DE4418060C2 - Verfahren und Anlage zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung - Google Patents

Verfahren und Anlage zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Abbau organischer Abfälle, die z. B. in der Papier­ industrie, der Lebensmittelindustrie und der Landwirt­ schaft anfallen sowie organischem Hausmüll, mit ge­ steigerter Biogasgewinnung.
Bei bisher bekannten Anlagen und Verfahren dieser Kategorie ist ein hoher Einsatz von Zusatzstoffen erforderlich und andererseits ist die Ausbeute an Biogas noch unzureichend.
Ein derartiges Verfahren und eine Anlage dazu sind zum Beispiel aus der DE 43 08 921 A1 und aus der DE 43 08 920 A1 bekannt, bei denen zur Behandlung von Bioabfällen eine enzymatische Behandlung in einem Hydrolysereaktor vorgesehen ist, dem ein vorzugsweise als Rohrreaktor ausgebildeter chemisch-physikalischer Hydrolysereaktor nachgeschaltet ist. Der Ablauf des chemisch- physikalischen Hydrolysereaktors steht mit dem Zulauf des enzymatischen Hydrolysereaktors in Verbindung. Zwischen dem enzymatischen Hydrolysereaktor und dem chemisch-physikalischen Hydrolysereaktor ist eine Fest-Flüssig-Trenneinrichtung zwischengeschaltet. In der Fest-Flüssig-Trenneinrichtung abgetrennte Flüssigkeit (Eluat) wird in einer Vorlage aufgefangen. Zudem ist dort vorgesehen, daß ein Teilstrom des in einer separaten Anlage entlasteten Eluats wieder als oder mit dem Prozeßwasser in den Hydrolysereaktor zurückgeführt wird, zur Steuerung des Feststoffgehaltes im Hydrolysereaktor. Die Bakterienrückführung erfolgt dabei in den Hydrolysereaktor.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung zu entwickeln, welches den Einsatz von Zusatzstoffen verringert, die Umsetzung von Feststoffen der besagten Rückstände erhöht sowie die Biogasgewinnung steigert.
Die Aufgabe löst erfindungsgemäß ein Verfahren zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die kennzeichnenden Merkmale. Die nachgeordneten Ansprüche 2 bis 7 offenbaren Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsvarianten des Verfahrens sowie eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Weiterhin ist in einer Zeichnung die Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisiert dargestellt.
Die Erfindung offenbart ein Verfahren zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung, bei dem feste organische Abfälle mit Abwässern gleicher Art oder Wasser vermischt einer anaeroben Behandlung unterzogen werden, wobei das Gemisch 16 in einer ersten Behandlungsstufe 4 während einer kurzen Verweilzeit einer mikrobiellen Behandlung unterzogen wird, anschließend die gelösten Versäuerungsprodukte 18 einer Methanisierung zugeführt und die von letzteren 18 abge­ trennten, ungelösten Inhaltsstoffe 17 in einer zweiten, nebengeordneten und zu der ersten Behandlungsstufe 4 rückge­ schlossenen Behandlungsstufe 11 chemisch und/oder mechanisch 3b behandelt werden, und die in dieser zweiten Behandlungs­ stufe 11 aufgelösten Inhaltsstoffe 19 wieder der ersten Behandlungsstufe 4 zugeführt werden, wobei die in der zweiten Behandlungsstufe 11 vorgenommene chemische Hydrolyse mit Natronlauge durchgeführt wird, das Gemisch 16 einen Feststoff­ anteil von 5-10% aufweist und die in den zweiten Reaktor 11 gelangenden Inhaltsstoffe 17 eine Partikelgröße von 20-25 µm besitzen.
Die schematisiert in der Zeichnung dargestellte Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist mit einem Sammelbehälter 1 für organische Feststoffe und einem Abwassersammler 2 für organisch belastete Abwässer sowie Transportleitungen zur Verbindung der Anlagenbaueinheiten ausgestattet. Den Anlagenbaueinheiten 1 und 2 sind nacheinanderfolgend und jeweils miteinander verbunden ein erster Reaktor 4, eine erste Trennstufe 5, ein Methanreaktor 6 und ausgehend von der ersten Trennstufe 5 nebengeordnet und zum ersten Reaktor 4 rückgeschlossen ein zweiter Reaktor 11 zugeordnet, wobei dem Reaktor 4 ein Zerkleinerer 3a vorgeschaltet und dem zweiten Reaktor 11 eine zweite Trennstufe 13 nachgeordnet ist sowie dem Methanreaktor 6 eine dritte Trennstufe 20 und folgend eine wahlweise zuschaltbare Nachbehandlungsstufe 9 folgt, wobei von der dritten Trennstufe 20 eine Bakterienrückführung 21 zum Methanreaktor 6 vorgesehen ist.
In der ersten Behandlungsstufe 4 wird bei einer kurzen Verweilzeit von 2 bis 7 Tagen das Gemisch 16 mittels mikrobieller Hydrolyse fermentiert.
Dagegen wird in der nebengeordneten, zweiten Behand­ lungsstufe 11 eine chemische Hydrolyse vorzugsweise mit Natronlauge durchgeführt bzw. je nach Erfordernis eine chemische Oxydation. Dieser Stufe 11 kann eine zweite Zerkleinerung 3b vorgeschaltet sein, um eine Partikelgröße von 20-25 µm zu erreichen.
In Weiterbildung der Erfindung ist nun noch vorge­ sehen, die nach der zweiten Behandlung noch ver­ bleibenden restlichen Feststoffe 14 von den gelösten Inhaltsstoffen 19 abzutrennen und einer Verwertung zuzuführen, wobei dem zweiten Reaktor 11 zu diesem Zweck eine zweite Trennstufe 13 nachgeordnet ist.
Ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal besteht darin, daß nach der Methanisierung 6 dem Brauchwasser 8 noch enthaltene Bakterien entzogen und diese dem Behandlungsprozeß wieder zugeleitet werden.
Als vorteilhaft hat sich weiterhin erwiesen, daß das Gemisch 16 vor dem Einbringen in die erste Be­ handlungsstufe 4 einen Zerkleinerer 3a durchläuft, um eine Partikelgröße der enthaltenen Feststoffe von < = 200 µm zu erreichen. Das Gemisch 16 wird auf einem Feststoffanteil von 5-10% eingestellt. Hierzu dient ein dem ersten Reaktor vorgelagerter Zerkleinerer 3a und eine Zudosierung aus dem Behälter 2.
Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, das die Methanisie­ rungsstufe 6 verlassende Brauchwasser 8 wahlweise einer aeroben Nachbehandlung, insbesondere zur Einstellung eines gewünschten CSB-Werts, und/oder einer biologischen Stickstoffreduktion zu unterziehen. Dabei wird ein CSB-Wert < 2000 eingestellt.
Die vorgesehene erste 5, zweite 13 und dritte 20 Trennstufe ist vorzugsweise mit einer Ultrafiltrationseinheit bzw. einem Dekanter ausgestattet; die Auswahl obliegt hier dem tätigen Fachmann. Das gereinigte Wasser 10 wird abgeleitet bzw. innerbetrieblich weiter genutzt.
Die Vorteile der Erfindung sind vor allem die Senkung des Einsatzes von Zusatzstoffen und eine erhöhte Biogaserzeugung, insbesondere durch eine intensivere Behandlung der Abfälle; so konnten bei Biertreber 25% mehr Feststoffe umgesetzt werden; zudem mit geringem technisch- ökonomischen Aufwand.
Bezugszeichenliste
1
Sammelbehälter
2
Abwassersammler
3
aVorzerkleinerer
3
bNachzerkleinerer
4
erster Reaktor
5
erste Trennstufe
6
Methanreaktor
7
Gasableitung
8
Brauchwasser
9
Nachbehandlungsstufe
10
gereinigtes Wasser
11
zweiter Reaktor
12
Hydrolyse- bzw. Oxidationsmittel (chemische...)
13
zweite Trennstufe
14
Feststoffe
15
bakterienfreies Wasser
16
Gemisch
17
ungelöste Inhaltsstoffe
18
gelöste Versäuerungsprodukte
19
gelöste Inhaltsstoffe
20
dritte Trennstufe
21
Bakterienrückführung

