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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur aeroben Fermentation von in einer
Mischung vorliegenden biologischen Substanzen, insbesondere Abfall, mit Luftzuführleitungen und
Gasabführleitungen.
Abfall, sei es von Haushalten, Gewerbe oder Industrie, wurde in der Vergangenheit keiner besonderen Behandlung unterworfen, sondern es wurde derselbe in Deponien gelagert. Die biolo- gischen Substanzen im Abfall unterliegen in herkömmlichen Deponien einer anaeroben Fermenta- tion, wodurch neben explosiven Gasen, insbesondere Methan, auch übel riechende Gase, insbe- sondere Schwefelverbindungen, freigesetzt werden. Die explosiven Gase und übelriechenden
Gase wurden und werden aus der Deponie abgeleitet und entweder abgefackelt oder einer energe- tischen Nutzung, beispielsweise in einem Gasmotor, zugeführt.
Da die anaerobe Fermentation einen langen Zeitraum in Anspruch nimmt und weiters bei seit langer Zeit bestehenden Deponien keine Rücksicht auf bestehende Gefahren der Grundwasserbelastung erfolgte und Deponievolu- men nur im begrenzten Umfang zur Verfügung steht, werden Altdeponien geräumt. Hierbei treten
Geruchsbelästigungen auf, die beispielsweise durch Einfrieren des Abfalls zum Transport vermie- den werden können. Ein Verfahren zum Behandeln von Abfalldeponien gemäss dem österreichi- schen Patent 395 686 besteht darin, dass Luft oder auch mit Sauerstoff angereicherte Luft über
Lanzen in die Abfalldeponie stossweise, intermittierend eingebracht wird, wobei zusätzlich ein Absaugen der Gase aus der Deponie erfolgt.
Durch das stossweise Einbringen von Sauerstoff in die
Deponie wird eine raschere Umwandlung, u. zw. des anaeroben Fermentationsprozesses in einen aeroben Fermentationsprozess, erreicht, womit ein Abbau von Substanzen in den Deponien ohne wesentliche Geruchsbelästigung erfolgen kann. Gemäss dem österreichischen Patent 395 859 wird aus der im wesentlichen nach oben und seitlich und nach unten verschlossenen Abfalldeponie eine grössere Gasmenge abgesaugt als eingebracht wird. Dadurch ist erreicht, dass jegliche Geruchsbe- lästigung in der Umgebung der Deponie vermieden ist.
Mit steigenden Abfallmengen und gleichzeitig höherem Umweltbewusstsein wird die Möglichkeit der direkten Deponierung von Abfall immer geringer wahrgenommen, wobei gleichzeitig Richtlinien über den höchsten Gesamtgehalt an Kohlenstoff das Deponieren des Abfalls erschwert bzw. nicht mehr statthaft macht. Eine Alternative zum Deponieren von Abfall besteht darin, dass derselbe ther- misch behandelt, insbesondere verbrannt, wird. Durch die getrennte Abfallsammlung und damit Ausscheidung von Papier, Kunststoff u. dgl. sinkt der Heizwert des Abfalles, so dass bei Ver- aschung desselben ein zusätzlicher Heizstoffbedarf gegeben ist. Durch diesen zusätzlichen Heiz- stoffbedarf tritt eine an sich vermeidbare Belastung der Umwelt mit zusätzlichem Kohlendioxid auf.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur aeroben Fermentati- on von Mischungen mit biologischen Substanzen zu schaffen, die erlaubt, innerhalb kurzer Zeit die Mischung, also beispielsweise Abfall, so weit zu fermentieren, dass nach der Behandlung Wertstof- fe erhalten werden, die beispielsweise zur Vererdung eingesetzt oder entsprechend den gesetzli- chen Bestimmungen deponiert werden können, wobei ein besonders niedriger zusätzlicher Ener- gieaufwand gegeben ist, und eine energiereiche Fraktion thermisch genutzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er durch die AT 395 686 B gegeben ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur aeroben Fermentation von in einer Mischung vorliegen- den biologischen Substanzen, insbesondere Abfall, mit einer, gegebenenfalls oberirdischen, Auf- nahme mit Boden und Seitenwänden, z.B. Behälter, für die Mischung, in welche eine Vielzahl von Luftzuführ- und Gasabführleitungen münden, wobei die Aufnahme im wesentlichen nach aussen gasdicht abgeschlossen ist, und die Luftzuführleitungen mit einer Druckgasquelle, z. B. Kompres- sor, Radialgebläse, Gasflasche und gegebenenfalls einer zur Luft zusätzlichen Sauerstoffquelle, verbunden sind, sowie die Gasabführleitungen mit einer Unterdruckquelle, z. B. Pumpe, verbunden sind, wobei die Gasabführleitungen über ein Filter, insbesondere Kohlefilter, z.
B. mit Aktivkohle, Braunkohle in die Umluft münden, besteht im wesentlichen darin, dass die Luftzuführleitungen durch den Boden der Aufnahme geführt sind und einen Auslass aufweisen, der vorzugsweise im Abstand zum Boden, z. B. im unteren Drittel der Höhenerstreckung der höchsten Füllung der Auf- nahme mit der Mischung, angeordnet ist, und durch die Seitenwände der Aufnahme Gasabführlei- tungen geführt sind und/oder in diesen endigen. Durch die Vielzahl von Luftzufuhr- und Gasabführ- leitungen besteht die Möglichkeit, die aerobe Fermentation auf die gesamte Mischung gleichzeitig auszubreiten, wobei nicht nur mesothermophile, sondern auch thermophile und hyperthermophile
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Mikroorganismen aktiviert zum Einsatz kommen können, so dass eine besonders rasche Fermenta- tion, beispielsweise bei 70 C und 80 C durchgeführt werden kann.
