WO2004083125A2

WO2004083125A2 - Verfahren und hybridreaktor zur restmüllaufbereitung

Info

Publication number: WO2004083125A2
Application number: PCT/DE2004/000546
Authority: WO
Inventors: Christian Widmer; Martin Schmied; Thomas Engelhard
Original assignee: Iska Gmbh
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2004-09-30
Also published as: CA2519384A1; AU2004222180A1; US20060180547A1; EP1603839A2; WO2004083125A3

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum mechanischen und biologischen Aufbereiten von Abfallstoffen, insbesondere Restmüll, wobei eine physikalisch chemische Aufbereitung (PCA) zur Entstickung eines von organischen Bestandteilen befreiten Prozesswassers vorgesehen ist, sowie ein Hybridreaktor mit einem Festbett, einer Schlammaustrags einrichtung und einer Einrichtung zur Zerstörung einer Schwimmdecke.

Description

Beschreibung Verfahren und Hvbridreaktor zur Restmüllaufbereitunq

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Hybridreaktor zur Aufbereitung von Abfallstoffen, insbesondere Restmüll gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 21.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der PCT/EP02/09855 bekannt. Ein Problem bei diesem Abfallaufbereitungsverfahren ist die Behandlung des bei der biologischen Aufbereitung verwendeten Prozesswassers. - Dieses ist mit Organik beladen, die vor dem Einleiten in eine Kläranlage/Kanalisation beseitigt werden muss. Es ist angestrebt, das Prozesswasser im Kreislauf zu fahren, wobei die von Organik befreite Prozesswasserfraktion als Kreislaufwasser zur biologischen Aufbereitung zurückge- führt wird.

Es zeigte sich jedoch, dass sich bei den herkömmlichen Lösungen die für eine störungsfreie Durchführung des Prozesses und die für die gesetzlichen Auflagen erforder- liehen Minimalkonzentrationen an Organikbestandteilen im Prozesswasser nur mit erheblichem vorrichtungstechnischen Aufwand unterschreiten lassen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun- de, ein Verfahren und einen Hybridreaktor zur Aufbereitung von Abfallstoffen zu schaffen, bei dem die Aufbereitung des Prozesswassers gegenüber herkömmlichen Lösungen vereinfacht ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen

[File:AN \UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Hybridreaktor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 gelöst.

Demgemäß enthält das Verfahren einen Prozesswasser- aufbereitungsschritt bei dem eine Entstickung des von

Organik befreiten Prozesswassers erfolgt, so dass dieses entstickte Prozesswasser wieder dem Prozess oder einer weiteren Aufbereitung zuführbar ist.

Diese Entstickung erfolgt vorzugsweise in einer Strippereinrichtung mit einer Stripperkolonne, in die im Gegenstrom zum eingedüsten Prozesswasser Luft eingeblasen wird und der eine Katalysatorkolonne zu Umsetzung des Ammoniakgases in Stickstoff nachgeschaltet ist.

Eine andere Alternative sieht eine Strippereinrichtung mit einer Stripperkolonne vor, in die im Gegenstrom zum eingedüsten Prozesswasser Sattdampf eingedüst wird und der ein Kühler zum Kondensieren des austretenden Dampfgemisches nachgeschaltet ist.

Wahlweise können mehrere gleichartige oder unterschiedliche Strippereinrichtungen miteinander kombiniert werden.

Die Effektivität des Prozesses lässt sich weiter verbessern wenn vor den Strippereinrichtungen Lauge zugegeben wird. Durch diese Lauge wird der pH-Wert des Prozess- wassers angehoben und Ammoniakgas im Prozesswasser ge- löst.

Mit der erfindungsgemäßen Prozesswasseraufbereitung kann Trübwasser bzw. Austrittswasser aus einer Perkola- tion, einem Stofflöser (Pulper) oder einem anaeroben Prozess aufbereitet werden. Bisher mussten die Prozess- wasseraufbereitungsverfahren individuell an den Typ der

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen biologischen Aufbereitung des Abfallstoffes angepasst werden.

Der Anteil an Feststoffen im Prozesswasser lässt sich durch eine Ultrafiltration weiter verringern. Dieser Ultrafiltration kann eine Fällung von Chloriden, Phosphaten etc. zugeordnet sein.

Die biologische Prozesswasseraufbereitung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Hybridreaktors, der an seinem Boden eine Schlammaustragsvorrichtung und an seinem Kopf eine Einrichtung zur Zerstörung einer entstehenden Schwimmdecke hat.

Zur Entschwefelung des entstehenden Biogases kann in den Kopf des Reaktors Luft oder Sauerstoff eingedüst werden.

Zur Verbesserung des Stoffwechselprozesses kann der Hybridreaktor mit einer Gaseinpresseinrichtung versehen werden, über die das entstehende Schlammbett periodisch mit einem Druck beaufschlagt wird.

Bei bestimmten Prozessbedingungen ist es vorteilhaft, wenn ein Teil des Feststoffs durch eine Flotation abgetrennt wird.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das mit Organik beladene Prozesswasser vor der Aufbereitung im Hybridre- aktor einer Sandwäsche unterzogen wird.

Der Sandwäsche kann eine Sandabsatz- und Ausfällungseinrichtung nachgeschaltet sein, um den verbliebenen feinsten Sand abzufiltern und die Ausfällung von Salzen, Inertstoffen, usw. nicht in dem Hybridreaktor durchzuführen.

[File-ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Feststoffe, Schwimm- und Faserstoffe können in einer Siebstufe abgetrennt werden.

Die physikalisch chemische Aufbereitung (PCA) im An- schluss an die Aufbereitung des Prozesswassers im

Hybridreaktor kann eine Umkehrosmose zum Abscheiden von Trübwasser, Salzen etc. vom Prozesswasser enthalten.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein Grundschema eines Verfahrens zur aeroben Restmüllaufbereitung mit einer Perkolations- oder Pulper- anläge,

Figur 2 eine Feststoff- und Wasserbehandlung bei einer Perkolation oder einer Pulperung mit anschließenden Trennschritten,

Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer PCA-An- läge,

Figur 3.1 eine Hintereinanderschaltung von zwei Stripperkolonnen nach der ersten PCA-Abwasserbehandlung,

Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer PCA-An- lage, Figur 5 eine Kombination der Konzepte nach den Figuren 3 und 4,

Figur 6 eine Gesamtansicht eines Verfahrenschemas zu Restmüllaufbereitung mit einem Hybridreaktor,

Figur 7 einen Hybridreaktor mit vorgeschalteten Sand- absatz- und Füllungsreaktor,

Figur 8 eine Teilansicht eines VerfahrensSchemas zur anaeroben Restmüllaufbereitung mit einer Fermentationsanlage und

Figur 9 eine Variante des in Figur 2 dargestellten Verfahrens.

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Figur 1 zeigt ein Verfahrensschema für die aeroben Behandlung von belasteten Abfallstoffen, insbesondere mit einem Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von 50% bis 65%, wie z.B. Restmüll, Großküchenabfälle, Abfälle aus der Lebenmittelindustre, Gemüse und andere nachwachsende organische Abfallstoffe, Klär- und Gärschlamm und biologische Rückstände aus der Getränkeherstellung, bspw. Maischen.

Die organisch belasteten Stoffe 1 werden entweder über eine direkte Zuführung 2 oder über eine vorgeschaltete mechanische Aufbereitungsanlage 3 einer Perkolationsanlage 4 oder einer Pulperanlage 5 zugeführt.

