DE19715646A1

DE19715646A1 - Verfahren und Einrichtung zum Recycling von Bio-Reststoffen, insbesondere Bio-Haushaltsmüll u. dgl.

Info

Publication number: DE19715646A1
Application number: DE1997115646
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dr Ing Paesler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Bio-Rest stoffen u. dgl., insbesondere solchen aus der kommunalen Sammlung von Biomüll, und Verarbeitung der Bio-Reststoffe zu verwertbaren Produkten, wie insbesondere Kompost oder Dünger. Ferner ist die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.

Bekanntlich wird der im kommunalen Bereich anfallende Haushalts müll in die einzelnen Müllkomponenten getrennt und vielfach be reits sortiert eingesammelt und entsorgt. Der anfallende Biomüll der privaten Haushalte wie auch die Bio- bzw. Grünabfälle aus privatem, öffentlichem oder industriellem Bereich werden in der Regel einer Kompostierung zugeführt und stofflich recyled, indem sie zu verwertbarem Kompost verarbeitet werden. Bei den hierfür angelegten Kompostierungsanlagen erfolgt die Kompostierung der Bioabfälle in einem aeroben Prozeß, der es erforderlich macht, die abgelegten Bioabfälle mehrmals umzuschichten. Dabei kommt es zu nicht unerheblichen Geruchsbelästigungen. Die zur Kompostierung abgelegten Schichtungen müssen künstlich durchlüf tet werden, was mit Hilfe energieaufwendiger Gebläse erfolgt. Die Umschichtung der zur Kompostierung abgelegten Bioabfälle ist sehr personalintensiv. Außerdem ist der Flächenbedarf der her kömmlichen Kompostierungsanlagen sehr groß.

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der es möglich ist, Bio stoffe aller Art, vor allem die Bioabfälle aus den privaten Haushalten einer Kommune und/oder aus kommunalen oder industri ellen Betrieben umweltverträglich und kostengünstig zu entsorgen bzw. zu verwertbaren Produkten, wie Kompost oder Dünger, umzu setzen.

Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Bio-Reststoffe in einem geschlossen anaeroben Fermenter mit Wasserzuführung unter Erzeugung von Biogas unter bakterieller Wirkung vergoren werden, worauf die anfallenden Vergärungsprodukte entwässert und das Wasser im Kreislauf in den Fermenter zurückgeführt wird. Der Vergärungsprozeß in dem aus einem geschlossenen Reaktorbehälter bestehenden Fermenter führt zur Entwicklung erheblicher Mengen an Biogas, das wirtschaftlich nutzbar ist, z. B. zur Beheizung des Fermenters. Dabei kann das sich im Fermenter bildende Biogas auch zur Stromerzeugung ge nutzt werden, wobei die hierbei anfallende Abwärme zweckmäßig zur Beheizung des Fermenters bzw. der in diesen eingebrachten Bioabfälle genutzt wird. Das im Fermenter anfallende Biogas kann vor seiner Nutzung von schädlichen Fremdstoffen, wie vor allem Schwefelwasserstoff, gereinigt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die Bio-Wert stoffe bzw. die anfallenden Bioabfälle in dem während des Vergä rungsprozesses geschlossenen Reaktorraum des Fermenters (Reaktorbehälters) in einem anaeroben Vergärungsprozeß unter Wasserzuführung behandelt, so daß sich hierbei ein vor allem aus Methan bestehendes Biogas bildet, das zur Energiegewinnung ge nutzt werden kann, z. B. zur Beheizung der im Fermenter befindli chen Biostoffe, wodurch der Vergärungsprozeß im Fermenter inten siviert und beschleunigt wird. Auch kann das Biogas zur elektri schen Stromerzeugung genutzt werden, wobei die hierbei anfal lende Abwärme zur Beheizung des Fermenters verwendet wird. Be sondere Vorteile ergeben sich, wenn mit einem Wasserkreislauf gearbeitet wird. Hierbei wird das nach erfolgtem Vergärungspro zeß aus dem Reaktorraum des Fermenters abgezogene Vergärungspro dukt entwässert und das hierbei anfallende Wasser im Kreislauf zu dem Fermenter zurückgeführt.