Durch die im wesentlichen gasdichte Abschliessung der Aufnahme für die Mischung wird erreicht, dass keine geruchsmässige
Beaufschlagung der Umgebung erfolgt, wobei weiters von allem Anfang an eine aerobe Fermenta- tion vorliegt, so dass während der Fermentation kein explosives Gasgemisch entsteht, womit gerin- gere Ansprüche an die elektrischen Komponenten in Hinsicht auf Explosionsgefahr gestellt werden müssen. Um selbst geringste geruchsmässige Belastungen zu vermeiden, wird das aus der
Mischung abgesaugte Gas über ein Filter, insbesondere Kohlefilter geleitet und erst dann an die
Umwelt abgegeben.
Sind die Luftzuführleitungen durch den Boden der Aufnahme geführt, so ist eine Anlage gegeben, die jeweils sofort einsatzbereit ist und nicht einen zusätzlichen Aufwand, wie beispielsweise Setzen von Lanzen, Verlegen von Luftzuführleitungen und Sauerstoffzuführleitun- gen, erforderlich macht. Ist der Auslass der Luftzuführleitungen im Abstand zum Boden angeordnet, so können höhere Bereiche der Mischung besonders günstig aerob fermentiert werden, wobei durch die Gasabführleitungen in den Seitenwandungen eine zusätzliche Richtungskomponente zur Strömung der Gase innerhalb der Mischung erreicht wird.
Die Luft, welche gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichert werden kann, kann beispielsweise kontinuierlich oder auch, was bevorzugt ist, stossweise in die Mischung eingeleitet werden, wodurch eine bessere Durchlüftung auch von entfernten kleineren Zwischenräumen erreicht werden, so dass eine gleichmässige Fermentation im aeroben Bereich ermöglicht ist.
Münden die Gasabführleitungen über einen Gaswäscher, der insbesondere in Strömungsrich- tung gesehen nach dem Filter angeordnet ist, in die Umluft, so kann eine besonders wirksame Befreiung von flüssigen und festen Partikelchen des Abgases durchgeführt werden.
Münden die Gasabführleitungen über einen Reaktor mit oxidativ wirkenden Katalysatoren in der Umwelt, so kann eine besonders verlässliche Desoderierung der Abluft erreicht werden, wobei keine zusätzliche zu entsorgenden Stoffe entstehen, sondern, wie üblich, der Katalysator, bei- spielsweise durch Erhitzen reaktiviert werden kann.
Die Gasabführleitungen können auch über einen Wärmetauscher in die Umluft münden, so dass die Abwärme von der Fermentation der Mischung, die insbesondere auch im temperaturmässigen Hochbereich von Mikroorganismen durchgeführt werden kann, einer Nutzung, u. zw. nicht nur innerhalb der Fermentation der Mischung zugeführt werden kann. Beispielsweise besteht die Mög- lichkeit, die gewonnene Abwärme zur Heizung von Wohn- und Büroräumen zu nutzen.
Weisen die Luftzuführleitungen in der Aufnahme eine obere Abdeckung auf, und ist unterhalb derselben in der Luftzuführleitung eine umlaufende Öffnung oder sind am Umfang verteilt Öffnun- gen vorgesehen, so kann eine besonders wirksame Beaufschlagung mit Sauerstoff erfolgen, wobei keine zusätzlichen Massnahmen bei der Füllung der Aufnahme mit der Mischung erforderlich sind, da ein Verschütten oder Verstopfen der Luftzuführleitungen sicher verhindert werden kann.
Münden in die Luftzuführleitungen Flüssigkeitsleitungen und ist insbesondere um eine Aus- trittsöffnung der Flüssigkeitsleitung jeweils eine Venturidüse ausgebildet, so kann eine besonders einfache Beaufschlagung der Mischung mit Wasser, aber auch Nährstoffen, Spurenelementen und Mikroorganismen erfolgen, so dass die erforderliche Feuchtigkeit, beispielsweise von 40 Gew -% bis 45 Gew.-% Wasser, trotz Abtransportes des Wassers in Dampfform erreicht werden kann.
Durch die bevorzugte Ausbildung einer Venturidüse kann, wie an sich bekannt, eine besonders hohe Wassermenge ohne zusätzliche Druckausübung auf das Wasser lediglich durch die durch- strömende Luftmenge erreicht werden. Weiters besteht die Möglichkeit, die Venturidüse zu ver- schieben, wodurch die Flüssigkeitsmenge, welche vom Luftstrom mitgerissen wird, eingestellt werden kann.
Ist vor dem Auslass der Luftzuführleitung ein, insbesondere schnellschliessendes Ventil, z. B.
Magnetventil, vorgesehen, so kann aufgrund des relativ geringen Weges zwischen Ventil und Aus- lass ein besonders energiereicher Gasstoss erfolgen, wobei gleichzeitig die Luftzuführleitung als Druckgasspeicher dienen kann, so dass eine besonders einfach konstruktive Ausbildung vorliegt.
Ist die Sauerstoffquelle über ein regel-, insbesondere steuerbares, Ventil, Hahn od. dgl., mit Druckgasquelle und/oder Luftzuführungsleitung verbunden, und so kann auf besonders einfache Art und Weise der Sauerstoffgehalt in der Zuluft zur Aufnahme einer Steuerung bzw. Regelung unterworfen werden, so dass darüber der bevorzugte Einsatz von Mikroorganismen, u. zw. ther- mophilen, mesophilen und hyperthermophilen, aktiviert werden kann.
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Ist die Luftzuführleitung unter dem Boden der Aufnahme in einem Kanal, insbesondere begeh- bareren Kanal, geführt und zweigen von dieser nach oben die einzelnen Luftzuführleitungen zur Aufnahme ab, so ist eine besonders einfache Konstruktion gegeben, die besonders störungsfrei arbeiten kann. Durch die entsprechend grosse Dimensionierung der Luftzuführleitung und gegebe- nenfalls unterschiedliche Dimensionierung der einzelnen Luftzuführleitungen in die Aufnahme kann im wesentlichen ein gleicher Druck entlang der gesamten Luftzuführleitung erreicht werden.