Die mechanische Aufbereitung 3 weist die Arbeits- schritte Sieben, Sortieren und Zerkleinern auf, wobei der Siebschnitt 3.1 bei einer Korngröße von 50 mm bis 250 mm vorzugsweise einer Perkolationsanlage 4 und bei einer Korngröße > 250 mm vorzugsweise einer Pulperanlage 5 zugeführt wird. Bei einem Siebschnitt 3.1 mit einer maximalen Korngröße von etwa 50 mm wird dieser vorzugsweise einer Trockenfermentationsanlage 6 (Figur 8) zugeführt. Zum Ausscheiden von heizwertreichem und flächigem Material wie Folien, Kartons und Papier ist ein Siebüber- lauf 3.2 vorgesehen. Ebenso sind Einrichtungen 3.3 für Sieb- und Sortierschritte zur Ausschleusung von Störstoffen, wie z.B. Maschinenteile, Holzbalken, FE- und NE- Metalle, sowie Inertstoffen und Mineralien in verschiedenen Korngrößen vorgesehen. Die ausgeschiedenen Feststoffe werden je nach ihren Eigenschaften einer Weiterbehandlung

15 oder Verwertung unterzogen. So können bspw. die metallhaltigen Feststoffe an die stahlverarbeitenden Industrie und die holzartigen Feststoffe an die Papierindustrie zurückgeführt werden, sowie die Mineral- Stoffe oder Mineralien zur Ablagerung auf einer Deponie gelagert werden.

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Die Perkolationsanlage 4 kann eine Perkolationsanlage gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 196 48 731 AI sein, bei der organische Bestandteile einer Abfallfraktion in einem Perkolator ausgewaschen werden und der Rückstand nach einer Trocknung beispielsweise verbrannt wird. Des Weiteren ist eine Kastenperkolationsanlage, mit einem liegenden kastenförmigen oder zylindrischen^' Perkolator, wie z.B. in der WO 97/27158 gezeigt, sowie eine Siedeperkolationsanlage gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 101 42 906 AI verwendbar, gemäß der ein Perkolator im Siedebereich des Prozesswassers betrieben wird.

In dem Perkolator bzw. Behälter 4.5 ist ein drehbares mechanisches Rührwerk 4.1 zum Umwälzen und Vermischen eines Hauf erks angeordnet . In den Kopf des Behälters 4.5 wird Auswaschwasser 9.4 eingebracht, durch das die organischen Stoffe aus dem Haufwerk ausgewaschen werden und das dann als organisch hochbelastetes Austrittswasser 4.3 am Fuß des Behälters 4.5 abgezogen wird. Die Austritts- Öffnung ist zur Vermeidung vom Feststoffaustritt stromabwärts eines Siebbodens 4.2 angeordnet.

Die von der Organik befreiten Feststoffe 4.4 werden über eine Abzugseinrichtung dem Behälter 4.5 entnommen und Trennschritten (Figuren 2,9) mit einer Klassierpresse 10 sowie einer Sinkschwimmtrennung 14 zugeführt. Das Austrittswasser 4.3 wird direkt der Sinkschwimmtrennung 14 zugeführt.

Der mittlere TS-Gehalt im Behälter 4.5 wird durch die Menge des zugeführten Auswaschwassers 9.4 und des organisch hochbelasteten Austrittswassers 4.3, sowie der Verweilzeit bzw. Aufenthaltszeit im Behälter 4.5 bestimmt

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen und beträgt etwa 20 % bis 35 %. Die Aufenthaltszeit beträgt je nach Anlage 2h bis 50h.

Die alternativ einsetzbare Pulper- bzw. Stofflösean- läge 5 hat ein Pulpergefäß 5.5, in dem ein schnell laufendes Rührwerk 5.1. zum Entzerren der zugeführten organisch belasteten Stoffe 1 angeordnet ist. Die Organik in dem Haufwerk wird durch Verdünnung mit köpfseitig zugeführten Auswaschwasser 9.4 und durch Scherkräfte des Rührwerks 5.1. in Lösung gebracht.

Großflächige Leichtstoffe 5.3 werden über eine obenliegende mechanische Austrageinrichtung 5.2 zur Weiterbehandlung 15 ausgetragen. Die Austrageinrichtung 5.2 ist ähnlich einer Gabel aufgebaut und hier als Sieb dargestellt. Die gelöste Organik wird mit den Feststoffen 5.4 durch eine bodenseitige Abzugeinrichtung ausgetragen und der Klassierpresse 10 und somit der sich dieser anschließenden Sinkschwimmtrennung 14 zugeführt.

Der TS-Gehalt in dem Pulpergefäß 5.5 wird durch die Zuführung des Auswaschwassers 9.4 auf 5% bis 10% eingestellt. Der Stofflöse- und Trennvorgang beträgt in der Pulperanlage 5 etwa 1h bis 3h.

Die bei der Klassierpresse 10 und der Sinkschwimmtrennung 14 anfallenden Stoffströme 5.7 und 9.3 werden als Reststrom 5.7 der Weiterbehandlung 15 und die von den Feststoffen befreite organisch hochbeladene Flüssigkeit 9.3 einer erfindungsgemäßen Biogasanlage 9 (Figuren 1, 6, 7) zugeführt.

So können z.B. aus den Restströmen 5.7 FE- und NE-Metalle oder verwertbare Mineralstoffe und Mineralien zur Ablagerung auf Deponien gemäß bestimmten Ablagerungskriterien, z.B. Z2, gewonnen werden. Des Weiteren können

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen organikreiche Gemische zur biologischen Weiterbehandlung wie Kompostierung, bspw. bis zur Erreichung eines Gleichwertigkeitsnachweises bzw. von Ablagerungskriterien auf speziell eingerichteten Deponien, sowie Störstoffe zur Entsorung ausgefiltert werden.

Die mit Organik beladene Flüssigkeit 9.3 wird zum anaeroben Abbau einer Biogasanlage 9 (Figuren 1, 6, 7) zugeführt. Dort wird die Flüssigkeit 9.3 entfrächtet, indem der Organikanteil mittels Methanbakterien umgesetzt und zur Energieerzeugung über eine Gaserzeugungsleitung 7 einer Biogasverbrennung 8 zugeführt wird.

Das von der Organik entfrachtete Gärwasser verlässt die Biogasanlage 9 und wird als aufnahmefähiges Auswaschwasser 9.4 den Auswaschprozessen 4, 5 als Prozesswasser zugeführt .

Ein Teilstrom 9.6 des Auswaschwassers 9.4 wird einer Ultrafiltration 13, und/oder einem Dekanter und/oder einer Siebbandpresse oder einem mechenischem

Kantenspaltfilter, zugeführt. Ein dabei anfallendes

Feststoff-Wassergemisch 16.1 wird als Presskuchen 16.2 der Weiterbehandlung 15 zugeführt und kann teilweise als Impfschlämm 16.3 der mit Organik beladenen Flüssigkeit

9.3 aus der Sinkschwimmtrennung 14 beigemischt werden.

Bei der Ultrafiltration 13 anfallendes Presswasser 16 wird einer erfindungsgemäßen physikalisch chemischen

Aufbereitungsanlage (PCA-Anlage) 21, 22, 23, 24 zur Entstickung zugeführt.

Das Presswasser 16 wird in der PCA-Anlage 21, 22, 23, 24 vom Stickstoff befreit. Dabei fallen Stoffströme an, die entweder als salzfreies Wasser bzw. Permeat 23.5 der mit Organik beladenen Flüssigkeit 9.3 oder als gereinigtes salzfreies Betriebswasser 23.6 der Sinkschwimmtren-

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen nung 14 zugeführt werden. Andere anfallende Stoffströme, beispielsweise Ammoniakwasserkonzentrat 24.2 werden gespeichert und z.B. zur Entstickung von Großfeuerungsan- lagen wie thermische Kraftwerke und Müllverbrennungsanla- gen verwendet. Anfallende Feststoffe 23.3 werden der Weiterbehandlung 15 zugeführt. Die nach der PCA vorliegende, mit Stickstoff beladene Abluft 22.13 und gereinigter Wasserdampf 24.5 werden an die Umgebung abgeben. Eine Ausführliche Erklärung der erfindungsgemäßen Entstickung mit vorgeschalteter Ultrafiltration 13 erfolgt unter den Figuren 3 , 3.1, 4 und 5.

Figur 2 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf bei einer Perkolations- oder einer Pulperanlage 4, 5 mit den nachgeschalteten Trennschritten 10, 14 aus Figur 1.