Claims (7)

1. Verfahren zum Abbau organischer Abfälle mit Biogasgewinnung, bei dem feste organische Abfälle mit Abwässer gleicher Art oder Wasser vermischt (16) einer anaeroben Behandlung unterzogen werden, wobei das Gemisch (16) in einer ersten Behandlungsstufe (4) während einer kurzen Verweilzeit einer mikrobiellen Hydrolyse unterzogen wird, anschließend die gelösten Versäuerungsprodukte (18) einer Methanisierung zugeführt sowie die von letzteren (18) abgetrennten ungelösten Inhaltsstoffe (17) in einer nebengeordneten und zu der ersten Behandlungsstufe (4) rückgeschlossenen zweiten Behandlungsstufe (11) chemisch behandelt werden, wobei die in dieser zweiten Behandlungsstufe (11) aufgelösten Inhaltsstoffe (19) wieder der ersten Behandlungsstufe (4) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweiten Behandlungsstufe (11) vorgenommene chemische Hydrolyse mit Natronlauge durchgeführt wird, daß das Gemisch (16) einen Feststoffanteil von 5-10% aufweist und daß die in den zweiten Reaktor (11) gelangenden Inhaltsstoffe (17) eine Partikelgröße von 20-25 µm besitzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Methanisierung (6) dem Brauchwasser (8) noch enthaltene Bakterien entzogen und diese dem Behandlungsprozeß durch Einspeisung in den Methanreaktor (21) wieder zugeleitet werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch (16) vor dem Einbringen in die erste Behandlungsstufe (4) einen Zerkleinerer durchläuft, um eine Partikelgröße der enthaltenen Feststoffe von 20-25 µm zu erreichen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Behandlungsstufe (11) eine chemische Oxydation durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der zweiten Behandlung noch verbleibende restliche Feststoffe (14) von den gelösten Inhalts­ stoffen (19) abgetrennt und einer Verwertung zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Methanisierungsstufe (6) verlassende Brauchwasser (8) wahlweise einer aeroben Nach­ behandlung zur Einstellung eines CSB-Wertes und/oder einer biologischen Stickstoffreduktion unterzogen wird.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen Sammelbehälter (1) für organische Feststoffe, einen Abwassersammler (2) für organisch belastete Abwässer, den vorgenannten Anlagebaueinheiten (1 und 2) nacheinanderfolgend und jeweils miteinander verbunden einen ersten Reaktor (4), eine erste Trennstufe (5), einen Methanreaktor (6) und ausgehend von der ersten Trennstufe (5) nebengeordnet und zum ersten Reaktor (4) rückgeschlossen einen zweiten Reaktor (11) sowie Transportleitungen zur Verbindung der Anlagenbaueinheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Reaktor (4) ein Zerkleinerer (3a) vorgeschaltet und dem zweiten Reaktor (11) eine zweite Trennstufe (13) nachgeordnet ist und, daß dem Methanreaktor (6) eine dritte Trennstufe (20) und folgend eine wahlweise zuschaltbare Nachbehandlungsstufe (9) nachgeordnet sind, wobei von der dritten Trennstufe (20) eine Bakterienrückführung (21) zum Methanreaktor (6) vorgesehen ist.
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