feststoffablagerungen im Wandbereich vermieden.

Unterhalb der Abwurfeinrichtung ist zweckmäßigerweise ein Con­ tainer angeordnet, in dem die unzerkleinerten und mittels der Räumeinrichtung aus dem Behälter herausbeförderten Störstoffe gesammelt und nachdrainiert werden können. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist an die Abwurfeinrichtung eine Schwemmrinne angeschlossen, in der die Störstoffe in Fraktionen getrennt werden können, die leichter und schwerer sind als Wasser. Das noch mit organischen Bestandteilen belastete Waschwasser wird dem Behälter wieder zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Behandlung von komplexen Stoffgemischen, die biologisch abbau­ bare Substanzen oder deren Vorläufersubstanzen enthalten. Bei­ spielsweise fallen bei getrennten Sammlungen von Abfällen aus Siedlungen, Landwirtschaft und Industrie Stofffraktionen an, die biotechnisch nutzbar sind. Mit der vorliegenden Erfindung wird nun erreicht, daß solche komplexen Stoffgemische auf wirtschaftliche Weise aufgearbeitet werden können. Insbesonde­ re ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Vorstufe vor einer anaeroben biologischen Behandlung der biologisch abbaubaren Substanzen vorgesehen.

Aufgrund der simultanen, kontinuierlichen Störstoffentfernung und Anmaischung der Bioabfälle kann die erfindungsgemäße Vor­ richtung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen sehr kompakt dimensioniert werden. Außerdem weist sie einen geringeren Energieverbrauch auf und erfordert einen verringerten manuel­ len Aufwand. Da keine Verfahrenszyklen diskontinuierlich hin­ tereinandergeschaltet werden müssen, erfordert die erfindungs­ gemäße Vorrichtung einen sehr geringen Steueraufwand. Ferner wird eine Pulpe mit sehr hoher Feststoffkonzentration bis ca. 15% Trockensubstanz erzeugt, die eine Intensivierung des an­ schließenden Anaerobprozesses bewirkt. Da die Vorrichtung in vollständig geschlossener Bauweise ausgeführt werden kann, können Geruchsemissionen minimiert werden.

Im Vergleich zu herkömmlichen diskontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen zum Zerkleinern, Sortieren und Anmaischen von Bioabfällen ergeben sich im einzelnen folgende Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung:

Statt der für Chargenbetrieb eingesetzten Reaktionsvolumina von z. B. 6-10 m³ kommt die erfindungsgemäß kontinuierlich betriebene Vorrichtung mit 2- 3 m³ Reaktionsvolumen aus. Das vorzugsweise exzentrisch angeordnete, schnell laufende Schneid-Rührwerk, das zweckmäßigerweise als Schaufelrührer, Schraubenrührer oder modifizierter Schneckenrührer ausgebildet ist, benötigt nur 20-40% des spezifischen Leistungseintra­ ges für die Zerkleinerung und Suspendierung der organischen Feststoffe wie ein bei herkömmlichen Stofflösern verwendeter zentrischer Rührer. Der absolute Leistungsbedarf für das ge­ ringe Reaktionsvolumen beträgt damit nur 5-20% der instal­ lierten Leistung gegenüber herkömmlichen, mit Stofflösern ar­ beitenden Vorrichtungen bei vergleichbaren Werten von Durch­ satz und Trockensubstanzkonzentration.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann der obere Behälterabschnitt mehrere Zuläufe für unterschiedliche Stoffströme aufweisen, die kombiniert eingemischt werden kön­ nen. Beispielsweise können ölhaltige Bleicherden den Bioabfäl­ len zugemischt werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines, in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Der Behälter 1 besteht aus einem zylindrischen, mit Einbauten versehenen oberen Behälterabschnitt 2, der im folgenden als Anmaischkammer bezeichnet wird, und einem darunterliegenden unteren Behälterabschnitt 3, der einen nach unten hin konisch zulaufenden Behälterboden aufweist und im folgenden als koni­ sche Pumpen- und Dosiervorlage bezeichnet wird. Im oberen Be­ reich der Anmaischkammer 2 ist ein Förderband 4 oder ein Trogkettenförderer angebracht, über das bzw. über den die die biologisch abbaubaren Substanzen oder deren Vorläufersubstan­ zen enthaltenden Abfälle, kurz als Bioabfälle bezeichnet, von oben in den Anmaischbehälter 2 eingespeist werden. Außerdem ist am oberen Ende der Anmaischkammer 2 ein Stutzen 5 als Zu­ lauf für das technologisch notwendige Verdünnungswasser vorge­ sehen. Über den Stutzen 5 kann zum Beispiel Frischwasser, Brauchwasser oder rückgeführtes Prozeßwasser der Anmaischkam­ mer 2 zugeführt werden.

Die Anmaischkammer 2 wird in ihrem unteren Bereich durch ein schräggestelltes Spaltenrost 7 mit umlaufendem Kettenräumer 8 verschlossen, durch das bei einer Spaltweite von weniger als 10 mm nur die Bioabfallsuspension mit entsprechend zerkleiner­ ten Feststoffen durchtreten kann. An einem Ende des Spaltenro­ stes 7 ist ein geneigtes Bodensegment 9 angeordnet, das Abla­ gerungen außerhalb des Spaltenrostes 7 verhindert.

