DK161768B - Fremgangsmaade og apparatur til anaerob fermentering af fast, organisk affald i vand i to faser - Google Patents

Description

f i

DK 161768 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til anaerob fermentering af fast, organisk affald opblandet i en vandig opløsning i to faser, en hydrolyse-/surgøringsfase og en methanfermenteringsfase, og et apparatur til ud-5 førelse af denne fremgangsmåde.

Det er kendt at fermentere organisk affald anaerobt i to faser, nemlig i en første fase, hvori der sker hydrolyse og surgøring, og i en anden fase, hvori der sker methanfermentering. For eksempel er det fra 10 artiklen "Multiple Staged Methane Recovery from Solid Wastes", J. Environ. Sci. Health, A 11 (8&9), 525-548 (1976) af J.D. Keenan, kendt at behandle organisk affaldsmateriale som suspension på denne måde. Alt materiale overføres i dette tilfalde fra den første 15 fase til methanfermenteringsfasen.

Dette system giver fra alle sider en god adgang af væsken til overfladearealet af alle affaldspartiklerne og er især egnet til affald bestående af små partikler, såsom spildevand fra industri og husholdning, herunder 20 mindre mængder af proteiner, carbonhydrater og fedt.

Til bladaffald i form af større partikler, frugt- og grønsagsaffald og til græsser er denne fremgangsmåde mindre egnet, fordi sådanne materialer kun kan tilføres til apparaturet på stærkt neddelt form og i 25 relativt små mængder i forhold til den mængde vand, der skal til for at holde affaldet i suspension, eller de må sammen med de grovere partikler helt forblive udenfor surgøringsfasen og om nødvendigt først udsættes for en separat hydrolyse, idet methanfermenteringstrinnet, 30 når alt materiale overføres uselektivt fra den første ^fase til dette, ikke er egnet til en stor mængde fermenterbart affald under hensyntagen til de optimalt nødvendige opholdstider i henholdsvis hydrolyse-/surgørings-fasen og methanfermenteringsfasen og den mulige under-35 trykkelse af methanbakterier på grund af ikke hydrolyserede dele, såsom lignocelluloserester, som vil fylde methanfermenteringsreaktoren.

Fra den hollandske ansøgning 80.06567 er det v

DK 16176 8 B

2 kendt at nedbryde overvejende fast, organisk affald, ved at man opbevarer affaldet i det væsentlige under fixed-bed-betingelser i en reaktionsbeholder under percolation med væske og fører den opsamlede væske til en ydre re-5 aktor, hvor det fermenterede organiske materiale anaerobt omdannes til carbondioxid og methan, medens effluenten fra den øvre beholder igen sprøjtes over det fikserede affaldsleje i reaktionsbeholderen. Remanensen må fjernes fra reaktionsbeholderen. Imidlertid fandt man at ikke 10 alle slags fast, organisk affald blev behandlet godt på denne måde.

Ved det sidstnævnte system opstår der problemer med jævn percolation af vand gennem det faste materiale og med en tendens til tilstopning af lejet over væsentlige 15 dele af indholdet, omkring hvilket der. findes.foretrukne passager for vandet.

Fra britisk patentansøgning GR 2013170A er det kendt at fermentere dyregødning, især svinegødning, i to faser. Dyregødningen opsamles i en reaktor kombineret 20 med en sedimentationstank. I løbet af adskillige dage sker fermentering og bundfældning af den faste fraktion i denne tank. Supernatanten ledes til en anaerob fermenteringstank, og det sedimenterede slam fjernes til tørring eller spredes ud på jorden, Denne britiske 25 patentansøgning omhandler ikke behandlingen af frugtog grønsagsaffald, græs eller affald fra landbrugsprodukter, men er påtænkt til behandlingen af mere fortyndede dyregødninger, Endvidere er fremgangsmåden ifølge denne britiske patentansøgning ikke særlig 30 effektiv, idet kontakten mellem det faste affald og væske langt fra er optimal, hvilket resulterer i for lang opholdstid.

Det tilsigtes nu med opfindelsen at forbedre sådanne kendte systemer og især at tilpasse dem til 35 voluminøst affald, som har en naturlig tendens til tilstopning ved percolation. Dette affald indeholder i det mindste en stor del materiale, som hurtigt hydrolyseres, såsom frugt- og grønsagsaffald, græs eller andet affald af landbrugsmæssig oprindelse, og 3

DK 161768 B

temmelig fast,organisk affald, som f.eks. den organiske del af husholdningsaffald. Disse affaldstyper kan have et højt indhold af cellevæske og mere generelt, væske bundet af den biologiske struktur og/eller indesluttet 5 af biologiske membraner. Ved det i det følgende foreslåede system opnås en forbedret kapacitet og effektivitet af apparaturet.

Det er ved opfindelsen tilsigtet at afhjælpe manglerne ved den kendte teknik og dette sker ved en 10 fremgangsmåde som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav 1's kendetegnende del anførte.

