WO2005121052A1 - Verfahren und vorrichtung zur entwässerung von gärrückstand - Google Patents

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WO2005121052A1
WO2005121052A1 PCT/CH2005/000273 CH2005000273W WO2005121052A1 WO 2005121052 A1 WO2005121052 A1 WO 2005121052A1 CH 2005000273 W CH2005000273 W CH 2005000273W WO 2005121052 A1 WO2005121052 A1 WO 2005121052A1
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press water
star
machine
disc
sieve
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PCT/CH2005/000273
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Daniel Kern
Markus Roth
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Walter Schmid Ag
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    • B01D33/27—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary filtering surfaces, which are neither cylindrical nor planar, e.g. helical surfaces
    • B01D33/275—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary filtering surfaces, which are neither cylindrical nor planar, e.g. helical surfaces using contiguous impervious surfaces
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    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/40—Treatment of liquids or slurries
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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the present invention relates to a method for dewatering fermentation residue originating from a fermenter.
  • the invention also relates to a plant for fermenting biogenic waste materials, which comprises at least one fermenter and a subsequent dewatering device.
  • the applicant has developed biogas and fermentation products and has successfully operated and sold them for years.
  • the fermenter is charged with the organic material to be fermented and depending on the consistency and
  • Water content moistened with excess press water among other things.
  • the optimal water content is advantageously monitored and regulated in addition to other process parameters.
  • the material is conveyed through the fermenter and leaves it in the fermented state as fermentation residue.
  • the dry matter Proportion of the digestate can be between approx. 15 and 35%, typically between 22 and 27%.
  • the fermentation residue is emptied at the rear end with respect to the flow direction of the fermenter and passed through a dewatering stage. In such dewatering stages, a large part of the water is extracted from the digestate.
  • dewatered digestate is suitable for aerobic post-rotting, which usually follows the anaerobic fermentation in the fermenter in order to obtain high-quality compost material. So that the post-rotting actually takes place aerobically, the dewatered digestate must not be too moist, nor must it be too densely compressed.
  • the proportion of liquid that is extracted from the fermentation residue in the dewatering stage is generally referred to as press water, regardless of whether the liquid was actually separated from the fermentation residue by active pressing or by other forces such as passive dripping or centrifugal forces.
  • the disturbances mentioned are based on the inevitable fact that the biogenic material with which the fermenter is fed has extremely large variations.
  • the variations that occur here relate both to the percentage of dry matter as well as the pH and finally also to the percentage of organic fines in the feed material.
  • the organic fine files are among other things also fibrous material with different, but short fiber length.
  • Figure 1 is a partial view of the system according to the invention in a top view.
  • Figure 2 shows a system according to the invention in a vertical section
  • Figure 3 shows a perspective view of an embodiment of a star or disc screening machine.
  • the system according to the invention is first described below, and then the method is discussed.
  • the plant is shown in plan view in FIG. 1 and in a vertical partial section in FIG.
  • the heart of the plant is the fermenter 1.
  • the fermenter 1 is fed with biogenic waste, such as green waste, garden waste or biogenic commercial waste.
  • the biogenic waste materials are in a storage bunker 2.
  • the biogenic waste materials are reduced by means of a reduction device 3.
  • the reduction device 3 may be a shredder or a hammer mill or another known form of reduction machine.
  • the comminuted biogenic waste materials reach a mixer 5 via a conveyor unit 4. Via a feed line 6, the biogenic waste materials arrive at the inlet side of the fermenter 1, which is preferably operated using the graft stream process.
  • Fermented, bacterially loaded digestate can be fed back into the feed line 6 via a feedback line 7 with a solid pump arranged therein but not shown.
  • additional press water from a press water basin 11 can also be fed to the mixer 5 and optionally also to the fermenter 1 via a line L by means of a pump P.
  • the main flow of the fermented fermentation residue reaches the dewatering device 10 via a conveying element 8.
  • the conveying element 8 can, as in the example shown here, be realized as a screw conveyor with a screw conveyor 9, or can also be replaced by a solids pump. This is possible because the anaerobic fermentation is complete from the outlet of the fermenter 1 and the aerobic decomposition now follows.
  • the fermentation residue reaches the dewatering device 10 from the conveying element 8, which here is designed according to the invention as a star or disc sieve machine 100.
  • the star or disc sieve machine 100 is used in combination to convey the digestate to the post-rotting pile 20 and to drain the digestate.
  • the dewatering device 10 is held above the press water basin 11 by means of supports 111.
  • the press water 21 released on the screen section between the conveying element 8 and the post-rotting pile 20 reaches the press water basin 11 arranged under the dewatering device 10.
  • a floating layer 22 forms on the press water 21.
  • the press water basin 11 can be divided into sub-basins by additional partition walls.
  • a subdivided press water basin 11 there is the possibility of moving the star or disc sieve machine 100, so that a sub-basin is alternately filled while another sub-basin is at rest, so that the floating layer 22 can develop more distinctly and, if necessary, also compress and dry. This floating layer is then removed and added to the post-rotting pile 20.