Grundsätzlich ist der Verlauf der Feststoffströme 4.4, 5.4 nach der Perkolationsanlage 4 und der Pulperanlage 5 gleich. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass der Perkolationsanlage 4 die Sinkschwimmtrennung 14 nicht nachgeschaltet sein muss, um den Stoffström 4.3 der Biogasanlage 9 zuzuführen, wohingegen bei der Pulperanlage 5 die Sinkschwimmtrennung 14 notwendig ist, um die Pulpe (Feststoff) aus dem Stoffström 5.4 herauszufiltern. Im Folgenden ist jedoch zur Vereinfachung bei beiden Verfahren die Sinkschwimmtrennung 14 zwischengeschaltet.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei der Pulperanlage 5 kein Austrittswasser 4.3 anfällt, das der Sinkschwimmtrennung 14 zugeführt wird, sondern statt dessen Leichtstoffe 5.3 entstehen, die der Weiterbehandlung 15 zugeführt werden.

Nach der Perkolation im Perkolator 4 wird der perko- lierte Feststoff 4.4 der Klassierpresse 10 und das Austrittswasser 4.3 der kombinierten Flotations- bzw. Sink-

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Schwimmtrennung 14 zugeführt. In der Klassierpresse 10 wird der Presskuchen 12 von dem Abwasser 10.1. abgetrennt und der Weiterbehandlung 15 zugeführt.

Bei dem Pulperverfahren 4 werden die Leichtstoffe 5.3 der Weiterbehandlung 15 und die Feststoffe 5.5 ebenfalls der Klassierpresse 10 zugeführt.

Das von groben Feststoffen befreite Abwasser 10.1 der Klassierpresse 10 wird einem Mischer 14.1.5 zugeführt, in dem dieses mittels eines Gebläses 14.1.4 mit Luft vermischt und anschließend mit leichtem Überdruck über eine bodenseitige Einblaseinrichtung 14.1.6 in ein Trennbecken 14.1 der Sinkschwimmtrennung 14 eingeblasen wird. Durch das Anreichern des Abwassers 10.1 mit Luft und das Einblasen mit Überdruck wird gegenüber einer bekannten Druckentspannungsflotation die Trennfähigkeit und die Trenngeschwindigkeit maßgeblich erhöht.

Das mit Organik beladene Austrittswasser 4.3 des Perkolators 4 wird kopfseitig dem Trennbecken 14.1. zugeführt, wo es sich mit dem Abwasser 10.1 vermischt und sich aus diesem Wassergemisch Schwimmstoffe 14.1.1 und Sinkstoffe 14.1.2 abtrennen.

Die Schwimmstoffe 14.1.1 schwimmen auf und bilden eine Schwimmstoffdecke. Durch eine obenliegende mechanische Einrichtung 14.1.3 werden die Schwimmstoffe 14.1.1 abgezogen und zur zusätzlichen Entwässerung über eine Förder- leitung 14.1.7 der Klassierpresse 10 zugeführt.

Die Sinkstoffe 14.1.2, wie z.B. Sand, Steine und Metallteile, sinken in dem Trennbecken 14.1 nach unten und werden durch eine Austrag- und Transporteinrichtung 14.1.8 abgezogen. Je nach Verwendungszweck werden sie über eine Förderleitung 14.1.9 einer Weiterbehandlung 15

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen zugeführt oder über eine Förderleitung 14.1.10 zu einer Waschstufe 14.2 zum Ausscheiden des Sandes bzw. der Inertstoffe geleitet.

In der Waschstufe 14.2. wird der Sand zur Verwendung als Baustoff, bspw. für den Straßenbau, nach der Ablagerungsverordnung Z2 durch Auswaschen von der Organik befreit. In einem vorteilhafterweise zylindrischen und stehenden Gefäß mit einem konischen Boden werden die Sinkstoffe bzw. das Sand-Flüssigkeitsgemisch 14.1.2 über die Förderleitung 14.1.10 kopfseitig in das Gefäß eingebracht und mittels des über eine Einbringeinrichtung 14.2.6 eingebrachten gereinigten Betriebswassers 23.6 der PCA-Anlage 21, 22, 23, 24 gewaschen. Um den Verbrauch des Betriebswassers 23.6 zu reduzieren, kann in dem Mischer 14.1.5 dem Betriebswasser 23.6 Luft über ein Gebläse 14.1.4 beigemischt werden. Die Luft und das Betriebswasser 23.6 können kontinuierlich oder diskontinuierlich, sowie getrennt voneinander in das Gefäß eingebracht werden.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein nicht dargestelltes vorzugsweise langsam laufendes Rührwerk in dem Gefäß zum Einbringen von Scherkräfte in das Sand-Flüssigkeitsgemisch verwenden wird, um so die Ablösung der Organik von dem Sand zu erleichtern.

Der Sand 14.2.2 sinkt in dem Gefäß nach unten und die organischen Bestandteile 14.2.1 schwimmen oben auf und werden als ein Organik-Betriebswassergemisch 14.2.3 ausgetragen. Der von der Organik befreite Sand 14.2.9 wird bodenseitig über eine Austrags- und Fördereinrichtung 14.2.8 ausgetragen und als Baustoff verwendet oder dem Presskuchen 12 zugeschlagen und der Weiterbehandlung 15 unterzogen.

[File:AN . UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Das organisch hochbelastete Abwasser 14.1.11 aus dem Trennbecken 14.1. wird zu einer Siebstufe 14.3. geführt.

In die Siebstufe 14.3 werden die beiden mit Organik belasteten Flüssigkeitsströme 14.1.11, 14.2.3 kopfseitig über eine Eintragsleitung 14.2.7 vermischt eingeleitet. Die Siebstufe 14.3 hat vorzugsweise ein innenbeschichtetes Trommel- oder Schwingsieb 14.3.1 mit einer Maschenweite von etwa 0,5 mm bis 1,5 mm, so dass die im Flüssig- keitsstrom 14.2.7 enthaltenen Fasern, Reststoffe und Kunststoffpartikel getrennt werden. Die dabei entstehende pastöse Masse 14.2.10 wird ausgetragen und über einem Fördermittel 14.2.4 und Förderleitungen 14.2.5, 14,2,6 der Klassierpresse 10 zum Entwässern zugeführt. Alterna- tiv kann die pastöse Masse 14.2.10 der Perkolationsanlage 4 über Förderleitungen 14.2.5 , 14.2.11 erneut zugeführt werden.

Die das Sieb 14.3.1 passierende und sich am Boden an- sammelnde organisch hoch belastete Flüssigkeit 9.3 der Sinkschwimmtrennung 14 wird gemäß Figur 1 der Biogasanlage 9 zugeführt, wobei das von der Organik entfrachtete Gärwasser der Biogasanlage 9 zum einen als aufnahmefähiges Auswaschwasser 9.4 der Perkolationsanlage 4 oder der Pulperanlage 5 erneut zugeführt wird und zum anderen als Teilstrom 9.6 die Ultrafiltration 13 und die PCA-Anlage 21, 22, 23, 2 durchläuft.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße PCA- Anlage im Detail. Das Presswasser 16 der Ultrafiltration 13 wird in einem Wärmetauscher 17 auf die notwendige Prozesstemperatur erwärmt. Dem erwärmten Presswasser 18 wird zur Anhebung des pH-Wertes eine Lauge 19 zugemischt, damit Ammoniak im Presswasser 18 in gelöster Form vor- liegt. Das Mischwasser 20 wird in einer Strippereinrichtung 22 zur Trennung von Ammoniumgas aus dem Wasser mit

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen einem Wirkungsgrad von etwa 90% mittels vorgewärmter Luft 22.2 behandelt.

Die Strippereinrichtung 22 hat eine Stripperkolonne 22.1, in die in einem obenliegenden Bereich das Mischwasser 20 mittels einer Sprüheinrichtung 22.4 eingebracht wird. Das eingesprühte Mischwasser 20 strömt sich in der Stripperkolonne 22.1. nach unten, wobei zur Vergrößerung der Austauschfläche eine Füllkörperpackung 22.6 in die Stripperkolonne 22.1 eingebracht ist. Gleichzeitig wird das Mischwasser 22 von der erwärmten und über ein Zuluftgebläse eingeleiteten Luft 22.2 im Gegenstrom durchströmt. Idealerweise wird die Luft 22.2 über einen Wärmetauscher 22.7 auf die gleiche Temperatur wie das Misch- wasser 20 erwärmt. Das im Mischwasser 20 enthaltene Ammonium wird durch die im Gegenstrom geführte und vorgewärmte Luft ausgelöst und verlässt als ammoniakbeladene Abluft 22.3 die Stripperkolonne 22.1. Das vom Ammonium befreite Wasser 22.5 sammelt sich am Boden der Stripper- kolonne 22.1 und wird einer Umkehrosmose 23 zugeführt. Um einen Ausstrippeffekt von etwa 90 % zu erreichen, wird der pH-Wert des Mischwassers 20 vorteilhafterweise auf > 10 angehoben und die Temperatur des Mischwassers 20 und der erwärmten Luft 22.2 auf 60°C eingestellt.