Um den Vergärungsprozeß der Biostoffe in dem zur Außenluft ge schlossenen Reaktorraum des anaeroben Fermenters unter Einfluß der Bakterien zu unterstützen, kann es sich empfehlen, in den Reaktorraum des Fermenters zusätzlich Bakterien einzuführen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Verarbeitung von Bio stoffen aller Art in einem anaeroben Prozeß unter Gewinnung von nutzbarem Biogas ist ein mehrfaches Umschichten der im geschlos senen Reaktorraum befindlichen Biomasse nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher vor allem durch seine hohe Wirtschaftlichkeit aus und läßt sich in Anlagen durchführen, deren Flächenbedarf im Vergleich zu den herkömm lichen Kompostierungsanlagen klein sein kann. Zugleich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den umgesetzten Biostoffen Produkte erzielen, die als Kompost oder Dünger bestens geeignet sind. Der Verfahrensablauf läßt sich auch automatisch steuern; er ist wenig personal- bzw. arbeits aufwendig.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Einrich tung sind in den einzelnen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläu tert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Fermenter bezeichnet, der aus einem während des Vergärungsprozesses geschlossenen Reaktorbe hälter besteht, welcher über eine Zuführung 2 mit den anaerob umzusetzenden Biostoffen, insbesondere Biomüll aus privaten Haushaltsbereichen und/oder kommunalen und/oder industriellen Bereichen beschickt wird. Dem Fermenter 1, der zu etwaigen Rei nigungs- und/oder Wartungsarbeiten geöffnet werden kann, während des Vergärungsprozesses aber nach außen geschlossen ist, vorge schaltet ist eine Zerkleinerungsvorrichtung 3, mit der das z. B. über Transportwagen 4 zugeführte Biomaterial zerkleinert wird, bevor es dem Vergärungsprozeß im Fermenter 1 unterworfen wird. Die Zerkleinerungsvorrichtung 3 kann aus jeder für diese Zwecke geeigneten angetriebenen Zerkleinerungsmaschine bestehen. Sie kann auch unmittelbar am Einlaß des Fermenters 1 angebaut sein.

In dem geschlossenen Fermenter 1 wird das in diesen eingebrachte Biomaterial auf anaerobem Wege unter bakterieller Einwirkung zersetzt bzw. vergoren, wobei sich im Kopfraum des Fermenters 1 das Biogas ansammelt, das hier über eine Ableitung 5 aus dem Fernenter 1 zur Nutzung abgezogen wird. Es besteht die Möglich keit, dem in den Fermenter 1 eingebrachten Biomaterial Bakterien zuzusetzen.

Im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das sich im Fermenter 1 bildende Biogas über die Ableitung 5 einem Gasmotor 6 zur Verbrennung zugeführt, der einen elektrischen Generator 7 zur Stromerzeugung antreibt. Der erzeugte Strom kann für ver schiedene Zwecke genutzt werden, auch für den Antrieb der elek trisch antreibbaren Bauteile der Recyclinganlage. Die Abwärme des Gasmotors 6 wird einem Wärmetauscher 8 zugeführt und hier zur Erwärmung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, z. B. Wasser, genutzt, das über eine Zuführung 9 dem Fermenter 1 zur Aufwärmung der in ihm befindlichen Biomasse genutzt wird, wo durch der anaerobe Vergärungsprozeß intensiviert wird.

Über eine Wasserzuführung 10 wird der im Fermenter 1 befindli chen Biomasse Wasser zugeführt, so daß diese für den Vergärungs prozeß eine fließfähige Konsistenz erhält.

