DE2621524B2 - Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben Aufbereitung von Abfall - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben Aufbereitung von AbfallInfo
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Description
15
20
dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem flüssigen ersten Anteil der zweiten Stufe vor
dessen Einleitung in die dritte Jtufe die Zellen der
Säurebildner abtrennt unc zumindest teilweise in die
erste Stufe zurückführt und det zweiten aus im wesentlichen nicht abgebauten Abfallfeststoffen
bestehenden Anteil der zweiten Stufe einer Methanfermentation unterzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des die Zellen der
Methanbildner enthaltenden, in der vierten Stufe abgetrennten vierten Anteils in die dritte Stufe
zurückführt, während der restliche Anteil als Abfallschlamm abgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Durchführung der
ersten Stufe den Abfall einer Vorbehandlung unterwirft, indem man den Abfall zur Einstellung des
pH-Wertes auf einen Wert von unterhalb 3,5 mit Säure versetzt, dann während einer vorherbestimmten
Zeitdauer auf eine Temperatur von 60 bis 200°C erhitzt und schließlich zur Neutralisation mit Alkali
versetzt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 3, mit einem
Säurereaktor, in dem der Abfall anaerob mil Säurebildnern digeriert wird, um die organischen
Materialien mit hohem Molekulargewicht in organische Materialien mit geringem Molekulargewicht
und die organischen Materialien mit geringem Molekulargewicht in flüchtige organische Säuren
umzuwandeln, mit einer ersten Trenneinrichtung, in der der in dem Säurereaktor anfallende Abfall im
wesentlichen in einen ersten, die flüchtigen organischen Säuren und Zellen der Säurebildner enthaltenden
flüssigen Anteil und einen zweiten im wesentlichen nicht abgebaute Abfallfeststoffe enthaltenden
Anteil aufgetrennt wird, mit einem Methanreaktor, in der der in der ersten Trenneinrichtung erhaltene,
erste flüssige Anteil mit Methanbildnern unter Bildung von Methan und Kohlendioxidgas digeriert
wird, einer zweiten Trenneinrichtung, in der der in dem Methanreaktor anfallende Abfall in einen
flüssigen dritten Anteil und einen die Zellen der Methanbildner enthaltenden vierten Anteil aufgetrennt
wird; dadurch gekennzeichnet, daß man Methanreaktor (41) eine Einrichtung (33, 35)
vorgeschaltet ist, in der aus dem in der ersten Trenneinrichtung (31) erhaltenen ersten flüssigen
Anteil Zellen der Säurebildner ausgeschieden werden, daß Leitungen (z.B. 110, 315) für die
Rückführung der abgeschiedenen Zellen der Säurebildner in den Säurereaktor (21) vorgesehen und die
in der ersten Trenneinrichtung (31) ausgeschiedenen, nicht abgebauten Abfallfeststoffe einem Methanreaktor
(41,36) zuführbar sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anaeroben Aufbereitung von Abfall, der organischen Materialien
mit relativ hohem Molekulargewicht enthält, und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
In jüngster Zeit werden mit zunehmender Anwendung von Vorrichtungen zur Sekundärbehandlung von
Abwasser und Abfällen der Viehzuchtindustrie große Mengen von Überschußabfall als Nebenprodukte
gebildet. Weiterhin fallen erhebliche Mengen von Hausmüll an. Demzufolge ist es von Bedeutung, den
biochemischen Abfall oder Müll mit hohem Wirkungsgrad und ohne eine Umweltverschmutzung zu verursachen,
zu behandeln. Der biochemische Abfall wird bislang durch Verbrennen, durch Rückgewinnung oder
durch Ablagern in das Meer beseitigt. Es ist jedoch bekannt, daß durch diese Reseitik'jngsformen eine
sekundäre Umweltverschmutzung verursacht wird. Aufgrund von verschärften Bestimmungen hinsichtlich
der Rückgewinnung bzw. Wiederverwendung und des Verbringens in das Meer hat sich das Verbrennungsverfahren
weitgehend durchgesetzt. Dieses Verfahren ist jedoch von verschiedenen Problemen begleitet, wie der
Behandlung des Rauchs, dem schlechten Geruch und den bei der Verbrennung gebildeten Aschen.