Sind die einzelnen Luftzuführleitungen im Boden ein- oder beidseitig von einem Förderband, z. B. Kettenförderer, begrenzt, so kann eine im wesentlichen kontinuierliche Förderung der
Mischung hindurch durch die Aufnahme erfolgen, so dass ein chargenweiser Betrieb vermieden werden kann und eine kontinuierliche Fermentation des Abfalls mit kontinuierlicher Zugabe des Abfalls bzw. der Mischung und kontinuierlichen Abzug der Mischung erreicht werden kann.
Weist die Aufnahme oberhalb der Höhe der höchsten Mischungsbeschickung einen Bedie- nungssteg auf, so kann die Fermentation auch durch direkte menschliche Beobachtung überprüft und gegebenenfalls gesteuert werden, wie beispielsweise durch zusätzliche Beregnung, Durchmi- schung der Oberfläche, Homogenisierung der Oberfläche u. dgl. Ist die Aufnahme nach oben mit einem Dach abgeschlossen, so kann eine unerwünschte zusätzliche ungesteuerte Befeuchtung der Mischung vermieden werden, wobei weiters auf besonders einfache Weise ein Abschluss der Aufnahme für die Mischung erreicht werden kann. Es können also auch mehrere Aufnahmen ein gemeinsames Dach aufweisen.
Schliessen die Öffnungen der Gasabführleitungen mit den Seitenwänden bündig ab, so kann eine besonders homogene Beschickung der Aufnahme mit der zu fermentierenden Mischung erfol- gen, wobei weiters, so erwünscht, ein besonders geringer Widerstand bei der Bewegung der Mischung durch die Aufnahme erreicht werden kann.
Weist der Boden der Aufnahme einen Drainage auf, so kann selbst im unteren Bereich eine anaerobe Fermentation besonders einfach vermieden werden.
Ist oberhalb der Höhe der höchsten Mischungsbeschickung ein Bewässerungssystem für die Mischung vorgesehen, so kann die Mischung mit einer schwerkraftbedingten Bewässerung gleich- mässig befeuchtet werden, wobei Störungen besonders einfach optisch diagnostizierbar sind.
Ist im und/oder unter dem Boden zumindest ein Kanal zur Ableitung von Wasser aus der Auf- nahme vorgesehen, so kann eine aerobe Fermentation der gesamten Mischung auch im unteren Bereich selbst über lange Zeiträume einfach realisiert werden.
Ist eine Vielzahl von Aufnahmen vorgesehen, die jeweils eine gemeinsame Seitenwand auf- weisen, so ist eine konstruktiv besonders einfache Ausbildung erreicht, wobei durch die Wärme- leitung durch die Seitenwände hindurch eine gegenseitige Stützung der Fermentation erreicht wer- den kann. So kann in einer Aufnahme bereits die Fermentation weiter fortgeschritten sein und damit eine höhere Temperatur vorliegen als in der anschliessenden Aufnahme, die damit erwärmt wird, wodurch eine beschleunigte Fermentation auftreten kann.
Ist die Aufnahme über Rolltore, die an die Seitenwände anschliessen, abgeschlossen, so kann auf besonders einfache Weise eine vollkommen abgeschlossene Aufnahme für die Mischung erreicht werden, wobei gegebenenfalls einzelne Abschnitte für die zu fermentierende Mischung innerhalb der Aufnahme erreicht werden können, wobei die Rolltore geöffnet, eine neue Mischung eingebracht und damit die fermentierende Mischung entlang der Aufnahme bewegt wird, und die am längsten der Fermentation unterworfene Mischung aus der Aufnahme bewegt wird, worauf die Rolltore wieder geschlossen werden.
Sind der Aufnahme eine Wasserstrahlschneideinrichtung und gegebenenfalls eine Mischanla- ge vorgeschaltet, so kann einerseits eine Zerkleinerung der angelieferten Mischung, beispielsweise von Abfailsäcken od. dgl. erreicht werden, wobei gleichzeitig mit dem Schneidvorgang eine mög- lichst homogene Befeuchtung der Mischung eintritt. In der gegebenenfalls vorgeschalteten Misch- anlage können zusätzliche weitere Stoffe, wie Klärschlamm, Grünschnitt u. dgl., zur Fermentation der Aufnahme zugeführt werden.
Ist der Aufnahme eine Trennanlage zur Abtrennung einer Leichtfraktion nachgeschaltet und dieser eine Verbrennungsanlage, insbesondere Wirbelschichtverbrennungsanlage, nachgeschaltet, so kann der Vorteil wahrgenommen werden, dass nach einer biologischen Umsetzung von einer Mischung, insbesondere von Abfällen, zusätzlich eine thermische Verwertung von im wesentlichen schwer oder nicht verrottbaren Stoffen durchgeführt werden kann, so dass einerseits eine volums-
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mässige Belastung von beispielsweise zu deponierenden Stoffen vermieden werden kann und andererseits zusätzlich eine energetische Verwertung stattfindet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Verfahrensschema zur Aufarbeitung von Haushalts- und Gewerbeabfall,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe Aufnahme für den Abfall,
Fig. 3 einen Querschnitt mehrerer nebeneinander angeordneter Aufnahmen für die Mischung,
Fig. 4 die Luftzufuhr durch den Boden,
Fig. 5 eine Luftzufuhr mit Venturidüse und
Fig. 6 die Gasabzugsleitungen in den Seitenwänden.
Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Verfahren zur Aufarbeitung von Mischungen, in welchen biologische Substanzen vorliegen, wird der Abfall über Müllsammelfahrzeuge 1 in eine
Halle 2 geführt, welche nach aussen abgeschlossen ist und eine Absaugung 3 aufweist. Der Abfall gelangt in einen Behälter 4, von welchem derselbe über ein Förderband 5 bei einem Elektro- magneten 6 vorbeigeführt wird, über welchen ferromagnetische Stoffe abgeschieden und an den Behälter 7 abgegeben werden.
