WO2006089766A1 - Verfahren und reaktor zur biologischen aufbereitung von organik enthaltenden abfallstoffen - Google Patents

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WO2006089766A1
WO2006089766A1 PCT/EP2006/001706 EP2006001706W WO2006089766A1 WO 2006089766 A1 WO2006089766 A1 WO 2006089766A1 EP 2006001706 W EP2006001706 W EP 2006001706W WO 2006089766 A1 WO2006089766 A1 WO 2006089766A1
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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the invention relates to a method for the biological treatment of organics-containing waste and a reactor for carrying out this method.
  • MSA mechanical biological treatment
  • the degradation of the biogenic mass is microbial, whereby a distinction can be made between aerobic and anaerobic microorganisms.
  • the aerobic conversion ultimately leads to the end products carbon dioxide and water and is referred to as rotting.
  • the anaerobic conversion is typical for fermentation, as end products are produced, inter alia, methane, ammonia and hydrogen sulfide.
  • WO 97/27158 Al an aerobic waste treatment process is disclosed, in which the waste materials are fed to a percolator and the Organically hydrolyzed by supplying air and process water and the digested ingredients are washed out.
  • the solid, which has been largely freed from organics, is subsequently dried and fed to a mechanical treatment.
  • the withdrawn from the percolator organically highly polluted discharge water is fed to the anaerobic degradation of a biogas plant, the organic content is converted by methane bacteria and fed to generate energy, for example, a biogas combustion.
  • the object of the invention is to provide a method and a reactor by which an effective degradation of organic constituents of the waste materials is made possible with comparatively little device-technical and procedural expenditure.
  • the process water used to adjust the moisture and to wash out the organic components in the reactor is preferably conducted as circulating water, so that the fresh water consumption and the effort for wastewater treatment are minimal.
  • the degradation of organic components can be further improved if the reactor is preceded by a stage for hydrolyzing or acidification of the waste.
  • This hydrolyzation can be carried out by introducing air and adding process water or alternatively, essentially anaerobically, by adding heated process water, which can also be conducted as circulating water.
  • the waste material is preferably conducted as a plug flow in the hydrolysis, so that no mixing of the waste material takes place.
  • the waste is mixed in the reactor by means of a suitable agitator.
  • the efficiency can be further increased if the reactor is supplied essentially oxygen-free exhaust gases from the hydrolyzing.
  • the biological conversion in the reactor can be improved if air oxygen is injected in a head-side gas space of the reactor.
  • the atmospheric oxygen is then introduced by the agitator in the waste, so that formation of anaerobic zones in the reactor is avoided.
  • the reactor for carrying out this process is essentially without aeration, i. H. , carried out without flowing through the heap with an air volume flow and preferably has a sieve bottom which extends substantially over the effective length of the reactor.
  • the sieve bottom is preferably associated with a scraper floor over which the freed of organic solids can be removed.
  • the delivered waste 1 is first subjected to a mechanical treatment.
  • a mechanical treatment for municipal waste, the delivered garbage bags, for example, torn open and possibly pre-shredded.
  • the waste materials are then fed to a mechanical separation unit 14, for example a drum screen and separated into a coarse grain fraction and a fine grain fraction, wherein the pre-crushing and the mesh size is selected so that the coarse grain fraction particle diameter in the range between 60 to 200mm and the fine grain fraction particle sizes in the range ⁇ 60 to 200mm contains.
  • the remaining Stoffström the screen overflow 14.1 is in another suitable separation plant, such as a classifier 33 in a fraction of interfering and heavy materials 7 for sorting and possibly for disposal and a fraction combustible light materials 8 separated for thermal utilization.
  • the fine grain fraction screen 14.2 contains about 80% of the available organic content of the waste.
  • the iron-containing metals 10 contained in the sieve pass are likewise separated off via metal receiving points 15.1 and a magnetic separator 15, and the remaining material stream containing the organic constituents can be fed to an aerobic hydrolysis.
  • This aerobic hydrolysis takes place in a hydrolysis reactor 17, the structure of which is already known per se.
  • the fraction 14.2 containing organic constituents is conveyed via a fresh product entry 21 into the hydrolysis reactor 17 where it is acidified by supplying process air 19 and process water 42.
  • an aerobic, thermophilic heating of the substance mixture takes place so that the bio-cells can be broken up and the released organic substances can be transported away by the process water.
  • the process water is heated over a 42 described in more detail below heat exchanger 41 to a predetermined process temperature in the thermophilic region, which is for example more than 7O 0 C. This increase in temperature complies with the requirements of the European Community concerning the composting rules for composting, according to which the substance mixture 20 is to be stored for a period of two hours at a temperature of 7O 0 C must be maintained.