Således opnås en hurtig adskillelse mellem endnu ikke tilstrækkeligt fermenterede, store affaldspartikler og såvel forbindelser, der er dannet ved fermentering og 15 opløst, som affaldets ikke fermenterbare forbindelser, f.eks. mineralkomponenter såsom sand og ler. Således anvendes det faktum, at de mindre partikler af det organiske affald omdannes meget hurtigere til opløselige forbindelser end de større partikler, på grund af deres 20 større overfladeareal i forhold til volumen, optimalt til at give den totale affaldsmængde en opholdstid i hydrolyse-/surgøringsreaktionsrummet, der er tilpasset til affaldspartiklernes størrelse.

Som et resultat af omfattende eksperimenter viste 25 sig, at reduktionen af organisk affald stimuleres stærkt ved den pågældende fjernelse af væske og fine faste partikler fra hydrolyse-,4.urgørirøsreaktionsrummet, således at den fjernede væske ikke kan hindre sur-gøringen. Hydrauliske opholdstider på 0,1-2 dage 30 har vist sig at være passende for gennemførelsen af fremgangsmåden,og opholdstider på 0,5-1,5 dage foretrækkes. I tilfælde af længere hydrauliske opholdstider vil hydrolyse-/surgøringshastigheden falde på grund af forøgelse af fedtsyrekoncentrationen.

s

DK 161768B

•f 4 / I løbet af et eksperiment forekom en forøgelse i askeindholdet fra 22% i udgangsmaterialet til 44% i de faste partikler, der blev fjernet fra fermenterings-reaktionsrarmet ved hjælp af sigten.

5 Omrøringen kan udføres på adskillige måder. Frem gangsmåden ifølge opfindelsen kan udføres med stærkt varierende væskeindhold i det. pågældende hydrolyse-/ surgøringsreakt ionsrum. Imidlertid foretrækkes det at anvende et væskeindhold, der gør det muligt at anvende 10 normale væskeomrørere. Ifølge en særlig udførelsesform af opfindelsen omfatter fremgangsmåden drift ved 'tørre" betingelser i dette hydrolyse-/surgøringsreaJctionsrum, og i dette tilfælde kommer sådanne væskeomrørere ikke på tale. Med udtrykket "tørre" betingelser, som anvendes 15 her i beskrivelsen, menes betingelser, under hvilke en fagmand ikke vil vælge en normal væske-omrører. Når fremgangsmåden f.eks. udføres med tomater, anvendes normale væskeomrørere, medens man i tilfælde af at den anvendes med groft sukkerroeaffald eller 20 gulerodsaffald må anvende andre former for omrørere, hvis der ikke tilsættes en betydelig mængde vandig opløsning. Omrøring kan i tilfælde af "tørre" betingelser f.eks. udføres ved, at affaldet ved hjælp af en anordning løftes fra den nedre del af reaktionsbeholderen 25 og i det mindste delvist recirkuleres til toppen af denne reaktionsbeholder og/eller ved brug af en blander eller andre metoder, der er egnede til omrøring af en sådan masse. Dette giver en „moderat'om-. ' røring, som endnu er tilstrækkelig til at bringe den 30 totale mængde affald i god kontakt med væsken/ og til at få hydrolysen og surgøringen til „at ske hurtigt for den "tørre" fremgangsmåde.

DK 1617 6 8 B

5

Effluenten fra methanfermenteringsfasen recirkuleres fortrinsvis mindst delvist på en sådan måde til reaktoren for den første fase (i tilfælde af "tørre" betingelser), at procentdelen af vandig opløsning, der 5 tilsættes til affaldet bibeholdes uden yderligere tilsætning af vand til reaktionsruinnet, bortset fra det, der er tilstede i det tilførte affald, når de foretrukne restbetingelser er opnået i reaktoren.

Sigteoverfladen til fjernelse af væske og 10 partikler mindre end x mm kan være anbragt over affaldet i reaktionsruinnet, nemlig efter frit valg inden-eller udenfor denne reaktor. Reaktionsrummets løfteanordning må desuden være konstrueret på en sådan måde, at den ikke afvander affaldet for meget, idet det løftes til 15 en niveau over affaldet i reaktionsrumnet. Således kan f.eks. en skrue- eller centrifugalpumpe anvendes.

Det vil være klart for fagfolk, at det også er afhængigt af tilstanden af det tilførte organiske affald, hvilken type anordning, der med succes kan 20 anvendes til tilførsel af affaldet tiT den første fases første reaktionsrum.

Det viste sig, at der ikke indtraf problemer med hensyn til percolationen af væsken gennem det faste organiske affald, når opfindelsen blev udført 25 med en sådan "tør" masse.