Über das Förderband 9 wird der Abfall, welcher gegebenenfalls in
Kunststoffsäcken vorliegt, einer Wasserstrahlschneideinrichtung 8 zugeführt, welche nach unten auf ein weiteres Förderband entleert, das einen Feinanteil unter 200 mm zu einem Zwischen- behälter 10 fördert, über welchen der zerkleinerte Abfall in eine Mischtrommel 11 gelangt, in wel- cher zusätzliche zu fermentierende Stoffe, wie beispielsweise Klärschlamm, bis zu 10 Gew.-% und mehr zugegeben werden können. Weiters wird in der Mischtrommel 11der Feuchtigkeitsgehalt auf 40,0 Gew.-% bis 45,0 Gew. -% Wasser für die zu konditionierenden Abfälle eingestellt.
Der so vor- behandelte Abfall gelangt über ein Zwischenlager 12, von Radladern 13 verbracht, in die Aufnah- me 14, in welcher, wie im folgenden noch näher erläutert, eine Zufuhr von Luft, gegebenenfalls über ein Ventil, Hahn, od. dgl. geregelt oder gesteuert, angereichert mit Sauerstoff, und ein Abzug von Fermentationsgasen erfolgt. Sowohl aus der Halle 2 als auch aus der Aufnahme 14 und den Weiterverarbeitungsstationen werden Abluft und weitere Gase abgesaugt. Diese gelangen über ein Nassfilter 15, in welchem Grobanteile abgeschieden werden und zusätzlich befeuchtet wird, über das Kohlenstofffilter 15a das Gasgebläse 16, gegebenenfalls über einen nicht dargestellten Wär- metauscher, zur Abgabe, z. B. über einen Schlot, an die Umluft. Gegebenenfalls können auch meh- rere Nass- und/oder Biofilter vorgesehen werden.
Als Filter kommen bevorzugt Biofilter, Aktivkohle- filter, Torf- oder Braunkohlefilter zum Einsatz. Nach dem Filter kann auch ein nicht dargestellter Wäscher vorgesehen sein. Zusätzlich kann die Abwärme über einen nicht dargestellten Wärme- tauscher gewonnen werden. Weiters können die Gase über einen Reaktor, in welchem eine kataly- tische Oxidation, z. B. durch mit Ni-katalysatoren beladene Aktivkohle, erfolgt, geleitet werden. Der Abfall wird sodann aus der Aufnahme 14 durch Radlader 17 zu einem Behälter 18 zur weiteren Aufarbeitung verbracht. Es erfolgt zunächst erneut in einer Trennanlage eine Abscheidung von ferromagnetischen Stoffen durch einen weiteren Elektromagneten 19, wonach in der Station 20 Nichteisenmetalle abgeschieden werden, worauf im Sieb 21 eine Fraktionierung in drei Fraktionen, u. zw. 100 mm bis 60 mm und 60 mm bis 24 mm und unter 24 mm, erfolgt.
Die beiden gröberen Fraktionen werden über die Förderbänder 22 und 23 weitergefördert, wonach die kleinere Fraktion in eine Leicht- und Schwerfraktion getrennt wird Die Leichtfraktion kann sodann zu einer weiteren Verwertung, z. B. thermischen Verwertung, z. B. in einer Wirbelschichtverbrennung, zugeführt wer- den, wohingegen die Schwerfraktion, gegebenenfalls nach einer weiteren Siebung, als Abfallkom- post und somit nicht zur Deponierung eingesetzt werden muss. Die Fraktion mit 60 mm bis 24 mm wird einer Sichtung unterworfen, wobei die Schwerfraktion anschliessend im Wäscher 24 gewa- schen und einer Kompostierung, nicht jedoch einer Deponierung, zugeführt werden. Die Leichtfrak- tionen mit einer Grösse 60 mm bis 24 mm und grösser 60 mm werden sodann einer thermischen Verwertung zugeführt.
Aus dem Sieb 21 wird auch eine Fraktion kleiner 24 mm abgezogen, die in einem Sieb 25 in eine Feinfraktion kleiner 8 mm und grösser 8 mm aufgetrennt wird. Beide Fraktio- nen werden sodann in eine Leicht- und in eine Schwerfraktion aufgetrennt, wobei die Schwerfrak- tion dem Abfallkompost und die Leichtfraktion der thermischen Verwertung zugeführt wird.
Die Zufuhr der gegebenenfalls mit Sauerstoff angereicherten Luft erfolgt über den Sauerstoff- tank 44a, Kompressor 44b und die Luftzuführleitung 44. Eine Wasserzufuhr erfolgt über die Leitung 41 und einen Vorratsbehälter 41a. In den Vorratsbehälter wird auch das überschüssige Wasser
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aus allen Stationen rückgefördert, womit ein Wasserkreislauf vorliegt.
Die Jahresbilanz einer erfindungsgemässen Anlage ist wie folgt: 55. 700 t Abfälle werden pro Jahr zugeführt, wobei in der mechanischen Aufarbeitung 10. 000 t Klärschlamm und 6. 500 t Sickerwasser pro Jahr zugeführt werden. Bei der mechanischen Aufarbeitung werden 1. 630 t Eisenschrott, 1.280 t Sperrgut, 8. 600 t andere nicht umsetzbare Stoffe als auch eine thermische verwertbare Fraktion mit 14. 890 t mit grösser 80 mm abgeschieden. Demgemäss gelangen 44. 000 t pro Jahr in den Behälter, dem 1. 000 t Sickerwasser pro Jahr zugeführt werden. Der Gewichts- verlust mit Kohlendioxid, Wasserdampf u. dgl. beträgt 23. 000 t pro Jahr. 24. 500 t gelangen zur mechanischen Nachbearbeitung, wobei 8. 200 t einer thermischen Verwertung, beispielsweise in einer Wirbelschichtanlage, zugeführt werden, hingegen 16. 300 t, beispielsweise Deponie, zuge- führt werden können.
Der Einsatz innerhalb eines Behälters kann innerhalb von ca. zwanzig Wochen fermentiert werden.
Gegebenenfalls kann vor und/oder nach der Behandlung in der Aufnahme 14 eine Zwischenla- gerung mit oder ohne Fermentierung erfolgen.
In den Fig. 2 und 3 sind erfindungsgemässe Aufnahmen 14 dargestellt.
Wie Fig. 2 zu entnehmen, sind beidseits von einem Bedienungsgang 26 Aufnahmen 14 vorge- sehen.