  • the press water basin 11 can also be divided into three or more sub-basins if this proves to be advantageous for the process sequence.
  • the conveyor element 8 can also be adapted in position and length.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a star or disk sieve machine 100 on a larger scale in perspective view alone.
  • the star or disc sieve machine 100 has a sieve bed frame 101, which essentially consists of two side members and at least two cross members.
  • Shafts 103 are mounted in bearings 102 between the longitudinal beams of the screen bed frame 101.
  • Rollers 104 are fastened to the shafts 103 and are alternately coupled on both sides of the two longitudinal beams via drive belts 105.
  • the drive takes place via at least one drive motor 108 or, as shown here, via two drive motors operated synchronously with one another.
  • the rollers 104, the drive belts 105 and the bearings 102 are secured against contamination by a roller box cover 109.
  • Centrifugal disks 106 are arranged on the driven shafts 103 in a rotationally fixed manner.
  • the centrifugal discs 106 are offset relative to one another, so that the centrifugal discs of a shaft 103 can intervene between the centrifugal discs of an adjacent shaft.
  • star or disc sieve machines are used in various technical areas to separate materials of different sizes, as the name sieve machine implies. The use of such machines to dewater digestate was previously unknown. Of particular interest here is the fact that, in contrast to other dewatering devices known to date, the fermentation residue is not compressed, which means that the subsequent aerobic rotting can be carried out optimally.
  • star or disc sieve machine is derived from the discs 106 arranged in the sieve bed. These disks 106 can have virtually any shape. If the disks are circular, very fine particles can be accelerated, while the actual conveying effect of the digestate is relatively low. However, if the disks 106 are serrated and therefore have a star shape, the conveying capacity is increased in particular. With regard to the configuration of such star-shaped centrifugal discs, reference can be made, for example, to EP-A-1 '088' 599. In addition to the shape of the centrifugal disks 106, the density of the arrangement thereof is of course also important for the drainage performance. The choice of shape and size as well as the spacing of the centrifugal discs can be optimized accordingly.
  • the optimization cannot be determined in general, since this is of course extremely dependent on the starting product from which the fermentation residue emerging from the fermenter 10 is composed. Since, as already mentioned, the shape of the centrifugal disks 106 also influences the conveying action of the digestate, it is also possible, for example, to arrange the inclination of the entire screen bed frame 101 above the press water basin 11. In this way, the delivery rate can be influenced without the centrifugal disks 106 having to be replaced.
  • centrifugal disks 106 Materials which are particularly effective in experiments can also be found in relation to the materials of the centrifugal disks 106.
  • the possibility of providing the centrifugal disks 106 with finger-shaped teeth is contemplated and to manufacture them from a rubber-elastic material in order to reduce the inevitable crushing effect of the digestate.
  • Floating layer 22 is larger and denser, with a certain incrustation being determined at the same time. Accordingly, the floating layer 22 can easily be skimmed off after a certain time by means of a gripper. The remaining press water 21 naturally still has a certain proportion of solids which remain in suspension.
  • press water 21 can be returned to the mixer 5 or the fermenter 1 without an accumulation of the very fine solids being determined becomes.
  • the press water 21, however, has a higher solids content than press water from plants in which the press water has been post-treated. For agriculture, however, this is no problem.
  • the skimmed floating layer 22 can be fed to the post-rotting 20 and forms a high-quality compost.
  • the press water basin 11 can be divided into partial basins which are successively filled first, then left in peace and finally the floating layer can be skimmed off.
  • the dewatered fermentation residues which can be fed to the post-rotting process 20 can be checked with regard to the water content, and the various parameters of the machine on the one hand and the operation of the machine on the other hand can be varied accordingly.
  • the machine-fixed parameters for the influences on drainage are, on the one hand, the geometry of the centrifugal disks 106 and, on the other hand, the arrangement of the centrifugal disks 106 with regard to their density and the relative distance from one another. Of course, these changes require a retrofitting of the star or disk screening machine 100.
  • the influence can also be influenced by other variable parameters.
  • Such parameters represent on the one hand the rotational speed of the shafts 103 and on the other hand the conveying speed of the fermentation residue on the star or disc sieve machine.
  • the rotational speed of the shafts 103 in the simplest case it is possible to run all shafts uniformly at a higher rotational speed.
  • groups of shafts can also be driven in successive sectors of the sieve bed with different rotational speeds.
  • Another option is to alternatively drive one wave faster and the adjacent wave slower. This can be done by driving every second shaft at one speed from one side and the other shafts at a different speed from the other side of the sieve bed frame. The corresponding effect can be determined experimentally.
  • the inclination of the sieve bed frame 101 can also be arranged so as to be adjustable in its inclination in the conveying direction above the press water basin 11, as a result of which the conveying capacity can be influenced accordingly. This results in a longer dwell time for the digestate on the sieve bed of the machine.

