NL8001997A

NL8001997A - Werkwijze voor het anaeroob composteren van vast organisch afvalmateriaal.

Info

Publication number: NL8001997A
Application number: NL8001997A
Authority: NL
Original assignee: Inst Voor Bewaring
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1981-11-02
Also published as: JPH02998B2; JPS5710394A

Description

N. * --J

-1-

Werkwijze voor het anaëroob composteren van vast organisch afvalmateriaal.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het anaëroob composteren van vast organisch afvalmateriaal van plantaardige en/of dierlijke herkomst.

Volgens de "Winkler Prins Technische Encyclopedie" (1) blz. 119 5 (1975) is een reeds lang toegepaste methode voor het composteren van dergelijk vast organisch afvalmateriaal, de aërobe compostering.

Het composteringsproces bestaat daaruit, dat de gemakkelijk aantastbare organische verbindingen door microbiële werking onder aërobe omstandigheden worden afgebroken. De meest toegepaste wijze waarop het composte-10 ringsproces plaatsvindt, is de openluchtmethode, waarbij het afval op hopen wordt gezet. Deze hopen worden tijdens het proces bevochtigd en enkele malen omgezet met behulp van een laadschop of een grijperkraan.

Voor deze werkwijze is veel arbeid, tijd en ruimte nodig, hetgeen aanzienlijke kosten met zich meebrengt. Andere nadelen zjjn, dat enerzijds 15 waardevol organisch materiaal bij de aërobe compostering voor een deel wordt omgezet in waardeloos koolstofdioxide en water en anderzijds verontreiniging van het grondwater plaatsvindt.

Volgens '^O" Tijdschrift voor watervoorziening en afvalwaterbehandeling (22) 531 (1977) kunnen laag viskeuze en weinig droge stof 20 bevattende waterrijke suspensies en oplossingen, van organische afval- materialen en anorganische zouten, anaëroob vergist worden. Daarbij wordt . in een voortrap, in een open vijver, onder invloed van facultatief anaërobe bacteriën, onder niet strikt anaërobe omstandigheden, een deel van de aanwezige polysacchariden (onder andere cellulose) gehydroliseerd tot 25 oplosbare monomeren, die aansluitend in vetzuren worden omgezet. Vervolgens wordt in een reaktor, onder strikt anaërobe omstandigheden, uit de vetzuren methaan gevormd. Een dergelijke werkwijze kan niet toegepast worden voor de compostering van vast organisch afvalmateriaal.

Een verbetering van deze anaërobe vergisting van laag viskeuze, 30 weinig droge stof bevattende waterrijke suspensies en oplossingen kan volgens "HgO" (10), 296 (1977) bereikt worden door de voortrap in een tank onder strikt anaërobe omstandigheden uit te voeren, maar ook dan is die werkwijze nog niet geschikt voor het composteren van vast organisch afvalmateriaal.

35 Bij deze 2 uitvoeringsvormen van de anaërobe vergisting van laag viskeuze, weinig droge stof bevattende waterrijke suspensies en oplossingen van organisch materiaal wordt een, b# voorkeur korrelvormig, 800 1 9 97 \ * -2- bacterierijk slib van het effluent en het gas gescheiden.

Wanneer men in tegenstelling tot laag viskeuze, weinig droge stof bevattende waterrijke suspensies of oplossingen van organisch materiaal, uit vast organisch afvalmateriaal, in één trap methaan wil vormen dan is 5 de reactiesnelheid zeer gering. De oorzaak daarvan is dat snel een zo hoge zuurtegraad bereikt wordt dat het milieu zowel voor de zuurvormende als voor de methaanvormende microorganen sterk groeiremmend werkt. Daardoor vindt geen verdergaande zuurvorming, noch methaanvorming, doch wel stankontwikkeling (h^S, andere zwavelverbindingen en NHj) plaats (zie 10 Journal of the environmental engineering division, juni 1978, blz. 415-422).