  • a suitable transport means 26 for example, a scraper floor 26 from the Frischguteintrag 21 for material discharge 16.
  • the plug flow prevents backmixing of contaminated fresh material (sieve pass 14.2) with the hygienized substance mixture 27 applied to the material discharge 16.
  • the fraction 14.2 can also be introduced into a Hozizontal füren via a suitable distributor, wherein these layers are then conveyed via a transport device in the direction of the material discharge.
  • a transport device in the direction of the material discharge.
  • Corresponding details are the aforementioned DE 199 09 353 Al removable.
  • the process air 19 is preferably blown into the substance mixture 20 via a ventilation device, not shown, with a nozzle bottom.
  • the loaded with organic waste air 22 is removed overhead from the hydrolysis reactor 17 and freed in an exhaust air purification system 25 of pollutants and odors and blown out as a purified exhaust air stream 2 into the atmosphere.
  • hydrolysis reactors 17 are connected in series, so that hydrolysis can be carried out in a quasi-continuous flow method.
  • a hydrolysis reactor can in principle also be used, as described with reference to FIGS. 3 to 7 of WO 03/020450 A1.
  • the acidification can also be performed anaerobically without air supply.
  • the sanitized substance mixture 27 drawn off via the material discharge 16 is subsequently fed via a substance mixture entry to a percolator 28 whose basic construction corresponds in principle to that from WO 97/27158 A1, with the exception that no ventilation nozzles are provided in the percolator 28 according to the invention.
  • a percolator 28 whose basic construction corresponds in principle to that from WO 97/27158 A1, with the exception that no ventilation nozzles are provided in the percolator 28 according to the invention.
  • the percolator 28 may without aeration, ie, is blown without bottom nozzles through which air in the bulk material, are operated, so that the percolator is much simpler than the conventional solutions.
  • supply air 23 can be blown into the gas space 28.6.
  • the air oxygen contained is then introduced via the agitator 50 into the mixture 27 in order to avoid the formation of anaerobic nests in the heap and to cause additional acidification.
  • this supply air flow is much smaller than the ventilation volume flow in the known solutions, which flows through the debris pressurized from bottom to top in countercurrent to the process water.
  • the hydrolyzing step can also be bypassed, in which the contaminated sieve flow 14.2 is fed directly to the percolator 28 via an adjusting slide 46 and a bypass pipe 21.1.
  • the process water 42 required for the percolation is branched off via a displacement slide 46 from the process water stream heated via the heat exchanger 41 and sprayed onto the sanitized substance mixture located in the percolator 28 via a suitable spraying device.
  • the mixture of substances in the percolator 28 is intensively mixed by means of an agitator 50.
  • its gas space 28.6 is charged with the predominantly oxygen-free exhaust gases from the upstream hydrolysis stage. These exhaust gases can be diverted, for example via a suitable adjusting slide 46 from the exhaust air stream 22 of the hydrolyzing.
  • the resulting in the percolation exhaust gases 22 are withdrawn via a line from the gas space 28.6 and summed to the exhaust air stream 22 of the hydrolyzing, so that the sum flow 24 of the exhaust air purification 25 is supplied.
  • the sieve bottom cleaning is carried out by means of a feed device, for example a Kratzêts 28.3, which preferably by a hydraulic cylinder
  • the withdrawn via the discharge 51, largely exempted from organism lean mixture 30 has a dry matter content of about 30%.
  • the metals 10 contained are in turn drawn off via a metal receiving point 15. 1 and a metal separator 15.
  • this lean mixture 30 is dewatered in a classifying press 31 according to WO 03/020498 A1 to a dry matter content of about 70% DM.
  • the subsequently applied dewatered raw compost 32 is then fed to a separation stage 33, for example a vibrating or drum sieve, and into a compostable fraction
  • the metallic components 10 contained in the raw compost 32 can be separated off via a metal separator 15.
  • the highly pressurized organic press water 33 is fed together with the loaded circulating water 29 a separation stage 34 and there freed of fibrous materials 11 and inert materials 12, so that after this separation stage 34 with a highly contaminated organics and abused by contaminants process water 85 is applied.
  • This is then cooled in a cooling system 36, for example a double-tube cooler 36.1 and an air / water table cooler 36.2 to a mesophilic temperature of for example 35 0 C.
  • the cooled polluted process water 37 is then fed to a fermenter 38 for biogas production.
  • this fermenter 38 (fermentation reactor)
  • the organic components of the process water are anaerobically converted to biogas 39 and bacterial mass.
  • Organik circulating water 40 can then be supplied to the heat exchanger 41 described above and heated to a thermophilic temperature in the range between 35 0 C and 8O 0 C and fed as process water 42, both the hydrolysis reactor 17 and the percolator 28.