Nach Beendigung des anaeroben Vergärungsprozesses und Beendigung der Biogasentwicklung wird der nicht weiter in Biogas umwandel bare Bio-Feststoff zusammen mit dem zugesetzten Wasser über eine Ableitung 11 aus dem Reaktorraum des Fermenters 1 z. B. in dessen Bodenbereich abgezogen und einer Vorrichtung 12 zur Wasserab scheidung zugeführt, in der das Wasser aus dem Wasser-Feststoff gemisch abgetrennt und über die Wasserzuführung 10 im Kreislauf in den Fermenter 1 zurückgeführt wird. Der von dem Wasser weit gehend befreite Bio-Feststoff bildet einen gut verwertbaren Kom post oder Dünger, der der Trennvorrichtung 12 entnommen und hier verladen oder eingesackt werden kann.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Verbindung zwi schen dem Fermenter 1 und der Entwässerungsvorrichtung 12 ein zur Außenluft hin offener Behälter 13 angeordnet, in dem das aus dem Fermenter über die Ableitung 11 abgezogene Gemisch aus Bio- Feststoffmasse und Wasser eingeleitet wird, bevor es in die Vor richtung 12 zur Wasserabscheidung gelangt. In dem Behälter 13 wird das Gemisch einer aeroben Nachbehandlung unterworfen, zweckmäßig bei gleichzeitiger Luftzuführung 14. Bei diesem aero ben Behandlungsvorgang wird das aus dem Fermenter 1 abgezogene Produkt unter Wirkung des Luftsauerstoffs geruchsfrei einge stellt, so daß es über die den Behälter 13 mit der Wasserab scheidevorrichtung 12 verbindende Leitung 15 geruchsfrei in die Wasserabscheidungsvorrichtung 12 gelangt und nach Entwässerung als geruchsfreies Erzeugnis anfällt. Gegebenenfalls kann auf die aerobe Nachbehandlung des Biomaterials im Behälter 13 auch ver zichtet werden, wenn auf eine geruchsfreie Gewinnung des Pro dukts kein Wert gelegt wird.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren die Bio-Reststoffe od. dgl. unter Gewinnung von Biogas im geschlossenen Fermenter 1 einer anaeroben Behandlung unterworfen werden, wobei das dem Fermenter 1 zugeführte Wasser, wie be schrieben, im Kreislauf über die Wasserabscheidevorrichtung 12 gepumpt wird. Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich daher um einen geschlossenen Arbeitsprozeß, bei dem zusätzlich zu der aus dem Biogas gewonnenen Energie ein vor allem als Kom post oder Dünger verwendbares, gegebenenfalls auch geruchsfrei eingestelltes Bio-Feststoffprodukt erhalten werden kann. Mit be sonderem Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu verwendete Anlage zum Recycling von Bio-Reststoffen, insbesondere Bio-Reststoffen aus der kommunalen Sammlung von Biomüll einsetzen, obwohl es auch für die Herstellung oder das Recycling von Biostoffen anderer Herkunft, z. B. aus kommunalem oder industriellem Bereich einsetzbar ist. Es besteht auch die Möglichkeit, das aus dem Fermenter 1 abgezogene Biogas vor sei ner Nutzung einer Gasreinigungsvorrichtung zuzuführen, in der Bestandteile, welche die Lebensdauer oder die Funktion der z. B. für die Stromerzeugung erforderlichen Maschinen beeinträchtigen könnten, insbesondere im Biogas enthaltene Schwefelwasserstoffe u. dgl., aus dem Gas entfernt werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren läßt sich in verschiedener Hinsicht ändern, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es möglich, die aerobe Nachbehandlung des aus dem Fermenter 1 abgezogenen Produkts erst dann durchzuführen, wenn dieses zuvor in der Wasserabscheidevorrichtung 12 von dem mitgeführten Wasser befreit worden ist.