Ein exzentrisch angeordnetes, schnell laufendes Schneid-Rühr­ werk 6 mit einer nicht zopfbildenden Geometrie des Rührorgans sorgt für die Zerkleinerung der Bioabfälle bis zur Durch­ trittsgröße durch den Spaltenrost 7. Dabei wird mittels Leit­ elementen 17 gewährleistet, daß alle zugeführten Bioabfälle zuerst den Wirkbereich des Rührorganes 6 passieren.

Unzerkleinerte Sperrstoffe werden von den Räumzinken des Ket­ tenräumers 8 erfaßt und in die als Auswurfkanal 10 ausgebilde­ te Abwurfeinrichtung gefördert. An den Auswurfkanal 10 ist eine Schwemmrinne 16 angeschlossen, in der die unzerkleinerten Sperrstoffe in Fraktionen getrennt werden können, die leichter und schwerer als Wasser sind. Außerdem können anhaftende oder mitgerissene Bioabfälle ausgewaschen und in die Anmaischkammer 2 rückgeführt werden.

Durch das exzentrisch angeordnete Schneid-Rührwerk 6 wird eine vollturbulente Strömung im Anmaischbereich erzeugt, ohne daß an der Behälterwand Strombrecher eingesetzt werden müssen. Da­ durch werden Feststoffablagerungen im Wandbereich vermieden.

In der konischen Pumpen- und Dosiervorlage 3 wird der Bioab­ fallmaische durch ein Tangentialrührwerk 11 eine Rotations­ strömung aufgeprägt, die eine Entmischung von schweren Stör­ stoffteilchen nach Passage des Spaltenrostes 7 unterstützt. Diese Störstoffe, z. B. Glasbruch, Steine und Metallteile, die kleiner als 10 mm sind, sammeln sich in dem mit einer Fest­ stoffschleuse 12 versehenen Sumpf der Pumpen- und Dosier­ vorlage 3 und werden über die Feststoffschleuse 12 aus dem Behälter ausgetragen.

Über ein Tauchrohr 13 wird die Bioabfallmaische abgesaugt. Hierzu ist an das Tauchrohr 13 eine Exzenterschneckenpumpe 15 mit vorgeschaltetem Macerator angeschlossen. Die nach unten offene Ansaugung des Tauchrohres 13 ist mit einem perforierten konischen oder zylindrischen Störstoffabweiser 14 versehen, der das Mitreißen von Sinkstoffen verhindert. Über Leitung 18 kann das Tauchrohr mit Brauch- oder Prozeßwasser gespült wer­ den.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Zerkleinern, Sortieren und Anmaischen von biologisch abbaubare Substanzen oder deren Vorläufersub­ stanzen enthaltenden Abfällen mit einem Behälter zur Auf­ nahme der Abfälle, dadurch gekennzeichnet, daß der Be­ hälterinnenraum durch eine Klassiereinrichtung (7) in einen oberen Behälterabschnitt (2) und einen unteren Be­ hälterabschnitt (3) unterteilt ist, wobei der obere Be­ hälterabschnitt (2) eine Aufnahmeeinrichtung (4) für die Abfälle sowie einen Zulauf (5) für Verdünnungswasser auf­ weist und im oberen Behälterabschnitt (2) ein Schneid- Rührwerk (6) angeordnet ist, daß die Klassiereinrichtung (7) mit einem Räumelement (8) ausgestattet ist, das in Räumrichtung an eine Abwurfeinrichtung (10) anschließt, und daß im unteren Behälterabschnitt (3) ein Abzug (12) für Feststoffe sowie eine Ableitung (13) für die ange­ maischten Abfälle angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassiereinrichtung (7) als Spaltenrost ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassiereinrichtung (7) gegen die Horizontale ge­ neigt im Behälterinnenraum angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der obere Behälterabschnitt (2) zylin­ derförmig mit im wesentlichen vertikal angeordneter Zylin­ derachse ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der untere Behälterabschnitt (3) einen nach unten hin konisch zulaufenden Behälterboden aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (4) für die Ab­ fälle als Förderband ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im oberen Behälterabschnitt (2) im Be­ reich der Aufnahmeeinrichtung (4) Leitelemente (17) für die zugeführten Abfälle angeordnet sind, die auf das Schneid-Rührwerk gerichtet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Räumelement (8) als Kettenräumer ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klassiereinrichtung (7) Spalte oder Maschen mit einer Weite von weniger als 10 mm aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klassiereinrichtung (7) einerseits über ein geneigtes Bodensegment (9) und andererseits über die als Abwurfkanal ausgebildete Abwurfeinrichtung (10) mit der Behälterwand in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schneid-Rührwerk (6) exzentrisch in dem oberen Behälterabschnitt (2) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die Abwurfeinrichtung (10) eine Schwemmrinne (16) angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im unteren Behälterabschnitt (3) ein Rührwerk (11) mit im wesentlichen horizontaler Drehachse exzentrisch angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abzug (12) für die Feststoffe am un­ teren Ende des konisch zulaufenden Behälterbodens angeord­ net ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ablauf (13) für die angemaischten Abfälle als Tauchrohr ausgebildet ist, das in einen zen­ tralen Bereich des vom konischen Behälterboden umfaßten Raumes mit nach unten gerichteter Öffnung mündet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Tauchrohres (13) mit einem perforierten konischen oder zylindrischen Störstoffabweiser (14) verse­ hen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich­ net, daß an das Tauchrohr (13) eine Exzenterschneckenpumpe (15) angeschlossen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterschneckenpumpe (15) ein Macerator vorgeschal­ tet ist.