  • the resulting biogas 39 is processed in a biogas utilization plant 43 to the following energetic products:
  • the heating circuit 3.1 of the heat exchanger 4.1 can be fed with the incurred after fermentation hot water 3.
  • the circulating water 40 can be de-embroidered via a circulating water denitrification plant 44, which can also be used as wastewater treatment plant for the disposal of excess water 13, so that no ammonium concentrations can form in the circulation, which stop the biological process by poisoning could bring.
  • the de-watered and process water quality treated treated water quality 45 can be added to the circulating or process water 42 at various points, for example:
  • the temperature should be in the thermophilic range of, for example, 40 0 C to 8O 0 C.

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Organik enthaltenden Abfallstoffen (1) und ein für ein derartiges Verfahren vorgesehener Reaktor (28), in dem ohne Belüftung, d. h., ohne Ausbildung eines Luft volumenstroms im Haufwerk eine Umsetzung und Auswaschung von organischen Bestandteilen erfolgt, wobei die Abfallstoffe (1) oder das Prozesswasser (42) erwärmt werden. Die Temperatur sollte dabei im thermophilen Bereich von beispielsweise 40° C bis 80° C liegen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Reaktor zur biologischen Aufbereitung von Orqanik enthaltenden Abfallstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Organik enthaltenden Abfallstoffen und einen Reaktor zur Durchführung dieses Verfahrens .
Mit der Einführung der getrennten Sammlung von organischen Haushaltsabfällen in Europa hat die mechanisch biologische Aufbereitung (MBA) von Siedlungsabflallen zunehmende Bedeutung erlangt. Der Abbau der biogenen Masse erfolgt mikrobiell, wobei zwischen aeroben und anaeroben Mikroorganismen unterschieden werden kann. Die aerobe Umsetzung führt letztendlich zu den Endprodukten Kohlenstoffdioxid und Wasser und wird als Verrottung bezeichnet. Die anaerobe Umsetzung ist typisch für die Vergärung, als Endprodukte entstehen unter anderem Methan, Ammoniak und Schwefelwasserstoff .
Bekannte Verfahren sehen je nach Beschffenheit der Abfallmischungen verschiedene Verfahrensschritte zu Abfallbehandlung auf. Die individuelle Bereitstellung einzelner Verfahrensanlagen ist jedoch sehr teuer.
In der DE 196 48 731 Al wird ein aerobes Verfahren beschrieben, bei der die organischen Bestandteile einer Abfallfraktion in einem Perkolator ausgewaschen werden und der Rückstand nach einer Trocknung beispielsweise verbrannt oder deponiert wird.
In der WO 97/27158 Al ist ein aerobes Abfallaufbereitungsverfahren offenbart, bei dem die Abfallstoffe einem Perkolator zugeführt werden und die organischen Bestandteile durch Zuführung von Luft und Prozesswasser hydrolysiert und die aufgeschlossenen Bestandteile ausgewaschen werden. Der von Organik weitgehend befreite Feststoff wird anschliessend getrocknet und einer mechanischen Aufbereitung zugeführt . Das vom Perkolator abgezogene organisch hochbelastete Austrittswasser wird zum anaeroben Abbau einer Biogasanlage zugeführt, wobei der Organikanteil mittels Methanbakterien umgesetzt und zur Energieerzeugung beispielsweise einer Biogasverbrennung zuführbar ist.
Bei all diesen Verfahren ist ein vergleichsweise hoher vorrichtungstechnischer Aufwand zur Durchführung der aeroben Hydrolyse im Perkolator erforderlich.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Reaktor zu schaffen, durch die bei vergleichsweise geringem vorrichtungstechnischen und verfahrenstechnischen Aufwand ein effektiver Abbau organischer Bestandteile der Abfallstoffe ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Reaktors durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst.
Es zeigte sich überraschender Weise, dass der AufSchluss der organischen Bestandteile der Abfallstoffe, beispielsweise Biomüll enthaltender Gesamtmüll, auch durch eine Perkolation durchgeführt werden kann, bei der das Haufwerk nicht von einem Luftvolumenstrom (Belüftung) durchströmt wird, der bodenseitig zugeführt und über Kopf abgezogen wird. D. h. , in Abwendung von den bekannten Verfahren erfolgt das Aufbrechen der Biozellen und Freisetzen von organischen Substanzen nicht durch die gleichzeitige Einwirkung des gemäß dem Stand der Technik in den Reaktor durchströmenden Luftsauerstoffes und der über die Waschflüssigkeit eingestellten Feuchtigkeit sondern im Wesentlichen alleine durch Zugabe von Prozesswasser, wobei diese ohne Blüftung durchgeführte Perkolation bei einer erhöhten Temperatur im thermophilen Bereich (beispielsweise zwischen 40 und 8O0C) abläuft. Diese erhöhte Temperatur kann durch Aufwärmen des Prozesswassers, durch Beheizen des Perkolators oder auf sonstige Weise erfolgen.
