DE4417248A1 - Verfahren und Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Abfällen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Abfällen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum biologischen Abbau organischer Abfälle, durch Verknüpfung mehrerer Prozeßketten mit einer Trennvor­ richtung in eine Feinfraktion mit anschließender Suspensions- und Trennvorrichtung in Leichtfraktionen und Sinkstoffe für eine Weiterbehandlung in einen aeroben Vergärungsprozeß und in eine Grobfraktion für eine Weiterbehandlung in einen aeroben Verrottungs­ prozeß.
Es sind biologische Abbauverfahren mit zusammen­ hängenden Prozessen bekannt. Dieser Prozeß ist entweder anaerob und/oder aerob.
Für strukturarme organische Abfälle mit einem großen Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise aus Obst- und Gemüse­ märkten, Großküchen, Gewerbebetriebe und saisonalem Grünschnitt, wird die anaerobe Prozeßführung in Form von einer Vergärung und für strukturreiche organische Abfälle mit einem geringen Feuchtigkeitsgehalt, vor­ zugsweise Biomüll, Strauch- und Baumschnitt, wird die aerobe Prozeßführung verwendet.
Aus der bisher nicht veröffentlichten DE 44 10 638.8 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Kompost aus vorwiegend organischem, mechanisch vorbehandeltem Abfallmaterial bekannt, wo in einer Vorrotte-und Hauptrottephase in einem oder mehreren Rotteräumen mit Feuchtigkeits-, Luft- und Temperatur­ regulierung und in einer anschließender Nachrotte und gegebenenfalls mit einer mechanischen Nachbehandlung gearbeitet wird.
Ein Nachteil des aeroben Verfahren liegt in dem großen Flächenbedarf, der aus der begrenzten Schütthöhe des abzubauenden Materials im Rotteteil und dem langsamen Prozeßverlauf in Mieten bzw. Rottebehältern herrührt.
Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der es möglich ist, mit minimalem technischen Aufwand eine günstigere Energierückgewinnung aus den Abfällen und eine bessere Qualität des Produktes, d. h. des Kompostes, in einer kürzeren Zeitspanne als bei den bekannten biologischen Abbauverfahren zu erreichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt nach Verfahrensschritten wie im Hauptanspruch angegeben und durch Einrichtungen wie in den Unteransprüchen aufgeführt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die organischen Abfälle zuerst in eine Fein- und Grobfraktion getrennt werden und daß die Feinfraktion zunächst einer Suspensions- und Trennvorrichtung zugeführt wird, wo Leichtfraktionen und schwere Sinkstoffe von der Feinfraktion getrennt werden, bevor sie einem biologischen Abbau unterworfen werden.
Die Feinfraktion wird dabei einem anaeroben Gärungs­ prozeß und die Grobfraktion einem aeroben Rotteprozeß zugeführt.
Erfindungsgemäß wird die Feinfraktion im Vergärungs­ prozeß zur Gasgewinnung genutzt und danach der Nach­ rotte des aeroben Prozesses zugeführt oder bei geeig­ neter Zusammensetzung direkt dem Verrottungsprozeß als oberste Deckschicht in einem der großen Rottereaktoren in der zweiten Rottephase zugeführt bzw. als gesonderte Mieten in der dritten Rottephase biologisch abgebaut.
Durch die Abtrennung der Feinfraktion von den organischen Abfällen erhält man für die Verrottung in den großen Rottereaktoren eine geeignete Grobfraktion mit großem Porenvolumen, so daß eine geregelte statische Verrottung mit pulsierender Belüftung bei gleichzeitiger Regulierung der Temperatur- und Feuch­ tigkeit, mit optimalen Lebensbedingungen für die Mikro­ organismen, durchführbar ist.
Mit der pulsierenden Belüftung wird in diesen großen Rottereaktoren eine gleichmäßige Verteilung von Tempe­ ratur, Feuchtigkeit und des Sauerstoffgehaltes im Rottegut (Grobfraktion) erreicht.