Die Abluft 22.3 wird einer Katalysatorkolonne 22.8 zugeführt, in dem der gasförmig vorliegende Ammoniak zerlegt und zu Luftstickstoff reduziert sowie der Wasserstoff zu Wasser oxidiert wird. Die Katalysatorkolonne 22.8 wird zu Beginn mittels einer Heizung 22.9 auf die notwendige Betriebstemperatur vorgeheizt. Wenn genügend Ammonium in der Abluft 22.3 vorhanden ist, kann der weitere Prozess autotherm ablaufen, d.h. , die in der Abluft 22.3 enthaltenden Schadstoffe liefern die notwen- dige Reaktionswärme. Dies wird erfüllt, wenn der Ammoniumgehalt im Presswasser 16 etwa mindestens 2000 mg/1

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen beträgt. Sinkt der Ammoniumgehalt unter diesen ungefähren Grenzwert von 2000 mg/1, so muss Wärmeenergie zugeführt werden.

Die Abluft 22.3 verlässt die Katalysatorkolonne 22.8 als mit Wasserdampf gesättigte und mit Stickstoff belade- ne Restluft 22.11. Die Restluft 22.11 wird in einem Kühler bzw. Kondensator 22.12 abgekühlt und nach diesem als mit Stickstoff N2 beladene Abluft 22.13 an die Umge- bung abgegeben.

Ein vom Ammonium befreiter Anteil verlässt die Katalysatorkolonne 22.8 als Kondensat 22.10, das der Umkehrosmose 23 zugeführt wird.

Bei der Umkehrosmose 23 werden durch Molekularmembrantechniken Schadstoffe, die sich im Wasser 22.5 der Stripperkolonne 22.1 und im Kondensat 22.10 der Katalysatorkolonne 22.8 befinden, mittels einer Hochdruckeinrich- tung 23.2 in einem Behälter 23.1 durch Membranen gedrückt. Die Wassermoleküle verlassen den Behälter 23.1 als sogenanntes Permeat 23.5 praktisch salzfrei. Dieses Permeat 23.5 kann bspw. teilweise als das Betriebswasser 23.6 in der vorstehenden beschriebenen Waschstufe 14.2 verwendet oder der in die Biogasanlage 9 eingeleiteten mit Organik hochbeladenen Flüssigkeit 9.3 zugemischt werden (Figuren 1 und 6) . Die Salzmoleküle und sonstigen Verunreinigungen verlassen den Behälter 23.1 mit Schmutzwasser 23.3 als Konzentrat 23.4. Dieses Konzentrat 23.4 kann anschließend getrocknet, z.B. durch Eindampfung in eine Vakuum-Siedetrockung, und dann der Weiterbehandlung 15 zugeführt werden.

Gemäß Figur 3.1. können auch mehrere Stripperkolonnen 22 hintereinander geschaltet werden. Bei der Hintereinan-

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen derschaltung von zwei Stripperkolonnen 22, 22' kann die Ammoniakbelastung um 99% gesenkt werden.

Das mit Ammoniak beladene Mischwasser 20 wird der ersten Stripperkolonne 22.1 zugeführt und nach einem ersten Reinigungsschritt als bis zu 90 % vom Ammoniak befreites Wasser 22.5 abgezogen. Über eine Pumpe 22.5.1 wird dieses Wasser 22.5 der zweiten Stripperkolonne 22. I¹ zugeführt und dort einem weiteren Reinigungsschritt unterzogen. Das bis zu 99 % vom Ammoniak befreite Wasser 22.5' gelangt anschließend zur Umkehrosmose 23. Die mit Ammoniak beladene Abluft 22.3, 22.3' der beiden Stripperkolonnen 22.1, 22.1' wird einer oben beschriebenen Katalysatorkolonne 22.8 zugeführt.

Figur 4 zeigt ein Grundschema eines weiteren Ausführungsbeispiels einer PCA-Anlage 21 zur Aufbereitung von Presswasser 16, das einen Ammoniumgehalt von maximal etwa 2000 mg/1, einen Chloridgehalt von etwa 5000 mg/1 und einen chemischen Sauerstoffbedarf (CSB-Gehalt) von etwa 2000 mg/1 aufweist.

Das Presswasser 16 der Ultrafiltration 13 wird in einem Wärmetauscher 17 erwärmt und als erwärmtes Mischwas- ser 20 unter Beimischung einer Lauge 19 zur Anhebung des pH-Wertes einer Stripperkolonne 21.1 kopfseitig zugeführt. Das Mischwasser 20 wird über eine Sprüheinrichtung 21.4 in der Stripperkolonne 21.1 versprüht und bewegt sich nach unten, wobei deren Stof austauschfläche über eine Füllkörperpackung 21.6 vergrößert ist. Gleichzeitig wird im Gegenstrom Sattdampf 21.2 eingedüst, der beispielsweise mittels eines Dampferzeugers oder einer Abfalldampferzeugung 21.7 erzeugt wird. Durch diese Eindampfung ist eine Reduzierung des Ammomiums im Mischwasser 20 um bis 99% möglich. Das Ammonium wird aus dem Mischwasser 20 ausgewaschen und der beladene Abdampf

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen 21.3 einer Kühleinrichtung 24 mit einer Kühler- bzw. Kondensatorkolonne 24.1 zugeführt. Der Ammoniak beladene Abdampf 21.3 wird abgekühlt und es wird ein Ammoniakwasserkonzentrat NH₄OH 24.2 mit etwa 25% Ammoniak erzielt. Dieses Konzentrat 24.2 wird in einem Speicher 24.3 aufgenommen und kann, wie bereits unter Figur 1 erwähnt, zur Entstickung von Großfeuerungsanlagen wie thermische Kraftwerke und Müllverbrennungsanlagen verwendet werden 24.4. Dabei wird der Ammoniak in die Verbrennung eingesprüht und unterbindet somit die NO_x- Bildung.

Alternativ kann das Konzentrat 24.2 auch getrocknet werden, z.B. durch Eindampfung in eine Vakuum-Siede- trockung, und anschließend der Weiterbehandlung 15 zugeführt werden.

Der bei der Kondensation abgetrennte, im wesentlichen ammoniakfreie Wasserdampf 24.5 wird an die Umwelt abgege- ben.

Das vom Ammoniak befreite Wasser 21.5 wird bodensei- tig aus der Stripperkolonne 21.1 abgezogen und der vorgenannten Umkehrosmose 23 zugeführt.

Figur 5 zeigt eine Kombination der Grundschemata der

Figuren 3 und 4, wobei die Ammoniumbelastung im Abwasser ebenfalls auf bis zu 99% reduziert wird. Zusätzlich wird das anfallende Ammoniakabwasserkonzentrat 24.2 auf eine nicht entsorgungsproblematische Menge reduziert.

Die Kombination weist zwei in Reihe geschaltete Strippereinrichtungen 22, 21 auf. Bei der ersten Strippereinrichtung 22 wird, wie aus der Figur 3 bekannt, erwärmte Luft 21.2 in die Stripperkolonne 21.1 eingeblasen und bei der zweiten Strippereinrichtung 22 wird, wie

[File-ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen aus der Figur 4 bekannt, ein Sattdampf 21.2 in die Stripperkolonne 21.1 eingedüst.