Bei einer derartigen Verfahrensführung ist der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den herkömmlichen Lösungen ganz wesentlich verringert, da zum Einen keine Vorrichtungen zum Einblasen von Prozessluft vorgesehen werden muss und zum Anderen durch die im Wesentlichen anaerobe Verfahrensführung der Volumenstrom des mit Organik beladenen Abgases gegenüber herkömmlichen Lösungen wesentlich verringert, so dass der Aufwand zur Abgasreinigung minimal ist.
Das zur Einstellung der Feuchtigkeit und zum Auswaschen der organischen Bestandteile im Reaktor verwendete Prozesswasser wird vorzugsweise als Umlaufwasser geführt, so dass der Frischwasserverbrauch und der Aufwand für die Abwasserreinigung minimal sind.
Der Abbau organischer Bestandteile läßt sich weiter verbessern, wenn dem Reaktor eine Stufe zur Hydrolysierung oder VerSäuerung der Abfallstoffe vorgeschaltet ist. Diese Hydrolysierung kann durch Lufteintrag und Zugabe von Prozesswasser oder alternativ, im wesentlichen anaerob, durch Zugabe erwärmten Prozesswassers erfolgen, das ebenfalls als Umlaufwasser geführt sein kann. Der Abfallstoff wird dabei vorzugsweise als Propfenströmung in der Hydrolysierstufe geführt, so dass keine Durchmischung des Abfallstoffes erfolgt.
Im Gegensatz dazu wird der Abfallstoff im Reaktor mittels eines geeigneten Rührwerks durchmischt.
Der Wirkungsgrad läßt sich weiter erhöhen, wenn dem Reaktor im wesentlichen Sauerstofffreie Abgase aus der Hydrolysierungsstufe zugeführt werden.
Für die Weiterbehandlung des beladenen Prozesswassers ist es vorteilhaft, wenn dieses vor dem Eintritt in eine Biogasanlage gekühlt wird.
Die biologische Umsetzung im Reaktor lässt sich verbessern, wenn in einem kopfseitigen Gasraum des Reaktors Luftsauerstoff eingeblasen wird. Der Luftsauerstoff wird dann durch das Rührwerk in den Abfallstoff eingetragen, so dass eine Bildung von anaeroben Zonen im Reaktor vermieden wird.
Der Reaktor zur Durchführung dieses Verfahrens ist im Wesentlichen ohne Belüftung, d. h. , ohne Durchströmung des Haufwerks mit einem LuftVolumenstrom ausgeführt und hat vorzugsweise einen Siebboden, der sich im wesentlichen über die Wirklänge des Reaktors erstreckt.
Dem Siebboden ist vorzugsweise ein Kratzboden zugeordnet, über den die von Organik befreiten Feststoffe abgezogen werden können.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche: Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einzigen schematischen Zeichnung erläutert, die ein Fließschema eines Verfahrens zur Aufbereitung von organische Bestandteile enthaltenden Abfallstoffen zeigt.
Prinzipiell können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren alle organisch belasteten Abfallstoffe, wie z. B. Restmüll, Großküchenabfälle, Grünabfall, Abfälle aus der Lebensmittelindustrie, Klär- und Gärschlämme, biologische Rückstände, wie beispielsweise Maischen aus der Getränkeherstellung usw. behandelt werden.
Gemäß dem Verfahrensschema wird der angelieferte Abfallstoff 1, zunächst einer mechanischen Aufbereitung unterzogen. Bei Siedlungsabfall werden die angelieferten Müllsäcke beispielsweise aufgerissen und ggf. vorzerkleinert. Die Abfallstoffe werden anschließend einer mechanischen Trennanlage 14, beispielsweise einem Trommelsieb zugeführt und in eine Grobkornfraktion und eine Feinkornfraktion aufgetrennt, wobei die Vorzerkleinerung und die Siebweite so gewählt ist, dass die Grobkornfraktion Korndruchmesser im Bereich zwischen 60 bis 200mm und die Feinkornfraktion Korngrößen im Bereich < 60 bis 200mm enthält.
Der beispielsweise Schwerstoffe, großflächige Folien, Papier und Kartonagen enthaltende Siebüberlauf 14.1 wird aus der Trennanlage 14 abgezogen und über
Metallaufnahmestellen 15.1. und einen Metallabscheider 15 eisenhaltige Metalle 10 abgeschieden. Der verbleibende Stoffström des Siebüberlaufs 14.1 wird in einer weiteren geeigneten Trennanlage, beispielsweise einem Sichter 33 in eine Fraktion aus Stör- und Schwerstoffen 7 zur Ansortierung und ggf. zur Entsorgung und eine Fraktion an brennbaren Leichtstoffen 8 zur thermischen Verwertung aufgetrennt .