Het verloop van het percentage opgeloste CZV en van de zuurvorming met de tijd bij een dergelijke omzetting wordt in fig. 1 grafisch aangegeven, waarbij de stippellijn het gehalte aan opgelost vetzuur-CZV aangeeft.

15 Uit deze fig. blijkt dat in zo'n geval reeds na 3 dagen voor verzuren uit een geent mengsel van stro + bietenpulp + gedroogde koemest meer dan 25 % van de maximaal oplosbare CZV is opgelost. Het CZV bestaat dan voor 14 % uit vetzuur-CZV. Na 30 dagen blijkt dit te zijn toegenomen tot ongeveer 25 %. Methaangas wordt hierbij niet gevormd.

20 Er is getracht ook de anaërobe fermentering van vast organisch _ afvalmateriaal volgens de bovenbeschreven methodes voor laag viskeuze, weinig droge stof bevattende suspensies of oplossingen van organisch materiaal, uit te voeren, door het droge materiaal eerst te malen, dan in water te suspenderen, en aansluitend anaëroob te laten vergisten. Het 25 is echter gebleken, dat het droge stof gehalte Van een dergelijke suspensie niet hoger kan zijn dan ongeveer 5 gew.%.

Voorts wordt in de publicatie PB-258499 van het US Department of Commerce van augustus 1976, blz. 30 e.v., op blz. 36 een werkwijze beschreven waarbij voor het verkrijgen van een dispersie met 12 gew.% vaste stof 30 het effluent wordt gebruikt om uit het vaste afval de dispersie te maken.

Bezwaren van deze werkwijzen zijn, dat energie verbruikt moet worden om de vaste stof te malen, terwijl de geringe concentratie van de suspensies de toepassing van zeer grote reaktoren nodig maakt.

Gevonden werd, dat de compostering van vaste organische afval-35 materialen onder toepassing van een anaëroob composteringsproces zonder verbruik van energie voor het vermalen van de vaste materialen en met korte verblijftijden in reaktoren kan worden uitgevoerd, door het vaste organische afvalmateriaal in ten minste één reaktor onder strikt anaërobe omstandigheden af te breken, de daarbij gevormde in water oplosbare 800 1 9 97

·* _J

-3- vetzuren met andere oplosbare organische en anorganische stoffen door uitspoelen met water verregaand te verwijderen en de daarbij gevormde waterrijke oplossing naar ten minste één hulpreaktor te leiden, waarin het organisch materiaal op op zichzelf bekende wijze onder strikt anaërobe 5 omstandigheden worden omgezet in een mengsel van kooldioxide en methaan, en de gevormde compost af te voeren.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt door het uitspoelen met water de concentratie aan remmende stoffen in de reaktor verlaagd en de pH verlaging vermeden. Daardoor wordt voorkomen dat de groei van de 10 microbiële flora door een te hoge concentratie aan remmende stoffen of te lage pH van het milieu, geremd wordt.

Hoewel het uitspoelen met vers toegevoerd water kan plaatsvinden, verdient het toch de voorkeur het effluent van de reaktor na omzetting van de daarin aanwezige vetzuren in de hulpreaktor, met de in het efflu-15 ent aanwezige zouten, door recirculatie weer als uitspoelvloeistof in de reaktor te brengen.

De opgemelde anaërobe fermentaties kunnen zowel in het mesofiele temperatuurbereik (5 tot 45°C) als in het thermofiele temperatuurbereik (25 tot 70°C) worden uitgevoerd.

20 Als voorbeelden van te verwerken vast organisch materiaal worden genoemd huisvuil, stro en plantaardige afvallen.

Het is gebleken dat in geval men semi-stagnerend te werk gaat, dat wil zeggen dat de vloeistof van de reaktor per etmaal éénmaal afgetapt en ververst wordt, een CZV-oplossingskromme als bijvoorbeeld in 25 fig. 2 is aangegeven, wordt verkregen. In dit geval bestaat de opgeloste CZV na 2 dagen voor ongeveer 30 % uit vetzuur-CZV en na 7 dagen uit ongeveer 35 % vetzuur-CZV.