Biochemischer Abfall, wie Belebtschlamm ist bereits durch anaerobe Stabilisierungsverfahren behandelt
worden. Es ist bekannt, daß die anaeroben Stabilisierungsverfahren eine Reaktionsfolge umfassen, die zwei
Hauptreaktionen einschließt. Genauer umfassen sie eine »Säure-Fermentation«, bei der die Molekulargewichte
der organischen Substanzen in dem Abfall durch anaerobe Säure-Fermentations-Bakterien (Säurebildner
oder Fäulnisbakterien) vermindert und die organischen Substanzen in flüchtige organische Säuren, wie
Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure umgewandelt werden, und eine »Methan-Fermentation«, bei der die in
dieser Weise gebildeten Säuren durch Methan-Fermentations-Bakterien (Methanbildncr oder methanbildende
Bakterien) in Methangas umgewandelt werden.
Bei der üblichen Durchführung der anaeroben Stabilisierungsverfahren laufen beide Phasen, nämlich
die Säure-Fermentation und die Methan-Fermentation, in der gleichen physikalischen und chemischen Umgebung
ab, wobei die Wirksamkeit des Verfahrens und die Stcucrungsanforderungen durch die Empfindlichkeit
und die kinetischen Eigenschaften der die Geschwindigkeit
bedingenden Phase bestimmt wird. Demzufolge ist im allgemeinen eine lange Behandlungsdauer von 30 bis
50 Tagen erforderlich, um die anaeroben Stabilisielängsverfahren vollständig ablaufen zu lassen. Die
anaeroben Stabilisierungsverfahren oder -prozesse wurden in jüngster Zeit in bezug auf die Verhütung der
Umweltverschmutzung und die Energieeinsparung untersucht, und es wurden erhebliche Forschungsanstrengungen
unternommen, um den fatalen Nachteil m dieser Verfahren zu verbessern, d. h. den geringen
Wirkungsgrad der Behandlung.
In jüngster Zeit konnte als Ergebnis von Modellabfälle
verwendenden Experimenten gezeigt werden, daß die obengenannten Fermentationsphasen von einander
getrennt werden können und daß die Behandlungszeit des in dieser Weise geschaffenen zweiphasigen,
anaeroben Stabilisierungsverfahrens unter optimalen Bedingungen im Vergleich zu den herkömmlichen
Verfahren erheblich verkürzt werden kann, wozu auf >o
»Developments in Anaerobic Treatment Proce-.ses« (Γ.
G. P ο h 1 a η d und S. G h ο s h, Biotechnol. & Bioeng.
Symp. Nr. 2 (1971) 85-106) verwiesen sei. Bei diesem Zweiphasenverfahren wird der durch die Säure-Fermentation
behandelte Abfall mit Hilfe gewisser r> Feststoff-FIüssigkeits-Trenneinheiten in eine die organischen
Säuren enthaltende überstehende Flüssigkeit und Abfallschlamm getrennt. Die überstehende Flüssigkeit
wird in die Methan-Fermentationsstufe überführt und dort mit Methanbildnern behandelt. m
Der nach der Säurefermentation abgetrennte Abfallschlamm wird zwar teilweise in die Säurefermentationsstufe
zurückgeführt, jedoch der restliche Anteil des Abfallschlamms wird aus dem Behandlungssystem
abgezogen und verworfen. r.