Der die Feinkornfraktion bildende Siebdurchlauf 14.2 enhält etwa 80% des verfügbaren Organikanteils der Abfallstoffe. Die im Siebdurchlauf enthaltenen eisenhaltigen Metalle 10 werden ebenfalls über Metallaufnahmestellen 15.1 und einen Magnetabscheider 15 abgetrennt und der verbleibende, die organischen Bestandteile enthaltende Stoffstrom kann einer aeroben Hydrolyse zugeführt werden. Diese aerobe Hydrolyse erfolgt in einem Hydrolysereaktor 17, dessen Aufbau per se bereits bekannt ist. Diesbezüglich sei beispielsweise auf die DE 199 09 353 Al verwiesen, in der ein Reaktor zur aeroben HydroIysierung (VerSäuerung) einer organischen Müllfraktion beschrieben ist, so dass der Einfachheit halber auf diese Beschreibung verwiesen wird.
In einem derartigen Reaktor wird die organische Bestandteile enthaltende Fraktion 14.2 über einen Frischguteintrag 21 in den Hydrolysereaktor 17 gefördert und dort durch Zuführung von Prozessluft 19 und von Prozesswasser 42 versäuert. Durch die Einwirkung des Luftsauerstoffs und die gleichzeitig eingestellte Feuchtigkeit erfolgt eine aerobe, thermophile Erwärmung des Stoffgemisches, so dass die Biozellen aufgebrochen und die freigesetzen organischen Substanzen durch das Prozesswasser abtransportiert werden können. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist das Prozesswasser 42 über einen im Folgenden noch näher beschriebenen Wärmetauscher 41 auf eine vorbestimmte Prozesstemperatur im thermophilen Bereich erwärmt, die beispielsweise mehr als 7O0C beträgt. Durch diese Temperaturerhöhung werden Auflagen der europäischen Gemeinschaft betreffend der Hygienisierungsvorschriften für Kompost erfüllt, gemäß denen das Stoffgemisch 20 bei einer Aufenthaltszeit von zwei Stunden auf einer Temperatur von 7O0C gehalten werden muss .
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Materialaustrag 16 - hier dargestellt als Sammeltrichter - diametral zum Frischguteintrag 21, so dass das Stoffgemisch 20 als Propfen mittels einer geeigneten Transporteinrichtung 26, beispielsweise eines Kratzbodens 26 vom Frischguteintrag 21 zum Materialaustrag 16 gefördert wird. Durch die Propfenströmung wird eine Rückvermischung von kontaminiertem Frischgut (Siebdurchlauf 14.2) mit dem am Materialaustrag 16 anliegenden hygienisiertem Stoffgemisch 27 ausgeschlossen.
Alternativ kann die Fraktion 14.2 auch über einen geeigneten Verteiler in Hozizontalschichten eingebracht werden, wobei diese Schichten dann über eine Transportvorrichtung in Richtung zum Materialaustrag gefördert werden. Entsprechende Details sind der genannten DE 199 09 353 Al entnehmbar. Die Prozessluft 19 wird vorzugsweise über eine nicht dargestellte Lüftungseinrichtung mit Düsenboden in das Stoffgemisch 20 eingeblasen. Die mit Organik beladene Abluft 22 wird über Kopf aus dem Hydrolysereaktor 17 abgezogen und in einer Abluftreinigungsanlage 25 von Schadstoffen und Gerüchen befreit und als gereinigter Abluftstrom 2 in die Atmosphäre ausgeblasen.
Bei größeren Mengen an aufzubereitendem Abfall können, wie in den Figuren 3 bis 5 der DE 199 09 353 Al dargestellt, mehrere Hydrolysereaktoren 17 hintereinander geschaltet werden, so dass Hydrolyse in einem quasi kontinuierlichen Durchlaufverfahren erfolgen kann. Anstelle eines Reaktors gemäß der DE 199 09 353 Al kann prinzipiell auch ein Hydrolysereaktor verwendet werden, wie anhand der Figuren 3 bis 7 der WO 03/020450 Al beschrieben ist .
Die Versäuerung kann auch anaerob ohne Luftzufuhr durchgeführt werden.
Das über den Materialaustrag 16 abgezogene hygienisierte Stoffgemisch 27 wird anschließend über einen Stoffgemiseheintrag einem Perkolator 28 zugeführt, dessen Grundaufbau im Prinzip demjenigen aus der WO 97/27158 Al entspricht, mit der Ausnahme, dass beim erfindungsgemäßen Perkolator 28 keine Belüftungsdüsen vorgesehen sind. Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus eines derartigen Perkolators kann somit auf die genannte WO 97/27158 Al verwiesen werden.