Fortrinsvis tilsættes vandig opløsning til det faste organiske affald i en sådan udstrækning, at massen i reaktionsrummet for den første fase er meget mere våd end ved den "tørre" fremgangsmåde, hvorfor der således kan 30 anvendes sædvanlige omrørere, egnede til om røring af væsker. Frisk vand og/eller mere hensigtsmæssigt en del af effluenten fra methanfermenterings-reaktionsrumnet kan anvendes ved tilsætning til det faste organiske affald. Spildevand kan imidlertid også an-35 vendes. Det er klart, at spildevandet når sådant tilsættes, skal være af organisk oprindelse og ikke indeholde stoffer, der virker inhiberende under methanfermenteringsfasen. Det faste organiske affald blandes fortrinsvis med den vandige opløsning inden det

DK 16176 8 B

6 ledes til hydro lys e-/:surgøringsreaktionsruramet. Den våde masse i den første reaktor kan opnås ved tilsætning af fra 0 til 150 volumen%, helst 25-100 volumen%, af en vandig opløsning til affaldet. Fortrinsvis recirkuleres 5 effluenten fra methanfermenteringsfasen i det mindste delvist til reaktionsrummet for den første fase på en sådan måde, at procentdelen af vandig opløsning, der tilsættes til affaldet, bibeholdes uden yderligere tilsætning af væske til reaktionsrummet, bortset fra det, der 10 er tilstede i det tilførte affald, når de foretrukne driftbetingelser er opfyldt i reaktionsrummet. I disse tilfælde kommer sædvanlige omrørere i betragtning til omrøring af massen. Den tilsigtede sigtning kan ske gennem åbningerne i en sigteoverflade, der danner 15 en del af reaktionsrummets væg. Fortrinsvis pumpes det "våde" affald dog. fra reaktionsrummet til en sigteanordning, f.eks. forsynet med en fast sigteoverflade. Selvfølgelig kan andre sigteanordninger, f.eks. en vibrerende sigte eller en tromlesigte, komme i betragtning. Alle slags 20 pumper, der er istand til at transportere den "våde" masse, kan anvendes, f.eks. kan en-centrifugalpumpe eller en peristaltisk slangepumpe anvendes.

Den samme transportanordning kan anvendes på samme tid til transport af materialet over en sigte-25 overflade til den påtænkte sigtning, til recirkulation af en_del af det affald, som ikke gik gennem sigte-overfladen, og til fjernelse af den ikke recirkulerede del af affaldet. Sigteoverf laden' kan . .. .

derfor anbringes over affaldet i reaktoren, nemlig 30 efter' frit valg inden i eller uden for reaktionsrummet.

Den første fase kan udføres i mere end et reaktiionsrum, hvorfor reaktionsrummene kan forbindes i serie eller parallelt med hensyn til affaldsstrømmen.

På grund af den ønskede konstruktion af samle-35 beholderen under sigteoverfladen kan det være ønskeligt, på grund af de faste bundfald deri, at skylle denne beholder periodisk eller kontinuerligt. Dette gøres ved recirkulation af væske, som skilles fra det 7

DK 161768 B

materiale, som er passeret gennem sigten, og/eller af væske fra methanfermenteringsreaktionsrurrmet. Ved den rette kontrol af forholdet mellem disse strømme og den totale mængde skyllevæske, og således af mængden af væske, der 5 forlader hydrolyse-/surg&ringsreaktionsrummet og føres til samlebeholderen t er den rette kontrol af væskestrømmen til me than fermenter ingsreaktionsrunmet også mulig. Hvis den første fase udføres i mere end et reaktionsrum i serieforbindelse/med hensyn til det faste materiale, er det 10 hensigtsmæssigt at forsyne hvert af disse reaktionsrum med en sådan sigte forsynet med en samlebeholder.

Et andet aspekt af opfindelsen er et apparatur til udførelse af fremgangsmåden beskrevet i det foregående. Et sådant apparatur er ejendommelig ved det i krav 15 17's kendetegnende del anførte.

Den valgte størrelse af åbningerne i sigten afhænger af affaldets fermenteringshastighed. Generelt bliver partiklerne mindre jo bedre affaldet nedbrydes, og en sigteoverflade med mindre åbninger inden for det oven-20 for angivende maskeområde kan anvendes.

Endvidere omfatter opfindelsen en række udførelsesformer og foretrukne udformninger af apparaturet, som vil blive beskrevet i det følgende.

Opfindelsen vil blive belyst i detaljer på basis 25 af de vedlagte figurer, der som et eksempel viser et strømningsskema ifølge opfindelsen og mulige udførelsesformer for en del af et apparatur til gennemførelse af den pågældende fremgangsmåde.

8

DK 161768 B

Fig. 1 viser et sådant strømningsskema og fig. 2 viser et lodret snit gennem en del af apparaturet til gennemførelse af den første fase af den tofasede fermentering, der refereres til i den detaljerede be-5 skrivelse.

I apparaturet i fig. 1 forudsættes det at hydrolyse og surgøring af det faste organiske materiale sker i to i serie eller parallelt ordnede reaktionsrum 1 og 2, som sammen danner rammen om fermenteringens 10 første fase, medens den anden fase, methanfermenteringen, udføres i methanfermenteringsrum 3 med ned-brydningsprodukterne, solubiliseret i den første fase.