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Abstract

Der von einem Fermenter (1) gelieferte Gärrückstand gelangt über ein Förderorgan (8) auf einer Entwässerungsvorrichtung (10). Diese Entwässerungsvorrichtung (10) ist als Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) ausgestaltet. Diese ist über einem Presswasserbecken (11) angeordnet, in dem das gewonnene Presswasser (21) aufgefangen wird. Über dem Presswasser (21) bildet sich eine Schwimmschicht (22), die nach einer gewissen Ruhezeit abgeschöpft werden kann und der Nachrotte (20) zuführbar ist. Diese äusserst einfache, preiswerte und unempfindliche Entwässerung führt zu einer verbesserten Handhabe des gesamten Fermentierungsprozesses, da hierdurch die Abhängigkeit von Feinstfeststoffanteilen bei der Rückführung von Presswasser in den Fermentierungsprozess, sowie die Anforderung an die Zerkleinerung des Inputmaterials deutlich reduziert werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von Gärrückstand
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von aus einem Fermenter stammenden Gärrückstand. Die Erfindung betrifft zudem eine Anlage zum Vergären von biogenen Abfallstoffen, welche mindestens einen Fermenter und eine nachfolgende Entwässerungsvorrichtung umfasst.
Anlagen zur anaeroben Vergärung von biogenen Abfällen in geschlossenen Fermentern im kontinuierlichen oder quasi- kontinuierlichen Pfropfstromverfahren für die Gewinnung von
Biogas und Fermentationsprodukten werden von der Anmelderin entwickelt und seit Jahren erfolgreich betrieben und verkauft . Der Fermenter wird dabei mit dem zu vergärenden organischen Material beschickt und je nach Konsistenz und
Wassergehalt unter anderem mit überschüssigem Presswasser befeuchtet. Um im Fermenter optimale Bedingungen für die an der Vergärung beteiligten Mikroorganismen zu schaffen, wird neben anderen Verfahrensparametern vorteilhafterweise der optimale Wassergehalt überwacht und reguliert. Das Material wird durch den Fermenter gefördert und verlässt diesen im vergorenen Zustand als Gärrückstand. Der Trockensubstanz- anteil des Gärrückstandes kann zwischen ca. 15 bis 35 %, typischerweise zwischen 22 - 27 % liegen. Der Gärrückstand wird bezüglich der Durchströmrichtung des Fermenters an dessen hinterem Ende entleert und über eine Entwässerungsstufe geführt. In solchen Entwässerungsstufen wird dem Gärrückstand ein Grossteil des Wassers entzogen. Erst dieses entwässerte Gärgut ist für die aerobe Nachrotte geeignet, die der anaeroben Vergärung im Fermenter üblicherweise folgt, um qualitativ hochwertiges Kompost- material zu erhalten. Damit die Nachrotte tatsächlich aerob stattfindet, darf der entwässerte Gärrückstand weder zu feucht sein, noch darf er zu stark verdichtet sein. Der Flüssigkeitsanteil, der dem Gärrückstand in der Entwässerungsstufe entzogen wird, wird allgemein als Presswasser bezeichnet, dies unabhängig davon, ob die Flüssigkeit tatsächlich durch aktives Pressen oder durch andere Kräfteeinflüsse, wie passives Abtropfen oder durch Schleuderkräfte vom Gärrückstand abgetrennt wurde.
Von der Anmelderin sind verschiedene Verfahren bekannt zur Entwässerung des Gärrückstandes. In einem solchen Verfahren wird in einem ersten Schritt der Gärrückstand über Rohrleitungen zu einem Zwischenlagertank gepumpt und von dort in einem zweiten Schritt wiederum über eine Zuführleitung in eine Schneckenpresse geführt und dort unter relativ hohem Druck abgepresst. Das Presswasser wird anschliessend in einem mehrstufigen Verfahren aufbereitet. In diesem Verfahren werden nach dem Pressen mittels eines Dekanters die im Presswasser vorhandenen Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt. Flockungshilfsmittel unterstützen dabei das Trennverfahren im Dekanter. Die im Dekanter abgeschiedenen Feststoffe bilden ein feinkörniges Material, das in einem weiteren Arbeitsschritt wieder mit dem entwässerten Gärgut vermischt wird. Bei der Entwässerung in der Schneckenpresse wird das Gärgut stark verdichtet, was es zu einem suboptimalen Ausgangsmaterial für die Nachrotte macht . Ein verbessertes Verfahren zur Entwässerung des Gärrückstandes aus einem Fermenter hat sich die Anmelderin im europäischen Patent Nr. I1072 '574 geschützt. Bei diesem Verfahren wird der aus einem im Pfropfstrombetrieb arbeitenden Fermenter stammende Gärrückstand bis zur aeroben Kompostierfähigkeit entwässert, indem die Förderung des Gärrückstandes so erfolgt, dass die • Materialfδrderung und die Entwässerung in einem einzigen Verfahrensschritt durchgeführt wird. Dies geschieht vorzugsweise mittels eines Förderer-Entwässerers, bei dem auf einer Welle eine Schnecke rotierbar angeordnet ist und die Schnecke von einem koaxial feststehenden Siebkorb umschlossen ist. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der zu entwässernde Gärrückstand nur gering verdichtet wird, was die Nachrotte begünstigt.