Die Feuchtigkeit bleibt durch geeignete Maßnahmen im Prozeß erhalten und wird nicht mit der Prozeßluft ab­ geführt.
Die Luft wird dabei pulsierend zwischen den einzelnen Rottereaktoren, vorzugsweise einer Rottephase, ausge­ tauscht. Die Wärme der Abluft aus dem aeroben Vorrotte­ prozeß wird zur Vorwärmung der Suspension der Vergärung beim anaeroben Prozeß genutzt.
Das große Porenvolumen der Grobfraktion ermöglicht in den Rottereaktoren eine viel größere Schütthöhe als bei anderen bekannten Verfahren.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß der Rotte­ reaktor einer Rottephase für die Grobfraktion jeweils für die Schütthöhe einer Tagesmenge ausgelegt ist, und daß der Rottereaktor eine kubische bzw. rechteckige Form aufweist.
Durch die rechteckige Grundfläche und die viel größere Schütthöhe wird gegenüber den bekannten Verfahren ein geringerer Bedarf an Anlagengrundfläche erreicht.
Der Rotteprozeß wird darüber hinaus noch dadurch ver­ bessert, daß zwischen der Vor- und der Hauptrotte eine weitere Trennvorrichtung für Grob- und Feinmaterial vorgesehen ist und daß die Nachrotte in zwei Alterna­ tiven, in weitflächigen Mieten und in begrenzten, kleineren Rottereaktoren durchführbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von zwei Schemazeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Verfahrens,
Fig. 2 einen Schnitt durch zwei gekoppelte Rottereaktoren.
In der Fig. 1, einem Verfahrensschema, ist zu erkennen, daß die organischen Abfälle (1) eine erste Trennvorrichtung (2), beispielsweise einer Siebtrommel, zugeführt werden, wo eine Trennung in eine Fein- (3) und eine Grobfraktion (4) stattfindet.
Die Feinfraktion (3) wird danach in eine Suspensions- und Trennvorrichtung (5) geleitet, wo sie von Leicht- (8) und Sinkstoffen (9) getrennt und anschließend einem anaeroben Prozeß (A) mit einer Biogasgewinnung (21) zu­ geführt wird.
Nach Ablauf des anaeroben Prozesses (A) durchläuft die vergärte Fraktion (3) eine Entwässerungsvorrichtung (10), um anschließend in der Rottephase III dem aeroben Prozeß (B) unterworfen zu werden. Das Schmutzwasser (10) wird einer nicht dargestellten Wasserreinigungs­ anlage zugeführt.
Die Grobfraktion (4) der organischen Abfälle wird, nach einer nicht dargestellten Aussortierung der Störstoffe, dem aeroben Prozeß (B) zugeführt.
Die aerobe Prozeßführung erfolgt in der Form einer statischen Rotte mit folgenden Rottephasen:
  • - Rottephase I als Vorrotte mit pulsierender Luftführung in den einzelnen Rottereaktoren (7.1.1. bis 7.1.n), die beispielsweise für eine zu kompostierende Tagesmenge ausgelegt sind,
  • - Rottephase II als Hauptrotte mit pulsierender Luftführung in den einzelnen Rottereaktoren (7.2.1 bis 7.2.n), die ebenfalls für eine zu kompostierende Tagesmenge ausgelegt sind, und
  • - Rottephase III als Nachrotte, vorzugsweise in gekapselten Mieten bzw. in Rottereaktoren (7.3.1 bis 7.3.n).
Die beim aeroben Prozeß (B) entstehende überschüssige Wärme aus der Vorrotte I wird über einen Wärmetauscher (6) entweder für den anaeroben Prozeß (A) oder für die Vorwärmung der Frischluft des aeroben Prozesses (B) genutzt.