Fast organisk materiale tilføres, om ønsket, med en afmålt mængde væske fra et tidligere trin og/ 15 eller med tilsat vand og/eller delvist med vand fra effluenten fra methanfermenteringsrummet, via til- . førselsledningen 4 til rummet 1. Hvis det organiske affald indeholder en stor mængde store blade eller lignende materiale, kan det neddeles ien neddelings-20 anordning 5. Som en neddelingsanordning kan man f.eks. anvende en hakkelsesskære eller en knuser. Det er klart at den maksimale partikelstørrelse af affaldet, der kan pumpes til rummet 1, hovedsagelig afhænger af, hvilken slags pumpe, der anvendes. Generelt er den 25 største tilladte partikelstørrelse mellem 1 og 5 cm.

En del af effluenten. fra methanreaktoren 3 recirkuleres også via ledningen 6 til rummet 1.

Det er indlysende, at tilførslen- af vandig opløsning til det faste affald kan ske i rummet 1 og/eller 30 inden affaldet ledes ind i dette rum, f.eks. i neddelingsanordningen 5.

I de tilfælde det organiske affald opnås chargevist, kan det faste organiske affald neddeles chargevist og transporteres til en udligningsbeholder, 35 hvorfra det kontinuerligt tilføres til rummet 1.

De skematiske angivne omrøringsanordninger 7 i hver af rummene 1 og 2 kan tilvejebringe omrøringen af det faste materiale i disse rum.

9

DK 161768 B

Hver af reakt ionsrummene 1 og 2 har en sigte™ overflade 8, som adskiller reaktorrummet fra et samle-rum 9, hvori/ kun væske og mindre faste partikler kan trænge ind. Sigteoverfladerne 8 har en mindste 5 lineær‘Størrelse af sigteåbningerne (f.eks. vidden af sigtespalten) eller diamenter af åbningerne på 1 mm. Det er klart at sigteanordningen også kan anbringes over eller tæt ved reaktorrummet 1, i hvilke tilfælde alle slags sigte-anordninger kan anvendes.

10 Ifølge en udførelsesform af opfindelsen kan en lukket reaktionsbeholder anvendes som reaktorrum 1 og 2, og i dette tilfælde må reaktionsbeholderne være forsynet med gasventilér til fjernelse af carbondioxid og mindre mængder methan, der er dannet under hydrolyse-/ 15 surgøringstrinnet. Lukkede reaktorer kan f.eks. anvendes til hindring af luftforurening og/eller afkøling af hydrolyse-/surgøringsreaktoren.

Væsken, der indeholder disse fine faste partikler, transporteres fra hvert samlérum 9 til en separator 20 10, som hovedsagelig adskiller de fine, faste partikler fra væsken. F.eks. kan et filter eller en sigte, såsom et vakuumtrumlefilter, en selvrensende statisk sigte, en hydrocyclon eller en kombination af disse anordninger anvendes. De fraskilte faste partikler kan 25 fjernes ved 11 som en tyk slam, under sådanne betingelser, at slammen kan fjernes ved hjælp af en pumpe, og hvis det stadig indeholder en temmelig stor mængde endnu ikke tilstrækkeligt fermenterede, faste, organiske partikler, kan det recirkuleres helt eller delvist 30 gennem en rørledning 12, der er indtegnet som en stiplet linie, til det tilsvarende reaktionsrum 1 eller 2. Den fjernede tykke slam kan afvandes og f.eks. anvendes som kompost.

Væsken, der er skilt frå i. separatoren 10, 35 fjernes gennem et udløb 13, En del af denne væske kan pumpes tilbage gennem rørledningen 14 ved hjælp af pumpen 15 til det tilsvarende samlérum 9. Den resterende væskemængde transporteres gennem rørledningen N« 10

DK 161768 B

16 og pumpen 17 til methanreaktoren 3, hvor den underkastes methanfermenteringen. Om ønsket kan en del af væsken, der transporteres gennem rørledningen 16, recirkuleres direkte via rørledningen 6 i stedet for 5 at den. ledes til methanfermenteringsreaktoren 3.

Recirkulationsrørledningen er ikke vist i fig. 1. Den gas, der udvikles i methanreaktoren fjernes gennem rørledningen 18, opsamles og anvendes f.eks. som brændstof eller brændsel.

10 Det vil være klart for enhver fagmand, at alle egnede methanfermenteringsreaktorer kan anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, såsom en UASB-reaktor, en fluidized-bed-reaktor, et anaerobt filter eller en stationær filmproces med nedadgående strømning.

15 Når der f.eks. vælges en methanfermenteringsreaktor, hvori der produceres overskydende slam, forsynes denne reaktor selvfølgelig med et udløb for denne overskydende slam.

To eller flere hydrolyse-/surgøringsreaktorer, 20 som er forbundet i serie, kan anvendes, hvis et hurtigt nedbrydende affald skal fermenteres. Alt affald transporteres først til reaktionsrum ' 1, medens den langsomt nedbrydelige del af affaldet transporteres til den næste reaktionsrum. Fordelen ved et sådant system er at 25 væskestrømmen således den hydrauliske opholdstid i disse reaktorer kan optimeres.

Affaldet behandlet i reaktionsruintet 1. overføres ved hjælp af en passende transportanordning 19 for reaktionsruinnet 1 til reaktionsrummet 1.