Die mit Ammoniak beladene Abluft 22.3 der ersten Stripperkolonne 22.1 wird einem Stripperkatalysator 22.8 zugeführt. Das Ammoniak befreite Wasser 22.5 wird mit dem Kondensat 21.10 des Stripperkatalysators 22.8 vermischt und als Mischwasser 20.1 über eine Pumpe 22.5.1 der Stripperkolonne 21.1 der zweiten Strippereinrichtung 21 zugeführt.

Der mit Ammoniak beladene Abdampf 21.3 der zweiten Stripperkolonne 21.1 wird wie vorbeschrieben, der Kühleinrichtung 24 zugeführt und dort kondensiert. Das Ammo- niak beladene Wasser 21.5 wird in der obenstehenden Weise der Umkehrosmose 23 zugeführt.

Figur 6 zeigt ein Verfahrensschema einer Restmüllaufbereitung mit im wesentlichen einer Perkolationsanlage 4 oder einer Pulperanlage 5 und einer Stofftrennungs- und

Aufbereitungsanlage 10, 14 für die bei den Auswaschpozes- sen 4,5 anfallende und mit gelöster Organik und Restrohstoffen angereicherte Flüssigkeit 9.3, die einem erfindungsgemäßen Hybridreaktor 9 zugeführt wird.

Bei bekannten Biogasanlagen wird die Flüssigkeit 9.3 in volldurchmischten und ein- bis zweistufigen Rührkesselreaktoren vergoren, wobei die Organik zu Biogas umgesetzt wird. Als Rührwerk wird üblicherweise ein mechani- sches Rührsystem oder ein Gaseinpressumwälzsystem verwendet. Die Verweilzeit der Flüssigkeit 9.3 in einem derartigen Rührkesselreaktor beträgt etwa 18 bis 24 Tage.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Lösungen ist bei dem erfindungsgemäßen Hybridreaktor 9 eine Verweilzeit von etwa 2 Tagen bis 4 Tagen ausreichend. Des weiteren ist an

[File:AN .UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, dass mit der Vorbehandlungsstufe in Form der Sinkschwimmtrennung 14 (vgl. Figur 2) ebenfalls die Flüssigkeit 9.3, die von der Pulperanlage 5 abgeschieden wird, dem Hybridreaktor 9 zugeführt werden kann, da diese Vorbehandlungsstufe 14 die Feststoffe ausreichend aus der Flüssigkeit 9.3 heraus filtert .

Der Hybridreaktor 9 hat einen isolierten zylindri- sehen Behälter 9.1. Bodenseitig wird über eine Eindüseinrichtung 9.3.3 die vorbehandelte Flüssigkeit 9.3 derart über den Querschnitt des Behälters 9.1 eingedüst, dass sich eine ungefähre Steiggeschwindigkeit von 2 m/h ergibt. Die mittels Methanbakterien aus der eingedüsten Flüssigkeit 9.3.2 herausgelösten organischen Bestandteile sinken im Hybridreaktor 9 nach unten und bilden dort ein Schlammbett 9.2.1. Das Schlammbett 9.2.1 dient als Vergärungsstufe und Reaktionsbett zum Ausfällen bspw. von Inertstoffen, Chloriden und Phosphaten. Über eine Schlammaustragseinrichtung 9.8 wird ein mit den ausgefällten Inertstoffe und Salzen versetzter Austragsschlamm 9.10 aus dem Behälter 9.1. ausgetragen. Die Ausfällung wird über ein Fällmittel 9.7, das der Flüssigkeit 9.3 vor dem Eintritt in den Hybridreaktor 9 beigemischt wird, unterstützt.

Die Methanbakterien sind zur Steigerung des Stoffumsatzes, d.h. zum verbesserten Abbau von Methangas und zum verbesserten Reinigen der mit Organik beladenen Flüssig- keit 9.3.2, in einer Füllkörperpackung bzw. einem Festbett 9.2 aus einer Schüttung oder Blockelementen angeordnet . Die Steigerung des Stoffumsatzes beruht vornehmlich auf einer Vergrößerung der Reaktionsflächen sowie einer Immobilisierung des aktiven Bakterienschlamms. Die Reak- tionsflachen reichen etwa von 200 m²/m³ bis 300 m²/m³.

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Die Schlammaustragseinrichtung 9.8. hat mindestens eine Schubbodeneinrichtung 9.8.1 mit Kratzelementen und mindestens einen Schneckenförderer 9.8.3. Die Schubbodeneinrichtung 9.8.1 ist als eine Kolbenstange einer hydrau- lischen Zylinder-Kolbeneinheit 9.8.2 dargestellt, an der die Kratzelemente befestigt sind. Dabei wird bei jeder Ausfahrbewegung der Kolbenstange, d.h. in der Figur 6 einer Bewegung nach rechts, der Austragsschlamm 9.10 zum Schneckenförderer 9.8.3 gefördert . Über ein Ventil 9.8.4 ist ein Ablauf des Schneckenförderers 9.8.3 absperrbar.

Die von den organischen Bestandteilen befreite Flüssigkeit wird über Kopf aus dem Behälter 9.1 abgezogen und als das Auswaschwasser 9.4 der Perkolationsanlage 4 oder der Pulperanlage 5, sowie als Teilstrom 9.6 der Ultrafiltration 13 mit sich anschließender PCA-Anlage 21, 22, 23 ,24 zugeführt.

Zur Vermeidung einer Schwimmdeckenbildung aus Schwimmstoffen 9.11.1 ist nahe unterhalb der Oberfläche der im Behälter 9.1 angesammelten eingedüsten Flüssigkeit 9.3.2 ein Horizontalrührwerk 9.11 vorgesehen. Das Horizontalrührwerk 9.11 kann durch ein Vertikalrührwerk oder dergleichen ersetzt werden.

Um das Schlammbett 9.2.1 und die Füllkörperpackung 9.2 mit Scherkräften zu beaufschlagen, wird periodisch mit einem Gebläse bzw. einen Kompressor 9.15 über eine Rohrleitung 9.14 und Gaseinpressdüsen 9.14.1 Gas 9.14.2 eingedüst. Vorzugsweise ist dieses Gas dem zur Biogasverbrennung zugeführten Biogas entnommen. Diese Gaseindüsung bewirkt, dass eine Kanalbildung in der Füllkörperpackung 9.2 unterbunden und alter, abgestorbener Bakterienschlamm aus der Füllkörperpackung 9.2 gelöst und je nach Gewicht als Schwimmstoff 9.11.1 aufschwimmt oder als Sinkstoff mit dem Austragsschlamm 9.10 ausgetragen wird.

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Um dem Biogas Schwefel zu entziehen ist im Kopf ein Entschwefelungsraum 9.12 vorgesehen. In diesen wird über ein Gebläse 9.13 mit einer DurchflussSteuerung Luft bzw. Sauerstoff 9.13.2 eingedüst. Zur Vermeidung von Explosionen des Biogas-Luftgemisches beträgt der Luftanteil maximal 2.0%. Durch diese Lufteindüsung wird der Schwefel in dem Biogas als Elementarschwefel 9.13.1 ausgefällt, der auf der Oberfläche der Schwimmdecke 9.11.1 bildet. Der Elementarschwefel 9.13.1 ist nicht mehr lösbar und sinkt im Hybridreaktor 9 nach unten, wo er zusammen mit dem Austragsschlamm 9.10 ausgetragen wird.

Ein Teilstrom 9 . 6 wird vom Auswaschwasser 9.4 abge- zweigt und der Ultrafiltration 13 zugeführt. Nach der Ultrafiltration 13 wird das Presswasser 16 mit einem Ammoniumgehalt von etwa 1000 mg/1 bis 3000 mg/1 der PCA- Anlage 21, 22, 23, 24 zugeführt, dort wie vorbeschrieben entstickt (Figuren 3, 3.1. 4 und 5) und als entsticktes Betriebswasser 23.6 der beladenen Flüssigkeit 9.3 wieder beigemischt .

Ein bei der Ultrafiltration 13 anfallendes Feststoff- Wassergemisch 16.1 mit einem TS-Gehalt von etwa 4% bis 8% wird als Presskuchen 16.2 der Weiterbehandlung 15 zugeführt und/oder als Impfschlämm 16.3 für den Hybridreaktor 9 ebenfalls der mit Organik hochbeladenen Flüssigkeit 9.3 beigemischt.