Da das hygienisierte Stoffgemisch 27 mit einer vergleichsweise hohen Temperatur im thermophilen Bereich ( > 40 bis < 8O0C) vorliegt, kann der Perkolator 28 ohne Belüftung, d. h. , ohne bodenseitige Düsen, durch die Luft in das Haufwerk eingeblasen wird, betrieben werden, so dass der Perkolator wesentlich einfacher als bei den herkömmlichen Lösungen aufgebaut ist. Zur Verbesserung der biologischen Umsetzung kann Zuluft 23 in den Gasraum 28.6 eingeblasen werden. Der enthaltene LuftSauerstoff wird dann über das Rührwerk 50 in das Stoffgemisch 27 eingetragen, um die Bildung von anaeroben Nestern im Haufwerk zu vermeiden und eine zusätzliche Versäuerung zu bewirken. Dieser Zuluftstrom ist jedoch wesentlich kleiner als der Belüftungsvolumenstrom bei den bekannten Lösungen, der das Haufwerk druckbeaufschlagt von unten nach oben im Gegenstrom zum Prozesswasser durchströmt. In dem Fall, in dem der angelieferte Abfallstoff bereits hydrolysiert ist oder sehr feucht angeliefert wird, kann die Hydrolysierungsstufe auch umgangen werden, in dem der kontaminierte Siebdurchlauf 14.2 über eine Verstellschieber 46 und eine Bypassrohrleitung 21.1 direkt dem Perkolator 28 zugeführt wird.
Das für die Perkolation erforderliche Prozesswasser 42 wird über einen Verstellschieber 46 von dem über den Wärmetauscher 41 erwärmten Prozesswasserstrom abgezweigt und über eine geeignete Sprühvorrichtung auf das sich im Perkolator 28 befindliche hygienisierte Stoffgemisch aufgesprüht. Im Unterschied zum Hydrolysereaktor 17 wird das Stoffgemisch im Perkolator 28 mittels eines Rührwerks 50 intensiv durchmischt. Zur Einstellung der anaeroben Verhältnisse im Perkolator 28 wird dessen Gasraum 28.6 mit den überwiegend Sauerstofffreien Abgasen aus der vorgeschalteten Hydrolysierungsstufe beaufschlagt. Diese Abgase können beispielsweise über einen geeigneten Verstellschieber 46 vom Abluftstrom 22 der Hydrolysierungsstufe abgezweigt werden.
Die bei der Perkolation entstehenden Abgase 22 werden über eine Leitung aus dem Gasraum 28.6 abgezogen und zum Abluftstrom 22 der Hydrolysierungsstufe summiert, so dass der Summenstrom 24 der Abluftreinigung 25 zugeführt wird.
Durch den AufSchluss des Stoffgemischs in der Hydrolysierungsstufe mittels Versäuerung bei hohen Temperaturen werden im Perkolator 28 durch das Prozesswasser 22 wesentlich höhere Auswaschraten erzielt als bei den bisher bekannten Perkolationsverfahren. Das mit organischen Bestandteilen beladene Prozesswasser tritt durch einen Siebboden 28.1 hindurch in eine Auffangwanne 28.2 und wird von dort abgezogen. Diese Auffangwanne 28.2 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Perkolators 28.
Die Siebbodenreinigung erfolgt mittels einer Vorschubeinrichtung, beispielsweise eines Kratzbodens 28.3, welcher vorzugsweise durch einen Hydraulikzylinder
28.4 angetrieben wird. Über diesen Kratzboden 28.3 wird der von organischen Bestandteilen weitgehend entfrachtete Feststoff zum Austrag 51 gefördert und aus dem Perkolator 28 ausgetragen. Um die Reinigungs- und Austragsgeschwindigkeit variieren zu können, ist der Hub
28.5 des Hydraulikzylinders beispielsweise im Bereich zwischen 50 bis 200cm variierbar.