Bij een continue doorspoeling verkrijgt men afhankelijk van de doorstroomsnelheid een CZV-verloop in het effluent van de reaktor met de tijd 30 als in fig. 3 is aangegeven.

Daarbij is effluent van de hulpreaktor als doorspoelmiddel voor de reaktor toegepast.

Na 10 dagen blijkt derhalve nog maar weinig CZV uit de reaktor opgelost te worden en uit de stippellijn die het vetzuur-CZV gehalte aan-35 geeft, blijkt dat deze oplosbare CZV byna geheel uit vetzuren bestaat.

De gasproduktie by een dergelijke omzetting in het thermofiele temperatuurbereik is in fig. 4 aangegeven. De volgetrokken lyn stelt de gasvorming in de reaktor voor. Dit gas bestaat de eerste 15 dagen in hoofdzaak uit C0£ en gaat daarna over in een mengsel van kooldioxide en 800 1 9 97 ** -4- methaan, waarvan het methaan ongeveer 50 gew.% uitmaakt. De stippellijn geeft de methaanvorming aan.

Na 20 dagen is ongeveer 50 % van het fermenteerbare vaste organische materiaal afgebroken en als oplossing afgevoerd.

5 Bij de praktische uitvoering van de werkwijze is het doelmatig dat per hulpreaktor meer dan één reaktor aanwezig is. Deze wijze van werken maakt het mogelijk een gelijkmatig samengesteld influent aan de hulpreaktor toe te voeren, die daardoor optimaal werkt.

Ook kan het doorspoelen van een reaktor achterwege gelaten worden 10als om enigerlei reden de opgebouwde vetzuurconcentratie nog te laag is om een zinvolle toevoer aan de hulpreaktor te vormen. Anderzijds kunnen de omstandigheden in een reaktor zo gunstig worden, dat deze als reaktor en hulpreaktor gaat werken en een wezenlijke bedrage aan de methaanproduk-tie oplevert. In dat geval heeft het geen zin de reaktor met water of 15 effluent van de hulpreaktor door te spoelen.

Het behoeft nauwelijks toelichting dat in een dergelijke combinatie van reaktoren en hulpreaktoren de reaktoren ladingsgewijze werken en de hulpreaktoren continu werken. De hulpreaktor werkt in het systeem volgens de uitvinding sneller dan bij de normale toepassing van een up-flow reak-20 tor, omdat het effluent uit de reaktor, anders dan het facultatief anaëroob verzuurd materiaal van de bekende werkwijze voor laag viskeuze, weinig droge stof bevattende dispersies, geen zwevende delen van langzaam verteerbaar materiaal bevat.

Het compost materiaal uit de reaktor heeft een zodanige C : N 25 verhouding dat het nagenoeg reukloos is en bevat alle zouten die in het vast, organisch uitgangsmateriaal aanwezig waren.

800 1 9 97

Claims

1. Werkwijze voor het anaëroob composteren van vast organisch afvalmateriaal, van plantaardige en/of dierlijke herkomst, met het kenmerk, dat men het vaste organische afvalmateriaal in ten minste één reaktor onder strikt anaërobe omstandigheden afbreekt, de 5 daarbij gevormde, in water oplosbare vetzuren met andere oplosbare organische en anorganische stoffen, door uitspoelen met water verregaand verwijdert en daarbij gevormde waterrijke oplossing naar ten minste één hulpreaktor leidt, waarin men het organisch materiaal op op zichzelf bekende wijze onder strikt anaërobe omstandigheden omzet in een mengsel 10 van kooldioxide en methaan, en de gevormde compost afvoert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men per hulpreaktor meer dan één reaktor toepast, welke met tussenpozen worden beladen en welke via de afsluitbare leidingen met de hulp-reaktoren zijn verbonden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat men effluent van ten minste één hulpreaktor gebruikt voor het doorspoelen van ten minste één eerste reaktor.

4·. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het uitspoelen achterwege laat zodra de methaanvorming in de 20 reaktor zelfstandig kan plaatsvinden. 800 1 9 97