Dieses Verfahren hat sich bei vielen Vergärungsanlagen bewährt. Bei manchen Vergärungsanlagen sind jedoch immer wieder Störungen aufgetreten, da für eine gute Entwässerung enge Parameter im Inputmaterial sowie im zurückgeführten Presswasser eingehalten werden müssen.
Die erwähnten Störungen beruhen auf der unvermeidlichen Tatsache, dass das biogene Material, mit dem der Fermenter beschickt wird, ausserordentlich grosse Variationen aufweist. Die hierbei auftretenden Variationen betreffen sowohl die prozentualen Trockensubstanzanteile als auch den pH-Wert und schliesslich auch der prozentuale Anteil an organischen Feinststoffanfeilen des Beschickungsmaterials. Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere die kurzfasrigen biogenen Feinststoff nfeile sich auf dem Siebkorb anlegen und dabei eine feine Filtermatte bilden, die schliesslich zu einer praktisch vollständigen Verschliessung des Siebkorbes führt. Bei den organischen Feinststoff nfeilen handelt es sich unter anderem auch um faseriges Material mit unterschiedlicher, jedoch kurzer Faserlänge.
Dieses Problem tritt vermehrt auf, wenn das so genannte Presswasser zusätzlich zur Impfung des Fermenters verwendet wird und somit mindestens teilweise im Kreislauf geführt ist . Hierdurch entsteht eine Anreicherung der Feinstfaserstoffe, die das Verschliessen des Siebkorbes weiter unterstützen. In grosstechnischen Anlagen ist dieses Problem lösbar, indem einerseits ein grosserer Aufwand zur Abscheidung der Feststoffanfeile im Presswasser betrieben werden kann und andererseits die gesamte Anlage auch zufuhrseitig überwacht und gesteuert werden kann.
Kleinere Anlagen zum Vergären von biogenen Abfallstoffen erlauben weder eine teure Aufbereitung des Presswassers, noch können diese Anlagen mit derselben Feinheit gesteuert werden. Um solche Anlagen möglichst gleichmässig fahren zu können, wird der biogene Abfall möglichst gleichmässig verkleinert mittels eines Shredders, was zu einem starken Anstieg der biogenen Feinststoffanfeile führt. Diese Verfaserung führt einerseits dazu, dass die Entwässerungsfähigkeit abnimmt und andererseits, dass beim direkten Einsatz eines Schneckenförderers mit koaxialem, feststehendem Siebkorb Verschliessungen des Siebkorbes schneller auftreten.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, um Gärrückstand nach dem Austritt aus dem Fermenter so zu entwässern, dass die vorgenannten Probleme nicht mehr auftreten, ohne dass dabei mittels grosstechnischer Mittel das Presswasser nachbehandelt werden muss .
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 12 so auszugestalten, dass mit ihr das erfindungsgemasse Verfahren durchführbar ist. Aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 gehen bevorzugte weitere AusführungsVarianten des Verfahrens hervor, während aus den abhängigen Ansprüchen 13 bis 19 vorteilhafte Ausgestaltungs ormen der erfindungsge ässen Anlage hervorgehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht schematisch dargestellt. Es zeigt :
Figur 1 eine Teilansicht der erfindungsgemässen Anlage in einer Aufsicht von oben.
Figur 2 eine erfindungsgemasse Anlage in einem Vertikalschnitt und
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Stern- oder Scheibensiebmaschine .