Das über den Austrag 51 abgezogene, von Organik weitgehend entfrachtete Magergemisch 30 hat einen Trockensubstanzanteil von etwa 30%. Die enthaltenenen Metalle 10 werden wiederum über eine Metallaufnahmestelle 15.1 und einen Metallabscheider 15 abgezogen. Zur weiteren Trocknung wird dieses Magergemisch 30 in einer Klassierpresse 31 gemäß der WO 03/020498 Al auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 70% TS entwässert. Der danach anliegende entwässerte Rohkompost 32 wird dann einer Trennstufe 33, beispielsweise einem Schwing- oder Trommelsieb zugeführt und in eine kompostierbare Fraktion
9 und in eine Fraktion von brennbaren Leichtstoffen 8 ' aufgetrennt. Eventuell im Rohkompost 32 enhaltene Metalle
10 können ebenfalls über die Abscheideeinrichtungen 15, 15.1 abgeschieden werden. Diese brennbaren Leichtstoffe 8' können einer thermischen Verwertung zugeführt werden, während die kompostierbare Fraktion entweder einer Weiterbehandlung für eine Deponierung zugeführt wird oder zu Kompost für die Rekultivierung verarbeitbar ist. Die im Rohkompost 32 enthaltenen metallischen Bestandteile 10 können über einen Metallabscheider 15 abgetrennt werden. Das organisch hoch belastete Presswasser 33 wird gemeinsam mit dem befrachteten Umlaufwasser 29 einer Trennstufe 34 zugeführt und dort von Faserstoffen 11 und Inertstoffen 12 befreit, so dass nach dieser Trennstufe 34 ein mit Organik hoch belastetes und von Störstoffen abgereinigtes Prozesswasser 85 anliegt. Dieses wird anschließend in einer Kühlanlage 36, beispielsweise einem Doppelrohrkühler 36.1 und einem Luft-/Wasser-Tischkühler 36.2 auf eine mesophile Temperatur von beispielsweise 350C abgekühlt.
Das abgekühlte belastete Prozesswasser 37 wird dann einem Fermenter 38 zur Biogaserzeugung zugeführt. In diesem Fermenter 38 (Vergärungsreaktor) werden die organischen Komponenten des Prozesswassers anaerob zu Biogas 39 und Bakterienmasse umgesetzt. Das von Organik weitestgehend entfrachtete Umlaufwasser 40 kann dann dem eingangs beschriebenen Wärmetauscher 41 zugeführt und auf eine thermophile Temperatur im Bereich zwischen 350C und 8O0C erwärmt und als Prozesswasser 42 sowohl dem Hydrolysereaktor 17 als auch dem Perkolator 28 zugeführt werden. Das entstehende Biogas 39 wird in einer Biogas- Verwertungsanlage 43 zu folgenden energetischen Produkten aufbereitet :
- Wärme in Form von Warmwasser (3)
- elektrischer Strom (4)
- Gas zur externen Verwertung (5) und
- Auspuffabgase (6) , die auch zusätzlich zur Inertisierung des Perkolators 28 benutzt werden können.
Der Heizkreislauf 3.1 des Wärmetauschers 4.1 kann mit dem nach der Fermentation anfallenden Warmwassser 3 gespeist werden. Wie in dem VerfahrensSchema des Weiteren angedeutet, kann über eine Umlaufwasserentstickungsanlage 44, die auch als Abwasserreinigungsanlage für die Entsorgung von Überschusswasser 13 genutzt werden kann, das Umlaufwasser 40 entstickt, damit sich im Kreislauf keine Ammoniumaufkonzentrierungen bilden können, die den biologischen Prozess durch Vergiftung zum Erliegen bringen könnten. Das Entstickte und auf Betriebswasserqualität aufbereitete Betriebsdwasser 45 kann an verschiedenen Stellen dem Umlauf - oder Prozesswasser 42 beigemischt werden, beispielsweise:
zum abgekühten Prozesswasser 37 vor dem Fermenter 38; zum Umlaufwasser vor dem Wärmetauscher 41 sowie als Reinigungswasser 45' für die Sand- und Faserstoffwäsche in der Trennstufe 34 nach dem Perkolator 28.
Das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren wendet sich von herkömmlichen Lösungen dadurch ab, dass die Perkolation ohne Ausbildung eines Luftsauerstoffvolumenstroms erfolgt. Dies wird durch die Prozessführung im thermophilen Bereich (> 40 bis < 8O0C) ermöglicht. Insbesondere durch den AufSchluss des Stoffgemisches 20 im Hydrolysereaktor 17 bei vergleichsweise hohen Temperaturen werden im Perkolator 28 durch das Prozesswasser 42 wesentlich höhere Auswaschraten als bei den bekannten Perkolationsverfahren erzielt. Die erhöhte Organikfrächt im befrachteten Umlaufwasser 29 nach dem Perkolator verdoppelt den Gasertrag im Fermenter 38 von bisher etwa 50 Nm3 Biogas pro IMg zugeführten Abfallstoffs 1 auf etwa den doppelten Wert (100Nm3)
Offenbart ist ein Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Organik enthaltenden Abfallstoffen und ein für ein derartiges Verfahren vorgesehener Reaktor, in dem ohne Belüftung, d. h. , ohne Ausbildung eines Luftvolumenstroras im Haufwerk eine Umsetzung und Auswaschung von organischen Bestandteilen erfolgt, wobei die Abfallstoffe oder das Prozesswasser erwärmt werden. Die Temperatur sollte dabei im thermophilen Bereich von beispielsweise 400C bis 8O0C liegen.