Wie Fig. 3 zu entnehmen, sind parallel zueinander mehrere, im vorliegenden Beispiel fünf, Auf- nahmen nebeneinander angeordnet, wobei die Wände 27 jeweils gemeinsam von zwei Aufnahmen zur Begrenzung dienen. Die Aufnahmen weisen zur Einfuhr 28 und Ausfuhr 29 jeweils ein Rolltor 30 auf. Die Aufnahmen 14 werden durch Gebäude gebildet, wobei die Seitenwände 27 eine Gesamthöhe von 10 m aufweisen, wohingegen die maximale Füllhöhe h der Aufnahme 8,5 m beträgt. Oberhalb derselben sind Bedienungsstege 32 vorgesehen. Die Bedienungsstege weisen ein Bewässerungssystem 33 auf, das entweder am Boden des Bedienungssteges oder auch an einem Geländer desselben angebracht sein kann und für eine gleichmässige Durchfeuchtung der Mischung 34 Sorge trägt.
Am Boden 31 der Aufnahmen 14 sind Drainagen 35 vorgesehen, die die Mischung 34 tragen, und für den Abfluss überschüssiger Feuchte in die Kanäle 36 Sorge tragen.
Das so gewonnene Wasser kann zur Befeuchtung der Abfälle eingesetzt werden. Die Aufnahmen 14 können über eine Absaugung oberhalb der Mischung 34 zusätzlich mit einem Unterdruck be- aufschlagt werden.
In der Mitte der Aufnahmen 14 ist ein Kanal 37 vorgesehen, in welchem eine Luftzuführleitung 38 angeordnet ist.
Wie den Fig. 4 und 5 besonders deutlich zu entnehmen, weist die Luftzuführleitung 38 Abzwei- gungen 38a auf, die über elektrisch betätigbare Schnellschlussventile 39 durch den Boden 31 in die Aufnahme 14 und damit an die Mischung 34 Luft, gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichert, abgeben. Als Druckquelle für die Luft kann beispielsweise eine Radialpumpe dienen. Ist ein höhe- rer Sauerstoffgehalt als in der Luft erwünscht, kann zusätzlich Sauerstoff vor oder nach den Druck- quellen in den Luftstrom eingeleitet werden. Die Luftzuführungsleitungen 38 weisen oben eine Abdeckung 40 auf, die ein Verlegen der Austrittsöffnungen verhindern kann.
In Fig. 5 ist eine Luftzuführleitung 38a dargestellt, in welcher eine weitere Leitung 41 angeord- net ist, über welche Wasser, Nährstoffe, Mikroorganismen, Spurenelement, Vitamine u. dgl. in die Mischung 34 eingebracht werden können. Die Venturidüse 42 ist entlang der Luftzuführleitung 38a bewegbar, so dass die Menge des zugeführten Wassers, der Nährstoffe, Vitamine, Spurenelemente u. dgl. gesteuert werden kann. Unterhalb der Abdeckung 40 kann entweder eine durchgehende Öffnung 43 vorgesehen sein, die gegebenenfalls auch unterteilt sein kann. Die Luftzuführleitung 38 und 38a mündet, wie besonders deutlich in Fig. 5 ersichtlich, oberhalb des Bodens 31 in die Mischung, beispielsweise im Bereich zwischen Null und 2,7 m Abstand vom Boden. Die Luftzuführ- leitung kann entlang seiner Höhenerstreckung Öffnungen aufweisen oder auch teleskopierbar sein.
Die Luftzuführleitung 38 kann entweder in einem Installationskanal, wie dargestellt, oder auch in einem Bedienungskanal, welcher von einem Bedienungspersonal begangen werden kann, vorge- sehen sein.
Wie besonders deutlich Fig. 6 zu entnehmen, sind in den Seitenwandungen 27 Gasabzugslei- tungen 44 vorgesehen, die entlang der Seitenwand 27 drei Absaugöffnungen 45 aufweisen, die mit der Seitenwand 27 bündig abschliessen. Damit kann das über die Luftzufuhrleitung 38 und 38a zugeführte Gas über den gesamten Querschnitt der Mischung 34 verteilt werden. Die Aufnahme 14
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weist nach oben ein Dach 46 auf, so dass durch die Aufnahme 14 ein in sich geschlossener Behäl- ter gebildet ist.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Vorrichtung zur aeroben Fermentation von in einer Mischung vorliegenden biologischen
Substanzen, insbesondere Abfall, mit einer, gegebenenfalls oberirdischen, Aufnahme (14) mit Boden (31) und Seitenwänden (27), vorzugsweise einen Behälter, für die Mischung (34), in welche eine Vielzahl von Luftzuführ- und Gasabführleitungen (38,44) münden, wobei die Aufnahme (14) im wesentlichen nach aussen gasdicht abgeschlossen ist und die
Luftzuführleitungen (38) mit einer Druckgasquelle (44b), vorzugsweise einem Kompressor, einem Radialgebläse, oder einer Gasflasche und gegebenenfalls einer zur Luft zusätzli- chen Sauerstoffquelle (44a), verbunden sind, sowie die Gasabführleitungen (44) mit einer
Unterdruckquelle (16), vorzugsweise einer Pumpe, verbunden sind, wobei die Gasabführ- leitungen über ein Filter (15a), insbesondere ein Kohlefilter,
in die Umluft münden, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführleitungen (38) durch den Boden (31) der
Aufnahme (14) geführt sind und einen Auslass (43) aufweisen, der vorzugsweise im
Abstand zum Boden (31), insbesondere im unteren Drittel der Höhenerstreckung der höchsten Füllung der Aufnahme (14) mit der Mischung (34), angeordnet ist, und durch die
Seitenwände (27) der Aufnahme Gasabführleitungen (44) geführt sind und/oder in diesen endigen.
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The invention relates to a device for aerobic fermentation in one
Mix existing biological substances, in particular waste, with air supply lines and
Gas discharge lines.