30 En variabel del af affaldet kan recirkuleres via en recirkulationsrørledning 20 til reaktionsrummet 1. Transportanordningerne 19 og rørledningen 20 kan være anbragt på en sådan måde (f.eks. delvist i reaktionsrummet 1), at de omrører af faldet i" reaktoren 35 helt i stedet for, eller som supplement til omrøreren 7.

Materialet fra reaktions rummet 2 kan fjernes på samme måde som affaldet fra reaktions-

DK 1617 6 8 B

11 rummet 1/ via transportanordningerne 19, der er forsynet med en regulerbar recirkulationsledning.

Hvis reaktionsrummet 2 er det sidste reaktionsrum, hvori det organiske affald i sig selv fermenteres, 5 kan transportanordningerne 19 for denne reaktor lede affaldet udenfor til et udløb 21. Idet dette affald stadig kan indeholde en temmelig stor fraktion af vand, kan det ledes over en sigte 22, f.eks. en selvrensende statisk sigte, hvorfra den fraskilte væske kan 10 transporteres gennem rørledningen 23 til fødestrømmen for separatoren 10, hørende til dette reaktionsrum.

Rørledningen 16 fra rummet 2 til methan-reaktoren 3 støder sammen med rørledningen 16 fra 15 rummet 1. Desuden kan man, hvis der ønskes yderligere surgøring, i stedet anvende et arrangement af rummene 1 og 2 forbundet i serie. Dette sker ved at forbinde udløbet 13 fra separatoren 10 for rummet 1 med en rørledning 16', som fører den 20 pågældende væske til rummet 2, og ikke via rørledningen 16 direkte til methanreaktoren 3.

Rørledningen 6 skal i det tilfælde kun - eller hovedsagelig lede effluenten fra mehtanreaktoren til rummet 1 og ikke eller kun i meget små mængder til 25 rummet 2, således at forbindelsen 6' mellem rørledningen 6 og rummet 2 kan undgås, eller den kan lukkes helt eller næsten helt.

Væsken, der er behandlet i methanreaktoren 3, fjernes herfra gennem rørledningen 24. En del af den 30 fjernes fra systemet gennem udløbet 25, og en anden del ledes gennem rørledningen 6 med en fælles regulerbar fordeling til rummene 1 og 2 ocr/eller til det faste organiske affald inden det føres til rummet 1. Hvis fremgangsmåden udføres med be-35 handling af en stor mængde spildevand, kan tilbageførslen af effluenten fra methanreaktoren 3 til rummene 1 og 2 enten helt undgås eller den kan ske i meget mindre udstrækning.

DK 161768B

12

De stiplede linier 26 angiver hvorledes væsken kan recirkuleres fra samlerunmene 9 til de tilsvarende reaktionsrum 1 eller 2 under regulering ved hjælp af en ventil, der efter ønske kan være åben eller 5 lukket, og om nødvendigt ved brug af en pumpe, hvis strømningen ikke sker naturligt i den ønskede udstrækning. Samlerurtmene 9 kan i stedet for.· eller foruden at blive skyllet med væske fraskilt ved 10, skylles med væske fra methanreaktoren 3, der kan tilføres til disse 10 reaktorer gennem afløbene 27 fra rørledningen 6.

Det er imidlertid også muligt overhovedet ikke at skylle disse samlerum, forudsat at de er konstrueret på passende måde, f.eks. med tilstrækkeligt skrå vægge og bund.

15 Som beskrevet kan fremgangsmåden ifølge op findelsen udføres med en temmelig tør masse i rummene 1 og 2 eller med en væsentlig mere våd masse.

Apparaturet ifølge fig. 2 viser et lodret snit 20 af en del af det beskrevne reaktionsrum 1.

En pumpe 34 nær ved eller i reaktoren 1 løfter affaldet op fra reaktionsrum 1 til en transportan-•ordning 38 - til horisontal transport, bestående af en snekke· i et lukket hus. Snekken kan være drevet af en elektromotor.

25 Huset har to åbninger 39 og 40 i bunden. Åbningen 39, hvis størrelse kan varieres ved hjælp af en glide-ventil 41, munder ud over reaktionsrum 1, medens-åbninen 40 udleder materiale til en rende, som fører til toppen af reaktionsrum 2 i*, fig. 1. På denne måde kan 30 en afpasset del af affaldet, behandlet i reaktionsrum 1, recirkuleres ved hjælp af transportanordningen 38 til 'ruinnet 1, medens resten overføres ved hjælp af denne transportanordning til rummet 2. I tilfælde af ved- f varende åben glideventil 41 returneres alt affald 35 indeholdende partikler større end x mm gennem åbningen 39 til den tilsvarende reaktionsrum.

Rummet 2 kan være udstyret med lignende transportanordninger, som er i stand til at løfte af- 13

DK 161768 B

faldet, for at gøre det muligt at føre affaldet tilbage til rummet 2 i en kontrolerbar mængde gennem en åbning, som 39. Affaldet kan desuden ved hjælp af transportanordningerne ledes fra rummet 2 gennem 5 en åbning, som 40, medens det afvandes på en sigte 22 (fig. 1) som beskrevet for fig. 1.