Des Weiteren dient der Teilstrom 9.6 als Kreislauf- wasser 9.5 zur Einstellung der Betriebstemperatur. Das Kreislaufwasser 9.5 wird dabei in einem Wärmetauscher 9.5.1 erwärmt und mit der mit Organik beladenen Flüssigkeit 9.3 vermischt.

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Figur 7 zeigt ein alternatives Grundschema eines Verfahrens gemäß den Figuren 1 und 6 zur Restmüllaufbereitung mit einer Biogasanlage 9', der ein Sandabsetz- und Fällungsreaktor 25 vorgeschaltet ist. Die Vorschaltung eines derartigen Reaktors 25 hat den Vorteil, dass der Sandabsetz- und Fällungsprozess nicht im Hybridreaktor 9 abläuft und damit auf die konstruktiv aufwendige Schlammaustragseinrichtung 9.8 verzichtet werde kann.

In Versuchen hat sich gezeigt, dass die Sandabsetzzeit etwa lh beträgt und die Fällungszeit maximal 5min dauert. Somit wird die Größe und Geometrie des Behälters 25.1 für eine Aufenthaltszeit von mindestens einer Stunde ausgelegt.

Der Sandabsetz- und Fällungsreaktor 25 hat einen zylindrischen Behälter 25.1 mit einer Tauchwand 25.2 zur Zwangsführung eines Flüssigkeitsstroms in dem Behälter 25.1. Die Tauchwand 25.2 erstreckt sich von einer Behäl- terdecke in Richtung einer bodenseitigen schneckenartigen Austragseinrichtung 25.4, wobei zwischen der Tauchwand 25.2 und der Austragseinrichtung 25.4 ein Durchlass für den Flüssigkeitsstrom gebildet ist.

Die mit Organik beladene Flüssigkeit 9.3 wird mit einem Fällmittel 9.7 vermischt und dem Behälter 25.1 zugeführt. Die Flüssigkeit 9.3 umströmt die Tauchwand 25.2, wobei sich der Sand und die ausgefällten Produkte, wie z.B. Chloride und Phosphat am Behälterboden sammeln und von der Austragseinrichtung 25.4 als Austragsschlamm 9.10 ausgetragen werden.

Die von dem Sand und den ausgefällten Produkten befreite Flüssigkeit 9.3.1 wird kopfseitig dem Behälter 25.1 entnommen und dem Hybridreaktor 9 zur weiteren vorbeschriebenen Verarbeitung zugeführt .

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Anstelle der Trennwand 25.2 kann auch eine Mischeinrichtung verwendet oder diese mit der Trennwand 25.2 kombiniert werden. Die Mischeinrichtung kann insbesondere bei Schwermetallen vorteilhaft sein, da diese eine höhere Kontaktzeit erfordern. Dabei kann zusätzlich ein Mischwerk in der Zuleitung zum Behälter 25.1 vorgesehen sein.

Figur 8 zeigt eine Alternative zur Abfallaufbereitung mit einer Perkolationsanlage 4 oder einer Pulperanlage 5. Das dort dargestellte Verfahren basiert auf der Verwendung einer Trockenfermentationsanlage 6. Folglich weist dieses Verfahrensschema keinen erfindungsgemäßen Hybridreaktor 9 auf .

Die Fermentationsanlage 6 hat einen Fermentationsbehälter zur Durchführung eines Vergärungsprozesses unter Luftabschluss, d.h. anaerobe Vergärung. Ein derartiger Fermentationsbehälter wird z.B. bei Systemen der schwei- zer Firma Kompogas AG (www.kompogas.ch), dem österreichischen Baustoff und Recylcing Verband (BRV, www.brv.at) , Dranko und der französischen Firma Valorga Int. SAS (www. steinmuller-valorga. fr) verwendet.

Bei Kompogas und BRV wird der Siebschnitt bzw. Frischmüll 3.1 der mechanischen Aufbereitung 3 der organisch belasteten Stoffe 1 unter Beimischung von Impfgut 6.4, das unter Animpfung mit Anaerobbakterien aus dem Vergärungsprozess entnommen wird, sowie nach Verdünnung mit Prozesswasser 10.2 mit einer Pump- und Fördereinrichtung 6.3 in den Fermentationsbehälter über eine kopfseitige Beschickungsleitung 6.5 eingebracht. Der Fermenterinhalt 6.7 wird über ein Rührwerk 6.1 periodisch umgewälzt und durch mechanische Einwirkung zu einem untenliegenden Austritt transportiert. Die Prozesswärme wird über eine nicht dargestellte Außenmantelheizung und

[File-ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen einen nicht dargestellten Wärmetauscher in der Beschickungsleitung 6.5 aufrecht erhalten.

Bei Dranko und Valorga wird wie bei den Anlagen nach Kompogas und BRV der Frischmüll 3.1 unter Beimischung des Impfguts 6.4. und Prozesswasser 10.2. angeimpft und verdünnt und mittels einer Pump- und Fördereinrichtung 6.3 über die Beschickungsleitung 6.5 in den Fermentationsbehälter eingetragen und umgewälzt.

Im Gegensatz zu Kompogas und BRV ist der Fermentationsbehälter 6 bei Dranko/Valorga als zylindrisch stehendes Element in Stahl- oder Betonbauweise ausgeführt und weist kein mechanisches Rührwerk im Innenraum. Bei Dranko erfolgt die Umwälzung ausschließlich über die Pump- und Fördereinrichtung 6.3. Bei Valorga erfolgt die Umwälzung über ein Gaseinpresssystem mit bodennahen Einpresslanzen 6.2, über die stoßweise der Fermenterinhalt 6.7 mit Druckstößen > 8 bar beaufschlagt wird.

Die Prozesstemperatur wird bei Dranko und bei Valorga über eine Außenmantelheizung und einen Wärmetauscher in der Pump- und Fördereinrichtung 6.3 bzw. der Be- schickungsleitung 6.5, sowie eine direkte Dampfeinsprit- zung in den Frischmüll 3.1 eingestellt.

Die anaerobe Biogaserzeugung aus dem Vergärungspro- zess gemäß der Fermentationsanlage 6 erfolgt im Fermenta- tionsbehälter, wobei das entstehende Biogas über Kopf durch die Gaserzeugungsleitung 7 zur Gasverbrennung 8 geführt wird.

Aus diesem Biogas mit einem Methananteil von etwa 55% bis 65% kann über ein Blockheizkraftwerk Wärme und Strom erzeugt werden. Alternativ kann das Biogas einer Direkt-

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Verbrennung zugeführt oder durch eine spezielle Gasaufbereitung mit Methananreicherung ein gasförmiger Fahrzeug- treibstoff gewonnen werden.

Nach einer Aufenthaltszeit von mindestens 18 Tagen bei Kompogas und maximal 25 Tagen bei Valorga verlässt der Fermenteninhalt 6.7 als Gärkuchen 6.6 den Fermentationsbehälter und wird mindestens zwei Trennstufen 10, 11 zugeführt, um ein behandelbares Abwasser zu erzeugen.

Die erste Trennstufe ist üblicherweise eine Klassierpresse 10, in der der Presskuchen 12 von dem mit Organik belasteten Abwasser 10.1 abgetrennt und der Weiterbehand- lung 15 zugeschlagen wird. Das Abwasser 10.1 hat meistens einen TS-Gehalt von >12% und wird einer zweiten Trennstufe 11 zugeführt. Ein Teilstrom des Abwassers 10.1 wird als Prozesswasser 10.2 dem Frischmüll 3.1 zugemischt.

Die zweite Trennstufe kann ebenfalls eine Klassierpresse 11 sein. Der Presskuchen 12.1. der zweiten Trennstufe 11 kann ebenfalls der Weiterbehandlung 15 zugeschlagen werden. Das Abwasser 11.1 der zweiten Trennstufe 11 wird in der eingangs beschriebenen Weise einer Ultra- filtration 13 zugeführt.