Nachfolgend wird vorerst die erfindungsgemasse Anlage beschrieben, und danach wird auf das Verfahren eingegangen. Die Anlage ist in der Figur 1 im Grundriss und in Figur 2 in einem vertikalen Teilschnitt dargestellt. Das Kernstück der Anlage bildet der Fermenter 1. Der Fermenter 1 wird mit biogenen Abfällen, wie Grüngut, Gartenabfälle oder biogene gewerbliche Abfälle, gespiesen. Die biogenen Abfallstoffe liegen in einem Vorratsbunker 2 an. Die biogenen Abfallstoffe werden mittels einer Verkleinerungsvorrichtung 3 verkleinert. Die Verkleinerungsvorrichtung 3 kann ein Schredder oder eine Hammermühle oder eine andere bekannte Form von Verkleinerungsmaschine sein. Die zerkleinerten biogenen Abfallstoffe gelangen über eine Fördereinheit 4 in einen Mischer 5. Über eine Speiseleitung 6 gelangen die biogenen Abfallstoffe zur Eingangsseite des Fermenters 1, der vorzugsweise im Pfropfstromverfahren betrieben wird. Über eine Rückkopplungsleitung 7 mit darin angeordneter, aber nicht dargestellter Feststoffpumpe kann fermentierter, bakteriell beladener Gärrückstand in die Speiseleitung 6 zurückgeführt werden. In den Mischer 5 kann über eine Leitung L mittels einer Pumpe P zusätzlich Presswasser aus einem Presswasserbecken 11 ebenfalls dem Mischer 5 und gegebenenfalls auch dem Fermenter 1 zugeführt werden. Der Hauptstrom des fermentierten Gärrückstandes gelangt über ein Förderorgan 8 auf die Entwässerungsvorrichtung 10. Das Förderorgan 8 kann wie im hier dargestellten Beispiel als Schneckenförderer mit einer Förderschnecke 9 realisiert sein, oder kann auch durch eine Feststoffpumpe ersetzt sein. Dies ist deshalb möglich, weil ab dem Ausgang des Fermenters 1 die anaerobe Vergärung abgeschlossen ist und nun die aerobe Verrottung folgt . Vom Förderorgan 8 gelangt der Gärrückstand auf die Entwässerungsvorrichtung 10, welche hier erfindungsgemäss als Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 ausgestaltet ist. Die Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 dient kombiniert der Förderung des Gärrückstandes zum Nachrottehaufen 20 und der Entwässerung des Gärrückstandes. Wie schematisch dargestellt, ist die Entwässerungsvorrichtung 10 mittels Stützen 111 über dem Presswasserbecken 11 gehalten. Entsprechend gelangt das auf der Siebstrecke zwischen dem Förderorgan 8 und dem Nachrottehaufen 20 freigesetzte Presswasser 21 in das unter der Entwässerungsvorrichtung 10 angeordnete Presswasserbecken 11. Hierbei bildet -sich auf dem Presswasser 21 eine Schwimmschicht 22.
Das Presswasserbecken 11 kann durch zusätzliche Trennwände in Teilbecken unterteilt sein. Bei einem unterteilten Presswasserbecken 11 besteht die Möglichkeit, die Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 zu versetzen, so dass abwechslungsweise ein Teilbecken gefüllt wird, während ein anderes Teilbecken ruht, so dass sich die Schwimmschicht 22 ausgeprägter ausbilden und gegebenenfalls auch verdichten und antrocknen kann. Anschliessend wird diese Schwimmschicht entnommen und dem Nachrottehaufen 20 beigegeben. Selbstverständlich kann das Presswasserbecken 11 auch in drei oder mehrere Teilbecken unterteilt sein, wenn sich dies für den Verfahrensablauf als vorteilhaft erweist. Selbstverständlich uss mit der Verschiebung der Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 auch das Förderorgan 8 in der Lage und Länge anpassbar sein. Rein technisch gesehen kann selbstverständlich die gesamte Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 auch fahrbar über dem Presswasserbecken 11 angeordnet sein. In der Figur 3 ist eine Ausführungsform einer Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 in grösserem Massstab für sich allein in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Sternoder Scheibensiebmaschine 100 weist einen Siebbettrahmen 101 auf, der im Wesentlichen aus zwei Längsträgern und mindestens zwei Querträgern besteht. Zwischen den Längsträgern des Siebbettrahmens 101 sind in Lager 102 Wellen 103 gelagert. An den Wellen 103 sind Rollen 104 befestigt, die über Antriebsriemen 105 abwechslungsweise beidseitig der beiden Längsträger gekoppelt sind. Der Antrieb erfolgt über mindestens einen Antriebsmotor 108 oder wie hier dargestellt über zwei miteinander synchron betriebenen Antriebsmotoren. Die Rollen 104, die Antriebsriemen 105 und die Lager 102 sind mit einer Rollenkastenabdeckung 109 gegen Verschmutzung gesichert.
Auf den getriebenen Wellen 103 sind Schleuderscheiben 106 drehfest angeordnet. Die Schleuderscheiben 106 sind relativ zueinander versetzt, so dass die Schleuderscheiben einer Welle 103 zwischen den Schleuderscheiben einer benachbarten Welle einzugreifen vermag. Bezüglich der möglichen Ausgestaltungsform einer solchen Stern- oder Scheibensiebanordnung kann beispielsweise auf ' die DE-A- 101' 00 '473 verwiesen werden. Stern- oder Scheibensieb- aschinen werden in diversen technischen Bereichen eingesetzt, um Materialien unterschiedlicher Grossen zu trennen, wie dies der Name Siebmaschine bereits impliziert. Die Verwendung solcher Maschinen zur Entwässerung von Gärrückstand war bisher nicht bekannt. Besonders interessant ist hierbei die Tatsache, dass es im Gegensatz zu anderen bisher bekannten Entwässerungsvorrichtungen nicht zu einer Verdichtung des Gärrückstandes kommt, womit die aerobe nachfolgende Verrottung optimal vonstatten gehen kann.