Bezugszeichenliste:
1 Abfallstoff
2 Abluftström
3 Warmwasser
3.1 Heizungskreislauf
4 elektrischer Strom
5 Biogas
6 Abgase
7 Schwerstoffe
8 Leichtstoffe
8' Leichtstoffe
10 Metalle
11 Faserstoffe
12 Inertstoffe
13 Überschusswasser
14 Trennanlage
14. 1 Siebüberlauf
14. 2 Siebdurchlauf
15 Metallabscheider
15. 1 Metallaufnahmestellen
16 Materialaustrag
17 Hydrolysereaktor
19 Prozessluft
20 Stoffgemisch
21 Frischguteintrag
21. 1 Bypassrohrleitung
22 Abluftstrom
23 Zuluftstrom
24 Summenstrom
25 Abluftreinigungsanlage
26 Vorschubeinrichtung
27 Stoffgemisch
28 Perkolator
28 . 1 Siebboden 28.2 Auffangwanne
28.3 Vorschubeinrichtung
28.4 Hydraulikzylinder
28.5 Hub
28.6 Gasraum
29 Umlaufwasser
30 Magergemisch
31 Klassierpresse
32 Rohkompost
33 Sichter
34 Trennstufe
35 Prozesswasser 36 Kühlanlage
36.1 Doppelrohrkühler
36.2 Luft-/Wasser-Tischkühler
37 Prozesswasser
38 Fermenter
39 Biogas
40 Umlaufwasser
41 Wärmetauscher
42 Prozesswasser
43 Verwertungsanlage
44 Umlaufwasserentstickungsanlage
45 Betriebswasser 45' Reinigungswasser
46 Verstellschieber
50 Rührwerk 51 Austrag

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Organik enthaltenden Abfallstoffen (1) , die nach einer mechanischen Aufbereitung einem Reaktor (28) zugeführt werden, in dem im Wesentlichen ohne Belüftung eine Umsetzung und Auswaschung von organischen Bestandteilen erfolgt, wobei die Abfallstoffe vor dem Eintritt oder im Reaktor (28) erwärmt werden und dem Reaktor (28) zum Auswaschen der organischer Bestandteile Prozesswasser
(42) zugeführt wird und das mit Organik beladenen Prozesswasser (29) abgeführt und in einer Biogasanlage
(38) aufbereitet wird, sowie der von Organik teilweise befreite Feststoff (30) abgezogen und thermisch und mechanisch aufbereitet wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei das Prozesswasser vor dem Eintritt in den Reaktor (28) erwärmt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein Teil des aufbereiteten, ggfs. noch Organik enthaltenden Prozesswassers (42) als Umlaufwasser in den Reaktor zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei dem Reaktor (28) eine Stufe (17) zur Hydrolysierung der Abfallstoffe vorgeschaltet wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4 , wobei die Hydrolysierung durch Lufteintrag und Zugabe von erwärmten Prozesswasser erfolgt.
6. Verfahren nach Patentanspruch 4 , wobei die Hydrolysierung im wesentlichen anaerob durch Zugabe von erwärmtem Prozesswasser erfolgt.
7. Verfahren nach Patentanspruch 5 oder 6 , wobei der Abfallstoff während der Hydrolysierung im wesentlichen als Propfenströmung quer zum Prozesswasserstrom geführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Abfallstoff im Reaktor (28) durchmischt wird.
9. Verfahren nach einem der auf die
Patentansprüche 1 und 4 zurückbezogenen Ansprüche, wobei dem Reaktor (28) im wesentlichen Sauerstofffreie Abgase aus der Hydrolysierstufe (17) zugeführt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Kühlung (36) für das beladene Prozesswaser .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Luftsauerstoff (23) in einen Gasraum
(28.6) eingeleitet und durch eine Rühreinrichtung (50) in das Stoffgemisch (27) eingebracht wird.
12. Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer AbfallstoffZuführung, einer Sprühvorrichtung für Prozesswasser, einem Prozesswasseraustrag, einer Austragseinrichtung (51) für den verbleibenden Feststoff und mit einem Mischer (50) für den Abfallstoff, wobei der Abfallstoffstrom im Reaktor etwa quer zum Prozesswasserstrom geführt ist.
13. Reaktor nach Patentanspruch 12, wobei die Abzugseinrichtung einen Siebboden (28.7) hat, der sich im wesentlichen über die gesamte Wirklänge des Reaktors (28) erstreckt und dem ein Kratzboden (28.3) zugeordnet ist.
14. Reaktor nach Patentanspruch 12 oder 13 mit einer LuftsauerstoffZuführung (23) in einen Gasraum (28.6) des Reaktors (1).
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