Das Feststoff-Wassergemisch 16.1 aus der Ultrafiltration 13 wird als Presskuchen 16.2 mit dem Presskuchen 12, 12.1 der vorgeschalteten Trennstufen 10, 11 vermischt und der Weiterbehandlung 15 zugeführt. Dabei kann das Gemisch ein TS-Gehalt von 35% bis 45% aufweisen. Das Presswasser 16 der Ultrafiltration 13 mit einem TS-Gehalt von maximal 5% wird zur Reinigung und Entstickung der erfindungsgemäßen PCA-Anlage 21, 22, 23, 24 zugeführt (Figuren 3, 3.1, 4, 5).

[File:AN \UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Vorversuche zeigten, dass bei bestimmten Restmüllzusammensetzungen ein gegenüber dem Verfahrensschema gemäß Figur 2 vereinfachtes Verfahren zur Behandlung der anfallenden Stoffströme einsetzbar ist. Ein derartiges vereinfachtes Verfahren ist in Figur 9 dargestellt. Dieses Verfahren entspricht hinsichtlich der mechanischen Aufbereitung 3, der Perkolations- oder Pulperanlage 4, 5 und der Klassierpresse 10 im wesentlichen dem in Figur 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass eine nochmalige Erläuterung dieser Trennstufen entbehrlich ist.

Das nach der Klassierpresse 10 vorliegende Abwasser

10.1 sowie das bei einer Perkolation anfallende Aus- trittswasser 4.3 werden bei dem vereinfachten Verfahren nicht dem Trennbecken 14.1 sondern direkt der Waschstufe

14.2 zugeführt. Der im Abwasser 10.1 und im Austrittswasser 4.3 enthaltene Sand 14.2.2 sinkt in dem Gefäß nach unten und die organischen Bestandteile 14.2.1 schwimmen nach oben auf und werden als Organik-Betriebswasserge- misch 14.2.3 ausgetragen.

Das Auswaschen der Organik erfolgt in dem Fall, in dem sauberer Sand 14.2.9 verlangt wird mit Betriebs- oder Gemeindewasser 23.6. In dem Fall, in dem der Sand mit organischen Verschmutzungen behaftet sein kann, wird als Waschwasser das von Faserstoffen und Sand gereinigte und mit Organik beladene Abwasser 9.3 aus der Siebstufe 14.3 verwendet, das zur Herstellung von Biogas dem Biogasreaktor 9 zugeführt wird.

Der von Organik befreite Sand 14.2.2 wird über die

Austrags- und Fördereinrichtung 14.2.8 abgezogen und als

Stoffström 14.2.9 (je nach verwendetem Waschmittel mehr oder weniger von Organik befreit) in Abhängigkeit von der

Einstellung des Ventils Stromumlenkers/Mischers 14.1.12

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen entweder als Baustoff oder dergleichen verwendet oder der Weiterbehandlung 15 unterzogen.

Das Organik-Betriebswassergemisch 14.2.3 wird der Siebstufe oder Schwimm- und Faserstoffabtrennung 14.3 zugeführt . Dieser Stufe 14.3 werden der mit Organik belastete Flüssigkeitsstrom 14.2.3 und über die Förderleitung 14.2.5 zurückgeführtes Presswasser 14.3.3 aus einer stromabwärts der Siebstufe 14.3 angeordneten Klassierpresse 14.3.2 zugeführt. Der Anteil des der Siebstufe 14.3 zugeführten Presswassers 14.3.3 wird wiederum über einen Stromumlenker/Mischer 14.1.12 eingestellt. Dieses Presswasser kann alternativ oder gleichzeitig auch der Waschstufe 14.2 oder dem Perkolator 4 bzw. der Pulperanlage 5 zugeführt werden.

Über die wie beim Verfahrensschema gemäß Figur 2 eingesetzte Siebstufe 14.3 wird das vom Sand uns Sinkstoffen befreite und mit Organik beladene Wasser über ein Sieb (Trommel- oder Schwingsieb) mit

Spaltgrößen/Siebweiten von 0,5 bis 1,5 mm von den Fasern- und Schimmstoffen befreit. Diese pastöse Masse 14.2.10 wird über die vorgenannte Klassierpresse 14.3.2 entwässert und wahlweise über den Stoffumlenker 14.1.12 entweder separat erfaßt oder der Weiterbehandlung 15 zugeführt. Das Presswasser 14.3.3 wird - wie vorstehend ausgeführt - über die Förder1eitungen 14.2.5 je nach Verschmutzungsgrad wahlweise wieder zur Siebstufe 14.3., der Waschstufe 14.2 oder der Perkolation 4 bzw. Pulperanlage 5 zurückgeführt.

Die am Boden der Siebstufe 14.3 anfallende, weitest- gehend von Feststoffen befreite organisch belastete

Flüssigkeit 9.3 wird dann, wie beschrieben, der Biogasan- läge 9 zugeführt oder teilweise zur Waschstufe zurückgeführt .

[File-ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Die einzelnen Komponenten zur Prozesswasseraufbereitung lassen sich praktisch beliebig kombinieren. Die Anmelderin behält sich vor, auf die einzelnen Apparate (14.1, 14.2, 14.3, 9, 21, 22, 23, 24, 25), sowie deren Kombinationen und die Anlagen gemäß den Figuren 1 - 9 jeweils eigene unabhängige Ansprüche zu richten.

Offenbart ist ein Verfahren zum mechanischen und bio- logischen Aufbereiten von Abfallstoffen, insbesondere

Restmüll, wobei eine physikalisch chemische Aufbereitung

(PCA) zur Entstickung eines von organischen Bestandteilen befreiten Prozesswassers vorgesehen ist, sowie ein

Hybridreaktor mit einem Festbett, einer Schlammaustrags- einrichtung und einer Einrichtung zur Zerstörung einer

Schwimmdecke .

[File-AN \UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen Bezuαszeichenliste

1 organisch belastete Stoffe

2 direkte Zuführung

3 Aufbereitungsanlage

3.1 Siebschritt, Frischmüll

3.2 Siebüberlauf

3.3 Einrichtungen für Sieb- und Sortierschritte

4 Perkolationsanlage

4.1 Rührwerk

4.2 Siebboden

4.3 Austrittswasser

4.4 Feststoffe

4.5 Behälter

5 Pulperanlage

5.1 Rührwerk

5.2 Austragseinrichtung

5.3 Leichtstoffe

5.4 Feststoffe

5.5 Pulpergefäß

5.7 Restström

6 Fermentationsanlage

6.1 Rührwerk

6.3 Pump- und Fördereinrichtung

6.4 Impfgut

6.5 Beschickungsleitung

6.6 Gärkuchen

6.7 Fermenterinhalt

7 Gaserzeugungsleitung

8 Biogasverbrennung

9 Biogasanlage, Hybridreaktor

9' Biogasanlage mit vorgsehaltetem Sandabsatzreakt

9.1 Behälter

9.2 Füllkörperpackung, Festbett

9.2.1 Schlammbett

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen 9.3 mit Organik beladene Flüssigkeit

9.3.2 eingedüste Flüssigkeit

9.3.3 Eindüseinrichtung

9.4 von Organik befreites Auswaschwasser

9.5 Kreislaufwasser

9.5.1 Wärmetauscher

9.6 Teilstrom

9.7 Fällmittel

9.8 Schlammaustragseinrichtung

9.8.1 Schubbodeneinrichtung

9.8.2 Zylinder-Kolbeneinheit

9.8.3 Schneckenförderer

9.8.4 Ventil

9.10 Austragsschlamm

9.11 Horizontalrührwerk

9.11.1 Schwimmstoffe

9.12 Entschwefelungsraum

9.13 Gebläse

9.13.1 Elementarschwefel

9.13.2 Luft, Sauerstoff

9.14 Rohrleitung

9.14.1 Gaseinpressdüsen

9.14.2 Gas

9.15 Gebläse, Kompressor

10 Klassierpresse

10.1 Abwasser

10.2 Prozesswasser

11 Klassierpresse

11.1 Abwasser

12 Presskuchen

12.1 Presskuchen

13 Dekanter, Siebbandpresse, Ultrafiltration,

Filtrationsanlage (mechanischer Kantenspaltfilte

14 Sinkschwimmtrennung

14.1 Trennbecken

14.1.1 Schwimmstoffe

[File:AN . UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen 14.1.10 Förderleitung