Der Begriff Stern- oder Scheibensiebmaschine ist von den im Siebbett angeordneten Scheiben 106 abgeleitet. Dabei können diese Scheiben 106 praktisch jede beliebige Form aufweisen. Sind die Scheiben kreisförmig, so können hohe Beschleunigungen von Feinstpartikeln vorgenommen werden, während die eigentliche Förderwirkung des Gärrückstandes relativ gering ist. Sind die Scheiben 106 jedoch gezackt und haben daher eine Sternform, so wird dadurch insbesondere die Förderleistung erhöht. Bezüglich der Ausgestaltung solcher sternförmigen Schleuderscheiben kann beispielsweise auf die EP-A-1 ' 088 ' 599 verwiesen werden. Neben der Form der Schleuderscheiben 106 ist selbstverständlich auch die Dichte der Anordnung derselben für die Entwässerungsleistung von Bedeutung. Die Wahl der Form und Grosse sowie der Abstände der Schleuderscheiben zueinander lassen sich entsprechend optimieren. Die Optimierung ist aber nicht generell festlegbar, da dies selbstverständlich ausserst stark vom Ausgangsprodukt abhängig ist, aus dem der aus dem Fermenter 10 austretende Gärrückstand sich zusammensetzt. Da wie bereits erwähnt die Formgebung der Schleuderscheiben 106 auch die Förderwirkung des Gärrückstandes beeinflusst, ist es beispielsweise auch möglich, den gesamten Siebbettrahmen 101 über dem Presswasserbecken 11 in der Neigung verstellbar anzuordnen. Auf diese Weise kann die Förderleistung beeinflusst werden, ohne dass die Schleuderscheiben 106 ausgewechselt werden müssen.
Selbstverständlich hat man zudem als weitere Einflussgrösse die Möglichkeit, die Rotationsgeschwindigkeit der Schleuderscheiben zu variieren. Je langsamer die Schleuderscheiben 106 beziehungsweise die Wellen 103 angetrieben werden, desto länger ist die Verweilzeit, was der Entwässerung entgegen kommt, wobei allerdings dabei die ebenfalls der Entwässerung dienenden Beschleunigungen herabgesetzt werden. Bei langsameren Tourenzahlen dürften die Anteile der faserigen Feinststoffe, die durch die Stern- oder Scheibensiebmaschine in das darunter liegende Presswasserbecken 11 gelangen, eher zunehmen. Diesbezügliche Erfahrungen müssen jedoch noch gesammelt werden. Nicht unerwähnt bleiben soll hier natürlich auch die Tatsache, dass die Länge des Siebbettrahmens 101 und damit der Siebstrecke auch Einfluss auf die Intensität der Entwässerung hat . Auch im Bezug auf die Materialien der Schleuderscheiben 106 lassen sich experimentell besonders wirksame Materialien finden. Hierbei ist insbesondere an die Möglichkeit gedacht, die Schleuderscheiben 106 mit fingerförmigen Zacken zu versehen und diese aus einem gummielastischen Material zu fertigen, um damit die unvermeidlich ebenfalls auftretende Zerkleinerungs- wirkung des Gärrückstandes zu reduzieren.
Bezüglich dem eigentlichen Vergärungsverfahren, bei dem der zu entwässernde Gärrückstand anfällt, wird insbesondere auf die beiden älteren Schutzrechte der Anmelderin verwiesen, nämlich auf die EP-A-0 ' 476 ' 217 und die EP-A-0 ' 621 ' 336. Die entsprechende Arbeitsweise wurde bereits eingangs der Beschreibung kurz dargelegt. Der aus dem Fermenter 1 über das Förderorgan 8 zur Entwässerungsvorrichtung 10 geführte Gärrückstand gelangt auf die Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 und fällt dabei über einen Stutzen 111 auf die Schleuderscheiben 106 des Siebbettes. Die Schleuderscheiben 106 führen zu hohen Beschleunigungen der Gärrückstandteile, die sich dabei kurzfristig verdichten, wobei sich die Wasseranteile zu Tropfen agglomerieren und dabei bei der Förderung von den Feststoffanfeilen trennen. Diese Möglichkeit der Verwendung von Stern- oder Scheibensiebmaschinen war bisher nicht bekannt oder wurde zumindest bisher nicht genutzt. Durch die Zwischenräume gelangt nicht nur das Wasser, sondern gelangen gleichzeitig auch die feinen Feststoffanteile und insbesondere auch die kürzeren Faseranteile zwischen den einzelnen Scheiben hindurch, wobei sie einerseits durch das Presswasser mitgerissen oder aktiv hindurchgefördert werden und andererseits durch die Schwerkraft in den Bereich unterhalb des Siebbettes gelangen. Von hier kann dieser wässrige Anteil in ein Presswasserbecken 11 geführt werden oder, wie hier vorteilhafterweise dargestellt, direkt in das Presswasserbecken 11 fallen, wenn die Stern- oder Scheibensiebmaschine 100 direkt über dem Becken angeordnet ist. Im Presswasserbecken 11 selber findet dann eine zusätzliche Trennung statt. Während die leichten Feststoffanfeile, was automatisch die biogenen Feststoffanfeile sind, nach oben geschwemmt werden und hier eine Schwimmschicht 22 bilden, werden sich die eher mineralischen oder metallischen Anteile, die durch das Sieb gelangen, absetzen und eine Bodenschicht bilden, die hier nicht dargestellt ist.