Inden affaldet ved hjælp af den horisontale transportanordning 38 når åbningerne 39 og 40 i bunden af huset, transporteres materialet over en 10 sigteoverflade 42, med åbninger mellem 0,25-1,5 mm som beskrevet. Denne sigteoverflade overtager funktionen af sigteoverfladen 8 i fig. 1. Sigteoverfladen 42 er med en glat overgang forbundet med bunden af huset for transportanordningen 38. Den kan være halvcirkulær 15 eller helcirkulær, i det sidste tilfælde kan den om ønsket roteres om sin akse i modsat retning af snekken 38 til opnåelse af en automatisk rensning. Et sigte-samlerum 43 med skrå vægge og et udløb 44 i bunden er anbragt under denne sigteoverflade. Et sådant 20 samlerum vil sædvanligvis af sig selv tømmes tilstrækkeligt til separationsanordningen 10 i fig. 1, men om ønsket kan der også her skylles med væske, skilt fra i denne anordning 10 (rørledning 14 i fig. 1) og/ eller med væske, der stammer fra methanfermenterings-25 rummet 3 (rørledningerne 6 og 27 i fig. 1) (inløb 45),

Eksempel 1

En blanding af forskelligt grønsagsaffald blev 30 fermenteret i et apparatur i overensstemmelse med strømningsskemaet, der er vist skematisk i fig. 3. Surgørings-/hydrolvserummet 1 var lukket for oven og gasproduktionen i denne reaktor kunne måles via et udløb (ikke tegnet). Grønsagsaffaldet bestod 35 bl.a. hovedsagelig af agurk, salat, endiviesalat, selleri, gulerødder, rødbeder, kål og tomater. Det organiske affald stammede fra en grønsagsauktion.

De givne resultater er gennemsnit for fem på hinanden 14

DK 161768 B

følgende dage. I løbet af disse fem dage fermenteredes 3 29.290 kg organisk affald svarende til 30 m væske- 3 volumen eller 60 m totalvolumen. Affaldet blev i methanfermenteringsrummet (fig. 3) omdannet til 5 505 m gas bestående af 80% methan, der kunne an vendes som brændsel eller brændstof. Som methan-fermenteringsreaktor blev anvendt en UASB-reaktor.

3

Den totale mængde effluent var 30 m vandig væske, som blev ledet bort via udløbet 25. Den resterende mængde 10 faste stof, med en partikelstørrelse mindre end 0,5 mm, 3 havde et volumen på 0,5 m og blev fjernet via arørledningen 11. Efter tørring i en filterpresse ville dette materiale være egnet som kompost.

Strømmene gennem systemet i løbet, af de! .

15 nævnte fem dage var som følger. Via føderøret 4 til- 3 førtes 12 m totalvolumen/dag af affald til reaktionsrum 51. Rummet 51 er forsynet med en skæreblander 52 og en disintegrationspumpe 50. Samtidig tilførtes 5 m /dag vandig væske, der stammede fra methan-20 fermenteringsrummet 3 og separatoren 10, til rummet 51. Pumpen 53 transporterede blandingen fra rummet 51 til surgøringsbeholderen 1.

Bortset fra den.recirkulerede masse fra sigtanordningen 3 55, der ledes via rørledningen 54 (2,2 m /h), ledes 25 en del af de fraskilte partikler fra separatoren 10 3 via rørledningen 12 (0,1 m /dag), en del af effluenten fra methanfermenteringen og en del af væsken 3 fra separatoren 10 (3,3 m /h) via rørledningen 6 til rummet 1. En anordning som vist i fig. 2 an-30 vendes til sigtning/recirkulation af massen, der 3 pumpes ved hjælp af pumpen 57 (6,2 m /h). Som separator 10 anvendes en selvrensende statisk sigte. Væsken 3 (4,0 m /h), der forlader separatoren, pumpes delvist 3 (2,9 m /h) ved hjælp af pumpen 17 til methan-35 fermenteringsreaktoren og recirkuleres delvist 3 (1,1 m /h) via rørledningerne 57 og 6 til reaktoren 51 og til hydrolyse-/surgøringsrummet 1.

I methanfermenterinosreaktoren omdannes væsken, der 3 15

DK 161768 B

tilføres (2,9 m /h), til effluent, der recirkuleres 3 (2,65m /h) via rørledning 6, effluent, der fjernes 3 fra dette system (0,25 m /h) via rørledning 25, 3 gas, der anvendes som brændsel eller brændstof (101 m / 5 dag) via rørledning 18, og kun små mængder overskydende effluent.

I dette eksempel blev hydrolyse/surgørings-reaktoren fødet med 9,5 kg tørstof/m dag.

COD-værdier blev bestemt for såvel opløst og 10 suspenderet fast stof sammen (mix) som for opløst fast stof alene efter centrifugering (een). For effluenten, der forlod methanfermenteringsreaktoren via rørledningen 25, måltes følgende værdier: CODmix = 2003 mg/1 15 CODcen = 330 mg/1

For effluenten, der forlod hydrolyse/surgørings-reaktoren via pumpen 57: CODmix = 7031 mg/1 CODcen = 3457 mg/1 20

Eksempel 2

Der anvendtes samme apparatur som i eksempel 1.