Waste, whether from households, trade or industry, has not been subjected to any special treatment in the past, but has been stored in landfills. The biological substances in the waste are subject to anaerobic fermentation in conventional landfills, whereby not only explosive gases, in particular methane, but also malodorous gases, in particular sulfur compounds, are released. The explosive gases and malodorous
Gases were and are derived from the landfill and either flared or used for energy, for example in a gas engine.
Since anaerobic fermentation takes a long time and, in the case of landfills that have existed for a long time, no consideration has been given to existing dangers from groundwater pollution and landfill volumes are only available to a limited extent, old landfills are cleared. Kick here
Odor nuisance that can be avoided, for example, by freezing the waste for transport. A method for treating landfills according to the Austrian patent 395 686 consists in the fact that air or also oxygen-enriched air over
Lances are intermittently introduced into the waste landfill intermittently, with the gases also being extracted from the landfill.
By intermittently introducing oxygen into the
Landfill is a faster conversion, u. between the anaerobic fermentation process into an aerobic fermentation process, which means that substances can be broken down in the landfills without significant odor nuisance. According to the Austrian patent 395 859, a larger amount of gas is sucked out of the waste landfill which is essentially closed at the top and at the sides and at the bottom than is introduced. This ensures that any odor nuisance in the vicinity of the landfill is avoided.
With increasing amounts of waste and, at the same time, greater environmental awareness, the possibility of direct landfilling of waste is being perceived less and less, while at the same time guidelines on the highest total carbon content make landfilling of waste more difficult or no longer permissible. An alternative to landfilling waste is that it is thermally treated, in particular incinerated. Due to the separate waste collection and thus excretion of paper, plastic and. The like, the calorific value of the waste drops, so that there is an additional need for heating material when it is ashed. As a result of this additional heating requirement, the environment is exposed to additional carbon dioxide, which is in itself avoidable.
The present invention has set itself the goal of creating a device for aerobic fermentation of mixtures with biological substances, which allows the mixture, for example waste, to be fermented within a short time to such an extent that valuable substances are obtained after the treatment are used, for example, for grounding or can be deposited in accordance with the statutory provisions, with a particularly low additional energy expenditure being given and an energy-rich fraction being able to be used thermally.
The present invention is based on a prior art as given by AT 395 686 B.
The device according to the invention for aerobic fermentation of biological substances present in a mixture, in particular waste, with an, optionally above-ground, receptacle with bottom and side walls, e.g. Containers for the mixture, into which a plurality of air supply and gas discharge lines open, the receptacle being essentially gas-tight to the outside, and the air supply lines with a compressed gas source, e.g. B. compressor, radial blower, gas bottle and optionally an additional oxygen source to the air, are connected, and the gas discharge lines with a vacuum source, for. B. pump, are connected, the gas discharge lines via a filter, in particular carbon filter, for.
B. with activated carbon, lignite in the circulating air, consists essentially in that the air supply lines are guided through the bottom of the receptacle and have an outlet, which is preferably at a distance from the floor, for. B. is arranged in the lower third of the vertical extent of the highest filling of the receptacle with the mixture, and gas discharge lines are guided through the side walls of the receptacle and / or terminate in these. The large number of air supply and gas discharge lines enables aerobic fermentation to be spread over the entire mixture at the same time, not only mesothermophilic, but also thermophilic and hyperthermophilic
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Microorganisms activated can be used, so that a particularly rapid fermentation, for example at 70 C and 80 C, can be carried out.
The essentially gas-tight closure of the receptacle for the mixture ensures that there is no odor
The environment is acted upon, with an aerobic fermentation being present from the very beginning, so that no explosive gas mixture arises during the fermentation, which means that less demands are made on the electrical components with regard to the risk of explosion. In order to avoid even the slightest odor pollution, the
Mix extracted gas passed through a filter, especially carbon filter and only then to the
Environment.
If the air supply lines are led through the bottom of the receptacle, there is a system that is immediately ready for use and does not require additional effort, such as setting lances, laying air supply lines and oxygen supply lines. If the outlet of the air supply lines is arranged at a distance from the ground, higher areas of the mixture can be fermented particularly aerobically, the gas discharge lines in the side walls providing an additional directional component for the flow of the gases within the mixture.
The air, which can optionally be enriched with oxygen, can, for example, be introduced continuously or, which is preferred, intermittently into the mixture, as a result of which better aeration is achieved even from distant smaller interspaces, so that uniform fermentation in the aerobic region is made possible .
If the gas discharge lines open into the circulating air via a gas scrubber, which is arranged downstream of the filter, particularly when viewed in the direction of flow, particularly effective removal of liquid and solid particles of the exhaust gas can be carried out.
If the gas discharge lines discharge into the environment via a reactor with oxidatively active catalysts, particularly reliable desoderation of the exhaust air can be achieved, with no additional substances to be disposed of, but, as usual, the catalyst, for example, can be reactivated by heating.
The gas discharge lines can also open into the circulating air via a heat exchanger, so that the waste heat from the fermentation of the mixture, which can in particular also be carried out in the high temperature range of microorganisms, is used, and the like. can not only be supplied within the fermentation of the mixture. For example, there is the option of using the waste heat obtained to heat living and office spaces.
If the air supply lines have an upper cover in the receptacle, and if there is a circumferential opening beneath it in the air supply line or if openings are provided distributed around the circumference, particularly effective exposure to oxygen can take place, with no additional measures for filling the receptacle with the mixture are necessary as spillage or clogging of the air supply lines can be reliably prevented.
If liquid lines flow into the air supply lines and a Venturi nozzle is formed in each case around an outlet opening of the liquid line, the mixture with water, but also nutrients, trace elements and microorganisms, can be applied particularly easily, so that the required moisture, for example of 40% by weight -% to 45 wt .-% water, can be achieved in vapor form despite removal of the water.
As is known per se, the preferred configuration of a Venturi nozzle means that a particularly high amount of water can be achieved only by the amount of air flowing through without additional pressure being exerted on the water. It is also possible to move the Venturi nozzle, which means that the amount of liquid that is carried away by the air flow can be adjusted.
Is in front of the outlet of the air supply line, in particular a quick-closing valve, for. B.