Bei der für die Verfahrensdurchführung verwendeten Einrichtung kann der den geschlossenen Reaktorbehälter bildende Fermenter 1 mit Vorteil im Erdboden der Anlage angelegt werden, ebenso der Behälter 13, falls dieser vorgesehen wird. Auch besteht die Mög lichkeit, die verschiedenen Baueinheiten der Anlage, insbeson dere die Baueinheiten 1 und 12, gegebenenfalls zusammen mit der Baueinheit 13 zu einer geschlossenen Baueinheit zusammenzufas sen, wodurch längere Leitungsverbindungen 10, 11, 15 entfallen können.

Claims

1. Verfahren zum Recycling von Bio-Reststoffen u. dgl., insbe sondere solchen aus der kommunalen Sammlung von Biomüll, und Verarbeitung der Biostoffe zu verwertbaren Produkten, wie vor allem Kompost oder Dünger, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bio-Reststoffe in einem ge schlossenen anaeroben Fermenter (1) mit Wasserzuführung (10) unter Erzeugung von Biogas unter bakterieller Wirkung vergo ren werden, worauf die anfallenden Vergärungsprodukte ent wässert und das Wasser im Kreislauf in den Fermenter (1) zu rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das beim Vergärungsprozeß im Fermen ter (1) anfallende Biogas zur Beheizung des Fermenters (1) bzw. der in diesem befindlichen Biomasse genutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das im Fermenter (1) gebildete Bio gas zur Stromerzeugung verwendet und die dabei anfallende Ab wärme zur Beheizung des Fermenters (1) bzw. des in ihm be findlichen Biomaterials genutzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Fermenter (1) an fallende Biogas vor seiner Nutzung von Fremdstoffen, wie vor allem Schwefelwasserstoff, gereinigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergärungsprodukte des Fermenters (1) vor ihrer Entwässerung zur Geruchsbefrei ung einer aeroben Behandlung unterworfen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergärungsprodukte des Fermenters (1) nach ihrer Entwässerung durch Kontakt mit Luft-Sauerstoff in einer aeroben Stufe geruchsfrei einge stellt werden.

7. Einrichtung zum Recycling von Bio-Reststoffen, insbesondere solchen aus der kommunalen Sammlung von Biomüll, da durch gekennzeichnet, daß sie einen von einem geschlossenen bzw. verschließbaren Behälter gebildeten anaeroben Fermenter (1) mit Zuführung für die Bio-Reststoffe, mit Wasserzuführung (10), mit Ableitung (5) des sich bilden den Biogases und mit zugeordneter Vorrichtung (12) zur Ent wässerung der sich im Fermenter (1) bildenden Vergärungspro dukte aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Fermenter (1) an einen Wasser kreislauf (10, 11) angeschlossen ist, in dem sich eine Vor richtung (12) zur Entwässerung der Vergärungsprodukte des Fermenters (1) befindet.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Fermenter (1) mit einer Beheizung versehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung (5) des im Fermenter (1) gebildeten Biogases an einen Gasmotor (6) ange schlossen ist, der einen elektrischen Stromgenerator (7) an treibt, wobei die Abwärme des Gasmotors (6) z. B. über einen Wärmetauscher (8) in Form von Warmwasser oder Warmgas od. dgl. dem Fermenter (1) bzw. dem darin befindlichen Biomaterial zu führbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fermenter (1) eine Vorrichtung (13) zur aeroben Nachbehandlung des in ihm anfal lenden Vergärungsprodukts zugeordnet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung (13) zur aeroben Nachbehandlung in der Verbindung (11, 15) des Fermenters (1) zu der Entwässerungsvorrichtung (12) angeordnet ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fermenter (1) eine Zerkleinerungsvorrichtung (3) zur Zerkleinerung der zugeführ ten Bio-Wertstoffe zugeordnet ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (1) aus einem im Boden angelegten, z. B. wannenartigen Reaktorbehälter besteht.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (1), die Entwässerungsvorrichtung (12) sowie gegebenenfalls die Vor richtung (13) zur aeroben Nachbehandlung der Vergärungspro dukte eine geschlossene Baueinheit bilden.