I dette tilfælde fermenteredes roeaffald, dvs. enderne af de nedre dele af roerne og de resterende dele af 25 blade fra sukkerroer. Resultaterne viser de gennemsnitlige værdier for en periode på 22 dage.

3 3

Ca. 5 m totalvolumen/dag (3 m væskevolumen/ dag), svarende til 3209 kg/dag og 401 kg tørstof/dag af roeaffald blev tilført ved fremgangsmåden. Fra 30 hydrolyse-/surgøringsreaktoren blev 92 m /dag pumpet 3 ved hjælp af pumpen 57. Af dette blev 60 m /dag tilført til methanfermenteringsreaktoren, medens det resterende blev recirkuleret via sigteanordningen 55, separatoren 10 eller rørledningen 57. Af effluenten 3 35 fra methanfermenteringsreaktoren blev ca. 3 m /dag 3 fjernet via rørledningen 25, medens 57 m /dag blev recirkuleret. Gasproduktionen i hydrolyse-/surgørings- 3 reaktoren var 10 m /dag, hovedsagelig bestående af

DK 161768 B

16 carbondioxid og kun ca. 20% methan. Gasproduktionen i 3 methanfermenteringsreaktoren var 99 m /dag (79% inethan og 21% carbondioxid). Strømningshastigheden for remanensen, der blev ledet bort via rørledningen 11, var 383 kg/dag, indeholdende 15% tørstof.

5 For effluenten, der forlod fermenterings reaktoren via rørledningen 25,. måltes de følgende værdier: CODmix = 2737 mg/1 CODcen = 490 mg/1 10 Kjeldahl-Nmix = 273 mg/1 Kjeldahl-Ncen = 59 mg/1 NH^-Nmix =79 mg/1

For effluenten, der forlod hydrolyse/surgørings-reaktoren via pumpen 57: 15 CODmix = 6102 mg/1 CODcen = 3667 mg/1 Kjeldahl-Mnix = 273 mg/1 Kjeldahl-Ncen = 33 mg/1 NH^-Nmix = 51 mg/1 20 Den totale omdannelse på tørstofbasis er 87,4%, den totale omdannelse på vægtbasis er 89,5%.

Claims (23)

1. Fremgangsmåde til anaerob fermentering af fast, organisk affald opblandet i en vandig opløsning i to faser, en hydrolyse-/surgøringsfase og en methanfer-menteringsfase, kendetegnet ved, at det faste 5 organiske affald inføres i et reaktionsrum i den første fase, idet mindst 80 vol-% af affaldet har en partikelstørrelse større end x mm, hvor x er mellem 0,25 og 1,5 afhængigt af det tilførte, faste affald, og at affaldet i reaktionsrummet kontinuerligt eller periodisk omrøres 10 og sigtes til fjernelse af partikler mindre end x mm med væske, hvorefter disse partikler skilles fra væsken, hvoraf mindst hovedparten tilføres til methanfermenteringsrummet, medens de fraskilte partikler recirkuleres til reaktionsrummet for den første fase og/eller føres 15 bort.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det faste organiske affald, der skal behandles, tilføres kontinuerligt til reaktionsrummet i den første fase.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1-2, kendeteg net ved, at affaldet, der skal fermenteres, transporteres gennem mindst et reaktionsrum til hel eller delvis gennemførelse af den første fase, og hvis der anvendes mere end ét reaktionsrum, føres affaldet successivt gen-25 nem disse reaktionsrum.

4. Fremgangsmåde ifølge kravene 1-3, kendetegnet v ed, at der tilsættes vandig væske til reaktionsrummet for den første fase.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendeteg 30 net ved, at det faste, organiske affald i det mindste blandes med en del af den vandige væske, inden det tilføres til den første fase.

6. Fremgangsmåde ifølge kravene 4 og 5, k e n -detegnet ved, at den vandige væske helt eller 35 delvist stammer fra effluenten fra methanfermenterings-fasen. DK 161768B

7. Fremgangsmåde ifølge kravene 4 og 5, kendetegnet ved, at den vandige opløsning helt eller delvist er spildevand af organisk oprindelse, der ikke indeholder stoffer, der virker inhiberende un- 5 der methanfermenteringsfasen.

8. Fremgangsmåde ifølge kravene 1-5, kendetegnet ved, at partikler mindre end x mm, der er skilt fra væsken, i det mindste delvist recirkuleres til reaktionsrummet for den første fase.

9. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kendetegnet ved, at det i hvert fald for det første reaktionsrum for den første fase gælder, at mængden af tilsat vandig opløsning, til dette rum, udgør 0-150 volumen% af affaldsmængden.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendeteg net ved, at volumenet af tilsat vandig opløsning til denne reaktor er 25-100% af volumenet af affaldet.