Solenoid valve, provided, because of the relatively short path between the valve and the outlet, a particularly high-energy gas surge can take place, the air supply line simultaneously serving as a compressed gas store, so that the construction is particularly simple.
If the oxygen source is connected to a compressed gas source and / or air supply line via a regulatable, in particular controllable, valve, tap or the like, and so the oxygen content in the supply air can be subjected to control in a particularly simple manner , so that the preferred use of microorganisms, u. between thermophilic, mesophilic and hyperthermophilic, can be activated.
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If the air supply line is guided under the floor of the receptacle in a duct, in particular a duct that can be walked on, and from which the individual air supply lines branch off from the receptacle, a particularly simple construction is provided which can work particularly trouble-free. Due to the correspondingly large dimensioning of the air supply line and, if appropriate, different dimensions of the individual air supply lines in the receptacle, essentially the same pressure can be achieved along the entire air supply line.
Are the individual air supply lines in the floor on one or both sides of a conveyor belt, for. B. chain conveyor, limited, so an essentially continuous promotion of
Mixing take place through the receptacle, so that batch operation can be avoided and continuous fermentation of the waste can be achieved with continuous addition of the waste or the mixture and continuous withdrawal of the mixture.
If the intake has a control board above the level of the highest mixture load, the fermentation can also be checked and, if necessary, controlled by direct human observation, for example by additional irrigation, mixing the surface, homogenizing the surface and the like. Like. If the recording is closed at the top with a roof, an undesired additional uncontrolled moistening of the mixture can be avoided, it also being possible to complete the recording for the mixture in a particularly simple manner. It is therefore also possible for several recordings to have a common roof.
If the openings of the gas discharge lines are flush with the side walls, the receptacle can be charged with the mixture to be fermented in a particularly homogeneous manner, furthermore, if desired, a particularly low resistance in the movement of the mixture through the receptacle can be achieved.
If the bottom of the receptacle has drainage, anaerobic fermentation can be avoided particularly easily even in the lower region.
If an irrigation system is provided for the mixture above the level of the highest mixture load, the mixture can be moistened evenly with gravity-induced irrigation, with faults being particularly easy to diagnose optically.
If at least one channel is provided in and / or under the floor for the drainage of water from the receptacle, aerobic fermentation of the entire mixture can also be easily realized even in the lower area even over long periods of time.
If a plurality of receptacles are provided, each of which has a common side wall, a structurally particularly simple design is achieved, wherein the fermentation can be mutually supported by the heat conduction through the side walls. Thus, the fermentation can already be more advanced in one shot and thus be at a higher temperature than in the subsequent shot, which is heated with it, which can result in accelerated fermentation.
If the receptacle is closed by roller shutters which adjoin the side walls, then a completely closed receptacle for the mixture can be achieved in a particularly simple manner, wherein individual sections for the mixture to be fermented can optionally be reached within the receptacle, the roller shutters being opened , a new mixture is introduced so that the fermenting mixture is moved along the receptacle, and the mixture which has been subjected to the longest fermentation is moved out of the receptacle, whereupon the roller doors are closed again.
If the receptacle is preceded by a water jet cutting device and, if appropriate, a mixing system, on the one hand comminution of the supplied mixture, for example of waste bags or the like, can be achieved, with the cutting process simultaneously humidifying the mixture as homogeneously as possible. In the upstream mixing plant, if necessary, additional additional substances such as sewage sludge, green waste and the like can be used. Like., Be fed to the fermentation of the recording.
If the recording is followed by a separation system for separating a light fraction and this is followed by an incineration plant, in particular a fluidized bed incineration plant, then the advantage can be taken that after a biological conversion of a mixture, in particular of waste, an additional thermal recovery of essentially difficult or not decomposable substances can be carried out, so that on the one hand a volume
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moderate pollution of substances to be deposited, for example, can be avoided and, on the other hand, energy recovery also takes place.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings.
Show it
1 is a process diagram for the processing of household and commercial waste,
2 shows a longitudinal section through the receptacle for waste according to the invention,
3 shows a cross section of a plurality of receptacles arranged next to one another for the mixture,
4 the air supply through the floor,
Fig. 5 shows an air supply with a Venturi nozzle and
Fig. 6 shows the gas discharge lines in the side walls.
In the process for processing mixtures, in which biological substances are present, which is shown schematically in FIG. 1, the waste is converted into a via waste collection vehicles 1
Hall 2 led, which is closed to the outside and has a suction 3. The waste arrives in a container 4, from which the same is passed over a conveyor belt 5 to an electromagnet 6, via which ferromagnetic substances are separated and released to the container 7.
The waste, which may be in
Plastic bags are present, fed to a water jet cutting device 8, which empties downwards onto a further conveyor belt, which conveys a fine fraction of less than 200 mm to an intermediate container 10, via which the comminuted waste enters a mixing drum 11, in which additional substances to be fermented , such as sewage sludge, up to 10 wt .-% and more can be added. Furthermore, the moisture content in the mixing drum 11 is set to 40.0% by weight to 45.0% by weight of water for the waste to be conditioned.
The waste pretreated in this way passes through an intermediate storage 12, brought by wheel loaders 13, into the receptacle 14, in which, as will be explained in more detail below, a supply of air, possibly via a valve, tap, or the like. regulated or controlled, enriched with oxygen, and an extraction of fermentation gases takes place. Exhaust air and other gases are extracted from hall 2 as well as from reception 14 and the further processing stations. These pass through a wet filter 15, in which coarse fractions are separated and additionally moistened, via the carbon filter 15a, the gas blower 16, optionally via a heat exchanger (not shown), for delivery, eg. B. via a vent, to the air. If necessary, several wet and / or biofilters can also be provided.
Biofilters, activated carbon filters, peat or brown coal filters are preferably used as filters. A scrubber (not shown) can also be provided after the filter. In addition, the waste heat can be obtained via a heat exchanger, not shown. Furthermore, the gases can in a reactor in which a catalytic oxidation, for. B. is carried out with Ni catalysts loaded activated carbon. The waste is then moved from the receptacle 14 by wheel loaders 17 to a container 18 for further processing. There is first again a separation of ferromagnetic substances by a further electromagnet 19, after which 20 non-ferrous metals are deposited in the station, whereupon a fractionation into three fractions, and. between 100 mm to 60 mm and 60 mm to 24 mm and less than 24 mm.