14.1.11 Abwasser, Flüssigkeitsstrom

14.1.12 Stromumlenker/Mischer (Ventil)

14.1.2 Sinkstoffe

14.1.3 mechanische Einrichtung

14.1.4 Gebläse

14.1.5 Mischer

14.1.6 Einblaseinrichtung

14.1.7 Förderleitung 14.1.9 Förderleitung

14.2 Waschstufe

14.2.1 organische Bestandteile und Schwimmstoffe

14.2.2 Sand und Schwerstoffe

14.2.3 Organik/Betriebswassergemisch, Flüssigkeitsstrom und Schwimmstoffe

14.2.4 Fördermittel

14.2.5 Förderleitung

14.2.6 Einbringungseinrichtung

14.2.7 Eintragsleitung

14.2.8 Austrags- und Fördereinrichtung

14.2.9 von Organik befreiter Sand

14.2.10 pastöse Masse

14.2.11 Förderleitung

14.3 Siebstufe

14.3.1 Trommel- bzw. Schwingsieb

14.3.2 Klassierpresse für Schwimm- und Faserstoffe

14.3.3 Presswasser

14.3.5 entwässerte Schwimm- und Faserstoffe

15 Weiterbehandlung

16 Presswasser

16.1 Feststoff-Wassergemisch

16.2 Presskuchen

16.3 Impfschlämm

17 Wärmetauscher

18 erwärmtes Presswasser

19 Lauge

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen 20 Mischwasser

20.1 Mischwasser

21 Strippereinrichtung

21.1 Stripperkolonne

21.2 Sattdampf

21.3 Ammoniak beladener Abdampf

21.4 Sprüheinrichtung

21.5 vom Ammoniak befreites Wasser

21.6 Füllkörperpackung

21.7 Dampferzeuger, Abfalldampferzeugung

22 Strippereinrichtung

22' zweite Strippereinrichtung

22.1 Stripperkolonne

22.1' zweite Stripperkolonne

22.2 Luft

22.3 Abluft

22.3 ' Ammoniak beladene Abluft

22.4 Sprüheinrichtung

22.5 vom Ammoniak befreites Wasser

22.5 Wasser

22.5.1 Pumpe

22.6 Füllkörperpackung

22.7 Wärmetauscher

22.8 Katalysatorkolonne

22.9 Heizung

22.10 Kondensat

22.11 Restluft

22.12 Kondensator

22.13 Stickstoff beladene Abluft

23 Umkehrosmose

23.1 Behälter

23.2 Hochdruckeinrichtung

23.3 Feststoff

23.4 Konzentrat

23.5 Permeat

23.6 Betriebswasser

[FileiANM . UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen 24 Kühleinrichtung

24.1 Kühl- bzw. Kondensatorkolonne

24.2 Ammoniakwasserskonzentrat

24.3 Speicher

24.4 Verwendung zur Entstickung in Großfeuerungsanlag

24.5 amoniakfreier Wasserdampf

25 Sandabsatz- und Fällungsreaktor

25.1 Behälter

25.2 Trennwand

25.3 Sand, ausgefällte Produkte

25.4 Austragseinrichtung

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Aufbereiten von Abfallstoffen, insbe- sondere Restmüll mit einer mechanischen Aufbereitung des Restmülls einer biologischen Aufbereitung des Restmülls, durch Zuführung von Prozesswasser (10.2, 9.4, 14.2.11) zum Lösen und/oder Austreiben organi- scher Bestandteile und

Aufbereitung des mit Organik beladenen Prozesswassers (4.3, 14.1.10, 14.1.11) durch Abtrennen organischer Bestandteile vom Prozesswasser (4.3, 14.1.10, 14.1.11) , dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesswasseraufbereitungsschritt eine physikalisch chemische Aufbereitung (PCA; 21, 22, 23, 24) zur Entstickung des von organischen Bestandteilen befreiten Prozesswassers (9.6) enthält.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die PCA zumindest eine Strippereinrichtung (21, 22, 22') zur Abtrennung von im Prozesswasser (16) gelöstem Ammoniumgas hat .

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei das Prozesswasser (20) in eine Stripperkolonne (22, 22') einge- düst und dort im Gegenstrom mit Luft begast wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 3, mit einer Katalysatorkolonne (22.8) zum Umsetzen der Ammoniumgase in Stickstoff und Wasser.

5. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei das Prozess- wasser (20.1) in eine Stripperkolonne (21) eingedüst

[File:ANM\UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen und dort im Gegenstrom mit Sättigungsdampf bedüst wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5 , mit einem Kühler (24) zum Umsetzen der Ammoniumgase in Stickstoff und

Wasser

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei eine Strippereinrichtung mit Lufteingasung (22) mit einer zweiten Strippereinrichtung mit Lufteinga- sung (22') oder einer Strippereinrichtung mit Sättigungsdampfeindüsung (21) in Reihe geschaltet wird.

8. Verfahren nach Patentanspruch 2 bis 7, wobei dem Prozesswasser (18) stromaufwärts des Strippereinrichtung (21, 22, 22') Lauge (19) zugegeben wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die PCA eine Umkehrosmose (23) zur Ab- Scheidung von Schadstoffen, Salzen etc. enthält.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die biologische Aufbereitung in einer Perkolationsanlage (4) , einer Pulperanlage (5) oder in einer Fermentationsanlage (6) erfolgt.

11. Verfahren nach Patentanspruch 10, wobei der PCA-Anlage (21, 22, 23 24) eine Ultrafiltration (13) des Prozesswassers (9.6) vorgeschaltet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Aufbereitung des Prozesswassers (9.3) eine Ausfällung von Chloriden, Phosphaten etc. enthält.

[File:ANM .UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die biologische Aufbereitung des Prozess- wassers (9.3) in einem Hybridreaktor (9) mit einem Festbett (9.2) erfolgt, der eine Schlammaustragsein- richtung (9.8) und/oder eine Einrichtung (9.11) zur Zerstörung einer Schwimmdecke aufweist.

14. Verfahren nach Patentanspruch 13, mit einer Einrichtung (9.13) zum Eindüsen von Luft/Sauerstoff (9.13.2) in den Kopf des Hybridreaktors (9) .

15. Verfahren nach Patentanspruch 13 oder 14, wobei der Hybridreaktor (9) eine Gaseinpresseinrichtung (9.15) zur periodischen Beaufschlagung eines entstehenden Schlammbettes (9.2.1) und des Festbettes (9.2) mit Scherkräften hat.

16. Verfahren nach Patenanspruch 13, 14 oder 15, wobei in einem Entschwefelungsraum (9.12) des Hybridreaktors (9) das entstehende Biogas entschwefelt wird.

17. Verfahren nach einer die Patentansprüche 11 und 12 enthaltenden Kombination, wobei ein Teil des bei der Ultrafiltration (13) anfallenden Feststoff-Wasserge- misches (16.1) als Impfschlämm (16.3) stromabwärts der Fällung zugegeben wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Aufbereitung des Prozesswassers (4.3) eine Flotationstrennung (14) zum Austragen von Feststoffen enthält.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Aufbereitung des Prozesswassers (14.1.10) eine der biologischen Prozesswasseraufbereitung vorgeschaltete Sandwaschstufe (14.2) und/oder

[File:AN \UP0107K.DOC] Beschreibung, 17.03.04 , Perkolation Peripherie ISKA GmbH, Ettlingen eine Siebstufe (14.3) zur Schimm- und Faserstoffabtrennung enthält.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü- ehe, wobei der Sandwäsche (14) eine Sandabsatz- und

Ausfällungsanlage (25) zum Absetzen von feinstem Sand und zum Ausfällen von Phosphaten, Inertstoffen usw. nachgeschaltet wird.

21. Hybridreaktor, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Festbett (9.2), einer Schlammaustragseinrichtung (9.8) und einer Einrichtung (9.11) zur Zerstörung einer Schwimmdecke.

22. Hybridreaktor mit einem Entschwefelungsraum (9.12) und einer Eindüseinrichtung (9.13) zum Eindüsen von Luft/Sauerstoff zum Entschwefeln des entstehenden Biogases .