11. Fremgangsmåde ifølge kravene 9 og 10, kendetegnet ved, at effluenten fra methanfermente- 20 ringsfasen recirkuleres i hvert fald delvist på en sådan måde, at hvis denhe effluent tilføres til'x'eaktionsrum-met for den første fase,holdes indholdet af organisk affald konstant i reaktionsrummet, idet indføringen af effluenten til dette reaktionsrum opretholder affalds- 25 niveauet på et konstant volumen.

12. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kendetegnet ved, at sigtningen af affaldet sker på en sigteflade, der hovedsagelig er anbragt over affaldet i reaktionsrummet, idet 30 affald med partikelstørrelse over x genindføres i det første reaktionsrum og partikler mindre end x fjernes sammen med væske.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, k ende-tegnet ved, at man ved hjælp af en transport- 35 anordning fører affaldet hen over en sigteoverflade, og over en åbning, hvis størrelse kan varieres, og/eller DK 161768 B som periodisk kan lukkes, hvorved en på forhånd given del af eller alt affaldet, der transporteres ved hjælp af transportanordningen, kan recirkuleres til reaktionsrummet gennem denne åbning, afhængigt af åbningens stør-5 relse og/eller hvor længde den er åben, og samtidig fjerner den resterende del af affaldet.

14. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kendetegnet ved, at samlerummet for væsken, der skilles fra under sigtningen, peirodisk 10 eller kontinuerligt skylles med væske.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendetegnet ved, at denne skyllevæske er effluenten fra me-thanfermenteringsrummet.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kende- 15 tegnet ved, at skyllevæsken er den væske, der under fraskillelse af de små, faste partikler skilles fra det materiale, som har passeret sigteoverfladen.

17. Apparatur til udførelse af fremgangsmåden ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kende- 20 tegnet ved, at det omfatter et reaktionsrum (1) til udførelse af den første fase eller en del af den første fase af et tofaset fermenteringssystem for organisk affaldsmateriale, en sigte (55) med en sigteoverflade med åbninger med en lineær størrelse eller lignende 25 størrelse på 0,25-1,5 mm eller med tremmer med en afstand, der ikke er større end 0,25-1,5 mm, til fjernelse af væske, indeholdende mindre, faste partikler, til et samlerum (9), en separator (10) til fraskillelse af faste partikler fra denne væske og en anordning (7) til 30 omrøring af det faste materiale i denne første fases reaktionsrum, og et methanfermenteringsrum (3), hvortil i det væsentlig væsken, befriet for partikler, tilføres.

18. Apparatur ifølge krav 17, kendetegne t ved, at disse anordninger til omrøring af det 35 faste materiale omfatter en anordning (34,57), som DK 161768 B løfter materialet fra bunden af reaktionsrummet (1) for den første fase og i det mindste returnerer det delvist til reaktionsrummet ved et højere niveau.

19. Apparatur ifølge krav 18, kendeteg-5 net ved, at det omfatter en transportanordning (38), som driver det løftede materiale hen over en ledeflade, hvilken transportanordning fører materialet hen over en del af bunden af ledefladen, som omgiver transportanordningen i det mindste på undersiden, hvilken ledeflade 10 er forsynet med en åbning (39), gennem hvilken materialet falder tilbage i reaktionsrummet (1), hvilken åbning det er muligt at lukke og/eller at variere i størrelse, og hvilken transportanordning fører materialet ud over denne del af bunden af ledefladen til fjernelse af 15 materiale fra reaktionsrummet

20. Apparatur ifølge krav 17, kendetegnet ved, at det omfatter en anordning (34,57), som løfter materialet fra den nederste del af reaktionsrummet (1) for den første fase, og en transportanordning (38), 20 der driver det løftede materiale hen over en del af bunden af en ledeflade, som omgiver transportanordningen i det mindste på undersiden, forsynet med successivt en sigteoverflade (42) og en åbning (39) gennem hvilken materialet falder tilbage i reaktionsrummet (1), hvilken 25 åbning det er muligt at lukke og/eller at variere i størrelse, og hvilken transportanordning desuden fører ud over denne del af bunden til fjernelse af materiale fra reaktionsrummet.

21. Apparatur ifølge et vilkårligt af kravene 30 17-20, kendetegnet ved, at sigteoverfladen (42) danner den øvre side af et samlerum (43) for det materiale, der har passeret sigten, hvilken beholder er forsynet med et indløb (45) for skyllevæske. DK 161768 B

22. Apparatur ifølge krav 19, kendetegne t ved, at det har et andet behandlingsrum (2) for den faste fase til hvilket man fører materialet, der løftes op fra det pågældende reaktionsrum (1), efter 5 at det om ønsket er ført hen over sigteoverfladen (42) og åbningen (39).

23. Apparatur ifølge krav 22, kendetegnet ved, at det andet (2) og, hvis sådanne findes, de følgende behandlingsrum har transportanordninger 10 (34,57) til løftning af det faste materiale ud fra det/de pågældende reaktionsrum, delvise recirkulation af materialet til det andet eller de følgende reaktionsrum, transport af det hen over en sigteoverflade (42) og fjernelse fra det pågældende reaktionsrum. 15