The two coarser fractions are conveyed on the conveyor belts 22 and 23, after which the smaller fraction is separated into a light and heavy fraction. The light fraction can then be used for further recycling, eg. B. thermal recovery, e.g. B. in a fluidized bed combustion, whereas the heavy fraction, possibly after a further screening, as waste compost and thus does not have to be used for landfill. The 60 mm to 24 mm fraction is subjected to a screening, the heavy fraction then being washed in the scrubber 24 and being sent to composting, but not to landfill. The light fractions with a size of 60 mm to 24 mm and larger than 60 mm are then sent for thermal recycling.
A fraction smaller than 24 mm is also drawn off from the sieve 21 and is separated in a sieve 25 into a fine fraction smaller than 8 mm and larger than 8 mm. The two fractions are then separated into a light and a heavy fraction, the heavy fraction being sent to the waste compost and the light fraction to thermal recycling.
The air, which is optionally enriched with oxygen, is supplied via the oxygen tank 44a, compressor 44b and the air supply line 44. Water is supplied via the line 41 and a storage container 41a. The excess water is also in the reservoir
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transported back from all stations, which means that there is a water cycle.
The annual balance of a plant according to the invention is as follows: 55,700 t of waste are fed in each year, with 10,000 t of sewage sludge and 6,500 t of leachate being fed in each year in mechanical processing. During the mechanical processing, 1,630 t of scrap iron, 1,280 t of bulky goods, 8,600 t of other unreachable materials and a thermal recyclable fraction of 14,890 t with a size greater than 80 mm are separated. Accordingly, 44,000 t per year get into the tank, to which 1,000 t of leachate are fed each year. The weight loss with carbon dioxide, water vapor and. The like. Is 23,000 t per year. 24. 500 t go to mechanical post-processing, 8. 8. 200 t being sent for thermal recycling, for example in a fluidized bed plant, whereas 16. 300 t, for example landfill, can be fed.
The use within a container can be fermented within about twenty weeks.
If necessary, an intermediate storage with or without fermentation can take place in the receptacle 14 before and / or after the treatment.
2 and 3 recordings 14 according to the invention are shown.
2, receptacles 14 are provided on both sides of an operating aisle.
As can be seen in FIG. 3, a plurality of receptacles, in the present example five, are arranged next to one another, the walls 27 each serving to delimit two receptacles. The receptacles each have a roller door 30 for import 28 and export 29. The receptacles 14 are formed by buildings, the side walls 27 having a total height of 10 m, whereas the maximum fill height h of the receptacle is 8.5 m. Operating webs 32 are provided above the same. The operating bars have an irrigation system 33, which can either be attached to the bottom of the operating bar or also on a railing of the same and ensures uniform moistening of the mixture 34.
At the bottom 31 of the receptacles 14 there are drainages 35 which carry the mixture 34 and which ensure that excess moisture flows into the channels 36.
The water obtained in this way can be used to moisten the waste. The receptacles 14 can additionally be subjected to a vacuum by means of suction above the mixture 34.
In the middle of the receptacles 14, a channel 37 is provided, in which an air supply line 38 is arranged.
As can be seen particularly clearly in FIGS. 4 and 5, the air supply line 38 has branches 38a, which release air, possibly enriched with oxygen, through the base 31 into the receptacle 14 and thus to the mixture 34 via electrically actuated quick-closing valves 39 . A radial pump, for example, can serve as a pressure source for the air. If a higher oxygen content than in the air is desired, additional oxygen can be introduced into the air flow before or after the pressure sources. The air supply lines 38 have a cover 40 at the top, which can prevent the outlet openings from being blocked.
5 shows an air supply line 38a in which a further line 41 is arranged, via which water, nutrients, microorganisms, trace elements, vitamins and the like. Like. Can be introduced into the mixture 34. The Venturi nozzle 42 is movable along the air supply line 38a, so that the amount of water, nutrients, vitamins, trace elements and. Like. Can be controlled. Below the cover 40, either a continuous opening 43 can be provided, which can also be divided if necessary. As can be seen particularly clearly in FIG. 5, the air supply line 38 and 38a opens into the mixture above the base 31, for example in the range between zero and 2.7 m from the base. The air supply line can have openings along its height or can also be telescopic.
The air supply line 38 can either be provided in an installation duct, as shown, or also in an operating duct, which can be walked on by operating personnel.
As can be seen particularly clearly in FIG. 6, gas exhaust lines 44 are provided in the side walls 27, which have three suction openings 45 along the side wall 27, which are flush with the side wall 27. The gas supplied via the air supply line 38 and 38a can thus be distributed over the entire cross section of the mixture 34. The recording 14
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has a roof 46 at the top, so that a self-contained container is formed by the receptacle 14.
PATENT CLAIMS:
1. Device for aerobic fermentation of biological in a mixture
Substances, in particular waste, with a, possibly above-ground, receptacle (14) with a base (31) and side walls (27), preferably a container, for the mixture (34) into which a large number of air supply and gas discharge lines (38, 44 ) open, the receptacle (14) being essentially gas-tight to the outside and the
Air supply lines (38) are connected to a compressed gas source (44b), preferably a compressor, a radial fan, or a gas bottle and optionally an oxygen source (44a) that is additional to the air, and the gas discharge lines (44) to one
Vacuum source (16), preferably a pump, are connected, the gas discharge lines via a filter (15a), in particular a carbon filter,
open into the circulating air, characterized in that the air supply lines (38) through the bottom (31) of the
Recording (14) are guided and have an outlet (43), which is preferably in
Distance to the floor (31), in particular in the lower third of the vertical extent of the highest filling of the receptacle (14) with the mixture (34), and through which
Side walls (27) of the gas discharge lines (44) are guided and / or terminate in these.