Die Grobfraktion (4) wird nach der Rottephase I, der Vorrotte, in den Rottereaktoren (7.1.1 bis 7.1.n) durch eine Trennvorrichtung (11) geleitet, bevor sie in der Rottephase II, den Reaktoren der Hauptrotte (7.2.1 bis 7.2.n), einem weiteren aeroben Prozeß (B) mit pulsie­ render Belüftung ausgesetzt wird. Dabei wird die Feinabsiebung (12) der Rottephase III, der Nachrotte, geführt.
Das Produkt der Nachrotte aus beiden Prozeßrouten (A, B) ist Kompost (23).
In der Fig. 2 sind zwei Rottereaktoren (7.1.1, 7.1.n), mit dem Rottegut (13) mit mehr als 3 Meter Schütthöhe (h) einer Rottephase, die belüftungstechnisch miteinander verbunden sind, dargestellt.
Die pulsierende Luftführungsanlage für die zwei mitein­ ander verbundenen Rottereaktoren (7.1.1, 7.1.n) weist unterhalb der Rottereaktoren (7.1.1 und 7.1.n) Saug­ druckleitungen (14, 14′) mit Verschlußklappen (15, 15′), Wärmetauscher (6, 6′) vor und hinter den regel­ baren Gebläsen (16, 16′) und Verschlußklappen (17, 17′) in den Luftleitungen (18, 18′) auf.
Oberhalb der Rottebehälter (7.1.1 und 7.1.n) befindet sich jeweils eine Ventilationsklappe (19, 19′) für die Frischluftzufuhr und eine Verschlußklappe (20, 20′) für die Abfuhr von Abluft zu einer Biofilteranlage.
Die pulsierende Belüftung wird zwischen den beiden Rottereaktoren (7.1.1) und (7.1.n) ausgetauscht. Die pulsierende Luft kann jedoch vom Rottereaktor (7.1.1) oder (7.1.n) mit einem anderen beliebigen Rottereaktor (7.1.n bis 7.2.n) ausgetauscht werden.
Bezugszeichenliste
1 organische Abfälle
2 erste Trennvorrichtung
3 Feinfraktion
4 Grobfraktion
5 Suspensions- und Trennvorrichtung
6 Wärmetauscher
7.1.1-7.1.n Rottereaktor der Rottephase I
7.2.1-7.2.n Rottereaktor der Kottephase II
7.3.1-7.3.n Rottereaktor der Rottephase III
8 Leichtfraktion
9 Sinkstoffe
10 Entwässerungsvorrichtung
11 Trennvorrichtung
12 Feinabsiebung nach der Rottephase I
13 Rottegut
14, 14′ Saugdruckleitung
15, 15′ Verschlußklappe in der Saugdruckleitung 14, 14′
16, 16′ regelbares Gebläse
17, 17′ Luftverteilungsklappe in der Leitung 18, 18′
18, 18′ Luftleitung
19, 19′ Verschlußklappe für Frischluft
20 Verschlußklappe zur Biofilteranlage
21 Biogas
22 Schmutzwasser
23 Kompost
I, II, III Rottephasen
A Anaerober Prozeß
B Aerober Prozeß
h Schütthöhe

Claims (5)

1. Verfahren zum biologischen Abbau von organischen Abfällen durch Verknüpfung mehrerer Prozeßketten, mit einer Trennvorrichtung in eine Feinfraktion mit anschließender Suspensions- und Trennvorrichtung in Leichtfraktionen und Sinkstoffe, für eine Weiterbe­ handlung in einen anaeroben Vergärungsprozeß und in eine Grobfraktion für eine Weiterbehandlung in einen aeroben Verrottungsprozeß, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • a) daß die gereinigte Feinfraktion (3) in einem anaeroben Prozeß (A) durch eine einstufige oder mehrstufige Vergärung abgebaut wird,
    daß überschüssige Wärme aus dem aeroben Prozeß (B) über einen Wärmetauscher (6) zugeführt wird,
    daß die Feinfraktion (3) nach dem Vergärungs­ prozeß (A) durch eine Entwässerungsvorrichtung (10) geleitet wird,
    daß die abgetrennte Feinfraktion (3) der Nachrotte (111) des aeroben Prozesses (B) zuge­ führt wird,