Um die Schwimmschichtbildung zu begünstigen, ist es sicherlich sinnvoll, das abgetrennte Presswasser 21 während einer gewissen Zeit ruhen zu lassen. Hierbei wird die
Schwimmschicht 22 grösser und dichter, wobei gleichzeitig auch eine gewisse Verkrustung festgestellt wird. Entsprechend lässt sich die Schwimmschicht 22 nach einer gewissen Zeit mittels eines Greifers problemlos abschöpfen. Das verbleibende Presswasser 21 hat selbstverständlich immer noch einen gewissen Anteil an Feststoffen, die in Schwebe bleiben.
Der Anteil von sich darin frei bewegenden biogenen
Faserstoffen ist jedoch so stark vermindert, dass eine Rückführung des Presswassers 21 in den Mischer 5 beziehungsweise in den Fermenter 1 zulässig ist, ohne dass hierbei eine Anreicherung der Feinstfeststoffe festgestellt wird. Das Presswasser 21 weist jedoch gegenüber Presswasser aus Anlagen, bei denen eine Nachbehandlung des Presswassers erfolgt ist, einen höheren Feststoffanteil auf. Für die Landwirtschaft ist dies jedoch problemlos zulässig. Die abgeschöpfte Schwimmschicht 22 kann der Nachrotte 20 zugeführt werden und bildet eine hochwertige Komposterde.
Wird die gesamte Entwässerungsvorrichtung 10 über dem Presswasserbecken 11 verschieb- oder verfahrbar angeordnet, so kann das Presswasserbecken 11 in Teilbecken unterteilt werden, die sukzessive erst gefüllt, dann in Ruhe belassen und schliesslich die Schwimmschicht abgeschöpft werden kann.
Die der Nachrotte 20 zuführbaren entwässerten Gärrückstände können bezüglich des Wassergehaltes überprüft werden, und entsprechend können die verschiedenen Parameter einerseits der Maschinen und andererseits des Betriebes der Maschine variiert werden. Die maschinenfesten Parameter für die Einflussnahrrte auf die Entwässerung sind einerseits die Geometrie der Schleuderscheiben 106 und andererseits die Anordnung der Schleuderscheiben 106 bezüglich ihrer Dichte und der relativen Distanz zueinander. Diese Änderungen verlangen selbstverständlich eine Umrüstung der Stern- oder Scheibensiebmaschine 100.
Des weiteren kann jedoch die Einflussnahme auch durch andere variable Parameter beeinflusst werden. Solche Parameter stellen einerseits die Rotationsgeschwindigkeit der Wellen 103 und andererseits die Fördergeschwindigkeit des Gärrückstandes auf der Stern- oder Scheibensiebmaschine dar. Bei der Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Wellen 103 ist es im einfachsten Falle möglich, alle Wellen gleichmässig mit einer höheren Rotationsgeschwindigkeit laufen zu lassen. Durch entsprechende Änderungen der Maschine können aber beispielsweise auch Gruppen von Wellen in nacheinander folgenden Sektoren des Siebbettes mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten getrieben werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, alternativ jeweils eine Welle schneller und die benachbarte Welle langsamer zu treiben. Dies kann dadurch erfolgen, dass man jede zweite Welle mit einer Geschwindigkeit von einer Seite her und die übrigen Wellen mit einer anderen Geschwindigkeit von der anderen Seite des Siebbettrahmens antreibt. Die entsprechende Wirkung lässt sich experimentell feststellen.
Wie bereits erwähnt, kann aber auch der Siebbettrahmen 101 insgesamt in seiner Neigung in Fδrderrichtung steigend verstellbar über dem Presswasserbecken 11 angeordnet sein, wodurch entsprechend die Förderleistung beeinflussbar ist. Hierdurch wird eine längere Verweilzeit des Gärrückstandes auf dem Siebbett der Maschine realisiert.
Interessanterweise kann man nach einer ersten Entwässerung mittels einer Stern- oder Scheibensiebmaschine die bereits entwässerten Gärrückstände nun auch noch nachträglich weiter entwässern mit einem bereits eingangs beschriebenen Förderer- Entwässerer, bei dem auf einer Welle eine Schnecke angeordnet ist, die die Gärrückstände durch einen koaxialen, feststehenden Siebkorb fördert und damit auch zur Nachrotte führt. Das nun anfallende Presswasser ist von Feinstfaserstoffanfeilen weitgehend befreit. Es ist somit sinnvoll, dieses Presswasser zur Rückführung in den Fermenter oder in den Mischer 5 zu verwenden, da so eine Anreicherung der Feinstfaserstoffe vermieden wird und folglich auch das Verschliessen des Siebkorbes praktisch nicht mehr auftreten wird. Überschüssiges in der zweiten Entwässerungsstufe anfallendes Presswasser wird man nach wie vor dem Presswasserbecken 11 zuführen.