    und daß die Biogase (2) aus dem Vergärungs­ prozeß (A) einer wirtschaftlichen Nutzung und das Schmutzwasser (22) einer Wasserreinigung zugeführt wird,
  • b) daß die abgetrennte Grobfraktion (4) in einem aeroben Prozeß (B) durch eine zwei- oder mehr­ stufige statische Rottephase (I, II oder III) behandelt wird,
    daß die Grobfraktion (4) nach der Vorrottephase (I) entweder eine Trennvorrichtung (11) durch­ läuft oder direkt der Hauptrotte (II) zugeführt wird,
    daß die Feinfraktion (12) der Vorrotte (I) nach der Trennvorrichtung (11) direkt der Nachrotte (III) zugeführt wird,
    daß die Grobfraktion (4) aus der Hauptrotte (II) der Nachrotte (III) zugeführt wird und dort ggfs. mit der Feinfraktion (3) aus dem aneroben Prozeß (A) oder mit der Feinfraktion (12) aus der Vorrotte (I) gemischt wird,
    daß der Hauptrotte (II) die Feinfraktion (3) oder Teile davon als Abdeckmittel (3a) und Über­ schußwärme aus der Vorrotte (I) über einen Wärmetauscher (6) zugeführt werden,
    daß in den Rottephasen (I und II) eine pulsie­ rende Belüftung jeweils durch Luftaustausch zwischen den Rottereaktoren (7.1.1 bis 7.1.n) und zwischen den Rottereaktoren (7.2.1 bis 7.2.n) erfolgt,
    daß die Schütthöhe (h) einer Rottephase (I oder II) in den Reaktoren (7.1.1 bis 7.1.n) und in den Reaktoren (7.2.1 bis 7.2.n) mehr als 3 m beträgt und daß eine Nachrotte (III) in Reaktoren (7.3.1 bis 7.3.n) oder in gekapselten Mieten stattfindet,
    daß der Nachrotte (III) die Feinfraktion (3) oder Teile davon als gesonderte Miete neben der Grobfraktion (4) aufgesetzt oder in Kottereak­ toren (7.3.1 bis 7.3.n) mit geringer Füllhöhe eingebracht und biologisch abgebaut werden,
    daß aus der Nachrotte (III) Kompost (23) ausge­ tragen wird, der als Produkt aus dem anaeroben Prozeß (A) und den aeroben Prozeß (B) entstanden ist.
2. Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Abfällen, nach Verfahrensschnitt b) von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rottereaktoren (7.1.1 bis 7.1.n, 7.2.1 bis 7.2.n) für eine zu kompostierende Tagesmenge aus­ gelegt sind.
3. Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Abfällen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rottereaktoren (7.1.1 bis 7.1.n, 7.2.1 bis 7.2.n) eine rechteckige Grundfläche aufweisen und wärmegedämmt sind.
4. Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Abfällen nach den Ansprüchen 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils pulsierende Luftführungsanlagen für miteinander verbundene Rottereaktoren (7.1.1, 7.1.n) und Rottereaktoren (7.2.1, 7.2.n) angeordnet sind, wobei unterhalb der Rottereaktoren (7.1.1, 7.1.n) und der Rottereaktoren (7.2.1, 7.2.n) Saugdruckleitungen (14, 14′) mit Verschlußklappen (15, 15′) vor und hinter regelbaren Gebläsen (16, 16′) und Verschlußkappen (17, 17′) sowie Wärme­ tauscher (6, 6′) in den Luftleitungen (18, 18′) eingebaut sind.
5. Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Abfällen nach den Ansprüchen 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Rottereaktoren (7.1.1., 7.1.n) und der Rottereaktoren (7.2.1, 7.2.n) Ventilations­ klappen (19, 19′) für Frischluftzuführung und Verschlußklappen (20, 20′) für den Anschluß zu einer Biofilteranlage vorgesehen sind.
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