Bezugszeichenliste i
1 Fermenter
2 Vorratsbunker
3 Verkleinerungsvorrichtung
4 Fördereinheit
5 Mischer
6 Speiseleitung
7 Rückkupplungsleitung
8 Förderorgan
9 Förderschnecke
10 Entwässerungsvorrichtung
11 Presswasserbecken
20 Nachrotte
21 Presswasser
22 Schwimmschicht
100 Stern- oder Scheibensiebmaschine
101 Längsträger des Siebbettrahmens
102 Lager
103 Wellen
104 Rollen
105 Antriebsriemen
106 SchleuderScheiben
107 Führungswangen
108 Antriebsmotoren, synchronisiert
109 Rollenkastenabdeckung
110 Siebbettabdeckung
111 Stutzen
L Leitung
P Presswasserpumpe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entwässerung von aus einem Fermenter (1) stammendem Gärrückstand, dadurch gekennzeichnet, dass der Gärrückstand über eine Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) geführt wird, wonach auf der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) entwässertes Material einer Nachrotte (20) oder Kompostierung zugeführt wird, während beim Siebvorgang anfallendes Presswasser (21) mit organischen Feinststoffanteilen der Trockensubstanz einem Presswasserbecken (11) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Entwässerung mittels der Stern- oder Scheibensiebmaschine der weitgehend von organischen Feinststoffanteilen der Trockensubstanz befreite Gärrückstand einer zweiten zusätzlichen Entwässerungs- stufe in der Form eines Fδrderer-Entwässerers, bei dem auf einer Welle eine Schnecke angeordnet ist, die von einem koaxialen, feststehenden Siebkorb umschlossen ist, zugeführt und erst dann der Nachrotte zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswasser aus der zweiten Entwässerungsstufe wahlweise in den Fermenter und/oder einem Mischer (5) oder dem Presswasserbecken (11) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Schleuderscheiben (106) bestückte Wellen (103) der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) mit einer variierbaren Tourenzahl von 300 - 3000 U/min betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich auf der Oberfläche im Presswasserbecken (11) bildende Schwimmschicht (22) entnommen und der Nachrotte (20) beigegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung des Gärrückstandes auf der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) durch einen der folgenden maschinenfesten Parameter verändert wird, nämlich durch die Schleuderscheibengeometrie und/oder durch die relative Distanz der benachbarten ineinandergreifenden Schleuderscheiben (106) .
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung des Gärrückstandes auf der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) durch einen der folgenden variablen Parameter der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) verändert wird, nämlich durch die Variation der Rotationsgeschwindigkeit von Wellen (103) und/oder der alternativen Variation der Rotationsgeschwindigkeit jeweils benachbarter Wellen (103) und/oder der Variation der Rotationsgeschwindigkeit auf verschiedenen Abschnitten eines Siebbettes (101) der Maschine.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung des Gärrückstandes auf der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) durch Änderung des Neigungswinkels eines Siebbettes (101) eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Entwässerung auf der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) anfallende Wasser in verschiedene Presswasserbecken (11) oder Teilbecken eingeleitet wird, wobei jeweils ein Presswasserbecken (11) gefüllt wird und mindestens ein weiteres Presswasserbecken (11) ruht, wobei die sich bildende Schwimmschicht (22) von einem Ruhebecken entnommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswasser (21) nach der Entnahme der Schwimm- schicht (22) der landwirtschaftlichen Düngung zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswasser (21) mindestens teilweise nach der Entnahme der Schwimmschicht (22) in den Fermenter (1) und/oder einen Mischer (5) für einzuspeisendes Frischgut zugeführt wird.
12. Anlage zum Vergären von biogenen Abfallstoffen, welche mindestens einen Fermenter (1) und eine nachfolgende Entwässerungsvorrichtung (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsvorrichtung (10) eine Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) mit einem Siebbettrahmen (101) mit mehreren darin gelagerten und getriebenen Wellen (103), die mit runden, sternförmigen oder anders gestalteten Schleuderscheiben (106) bestückt sind, beinhaltet.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) mit dem Siebbettrahmen (101) über einem Presswasserbecken (11) angeordnet ist.
14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Presswasserbecken (11) mit seinem oberen Rand den Fermenterausgang überragt und der Gärrückstand vom Fermenterausgang über Fördermittel (18) auf das Siebbett der Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) führbar ist und das entwässerte Material auf der gegenüber liegenden Seite des Presswasserbeckens (11) anfällt.
15. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) mit einem Siebbettrahmen (101) ausgestaltet ist, dessen Niveau in der Förderrichtung steigend angeordnet ist.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau des Siebbettrahmens (101) in seiner Neigung verstellbar ist.
17. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stern- oder Scheibensiebmaschine (100) über einem Presswasserbecken (11) angeordnet ist.
18. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Siebbettrahmen (101) eine Auffangwanne mit Ablauf angebracht ist, welcher Ablauf mit einem Presswasserbecken (11) in Verbindung steht oder bringbar ist .
19. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Presswasserbecken (11) vorhanden sind oder ein in mehrere Teilbecken unterteiltes Presswasserbecken (11) vorhanden ist .
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