Durch dieses bekannte Zweiphasen-Behandlungssystem kann zwar insgesamt der Wirkungsgrad der
Behandlung verbessert werden, die Gasausbeute ist jedoch im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren
um IO bis 30% vermindert und daher unbefriedigend. Es κι
hat sich gezeigt, daß diese Verminderung der Gasausbeute dadurch zustandekommt, daß ein feil des
Abfallschlamms, einschließlich der als Nebenprodukt gebildeten Zellen der Säurebildner, nach der Säurefermentation
aus dem System abgezogen wird. -ι ί
Bei der anaeroben Behandlung von biochemischem Abfall ist es von Bedeutung, den Wirkungsgrad der
Behandlung zu verbessern; im Hinblick auf das erhebliche Bedürfnis der Energieeinsparung ist es
jedoch auch wünschenswert, die Gasausbeute zu ~,o steigern, so daß man die als Nebenprodukte bei dem
Abbau gebildeten Gase als Wärmequelle und Energiequelle für die Behandlungseinrichtungen verwenden und
die überschüssigen Gase in wirksamer Weise anderen Zwecken zuführen kann. Da die Zellen der Säurebiidner
flüchtige organische Säuren, wie Essigsäure, Propionsäure und n-Buttersäure und typische schlechtriechende
Bestandteile, wie HjS, enthalten, ist es nicht ratsam, die die Zellen enthaltenden Abfallschlämme nach der
Säure-Fermentation aus dem System abzuziehen. «>
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein verbessertes Verfahren und eine dafür geeignete
Vorrichtung zur anaeroben Behandlung von biochemischem Abfall anzugeben, wodurch ein hoher Wirkungsgrad
der Behandlung erreicht, eine hohe Gasproduktivi- hr>
tat erzielt und sekundäre Umweltverschmutzungen vermieden werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur anaeroben Aufbereitung von Abfall, der organische
Materialien mit relativ hohem Molekulargewicht enthält, bei dem man
1) in einer ersten Stufe den Abfall anaerob mit Säurebildnern digeriert, um die organischen Materialien
mit hohem Molekulargewicht in organische Materialien mit niederem Molekulargewicht und
die organischen Materialien mit niederem Molekulargewicht in flüchtige organische Säuren umzuwandeln;
2) in einer zweiten Stufe den in der ersten Stufe anfallenden Abfall im wesentlichen in einen
flüssigen ersten Anteil, der flüchtige organische Säuren und Zellen der Säurebildner enthält, und
einen zweiten aus im wesentlichen nicht abgebauten Abfallfeststoffen bestehenden Anteil auftrennt;
3) in einer dritten Stufe den in der zweiten Stufe abgetrennten ersten Anteil anaerob mit Methanbildnern
digeriert, um Methan r,1 A Kohlendioxidgas
zu bilden;
4) in einer vierten Stufe den bei der Methanfermentation in Stufe 3 anfallenden Abfall in einen flüssigen
dritten Anteil, der abgezogen wird und einen die Zellen der Methanbildner enthaltenden vierten
Anteil trennt.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem flüssigen ersten Anteil der zweiten Stufe
vor dessen Einleitung in die dritte Stufe die Zellen der Säurebildner abtrennt und zumindest teilweise in die
erste Stufe zurückführt und den zweiten aus im wesentlichen nicht abgebauten Abfallfeststoffen bestehenden
Anteil der zweiten Stufe einer Methanfermentation unterzieht.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit
einem Säurereaktor, in dem der Abfall anaerob mit Säurebildnern digeriert wird, um die organischen
Materialien mit hohem Molekulargewicht in organische Materialien mit geringem Molekulargewicht und die
organischen Materialien mit geringem Molekulargewicht in flüchtige organische Säuren umzuwandeln mit
einer ersten Trenneinrichtung, in der der in dem Säurereaktor anfallende Abfall im wesentlic hen in einen
ersten, die flüchtigen organischen Säuren und Zellen der Säurebildner enthaltenden flüssigen Anteil und einen
zweiten im wesentlichen nicht abgebaute Abfallstoffe enthaltenden Anteil aufgetrennt wird, mit einem
Methanreaktor, in der der in der ersten Trenneinrichtung erhaltene, erste flüssige Anteil mit Methanbildnern
unter Bildung von Methan und Kohlendioxidgas digeriert wird, einer zweiten Trenneinrichtung, in der
der η cjtn Methanreaktor anfallende Abfall in einen
flüssigen dritten Anteil und einen die Zellen der Methanbildner enthaltenden vierten Anteil aufgetrennt
wird, die dadurch gekennzeichnet ist. daß dem Methanreaktor eine Einrichtung vorgeschaltet ist, in der
aus dem in der ersten Trenneinrichtung erhaltenen ersten flüssigen Anteil Zellen der Säurebildner ausgeschieden
werden, daß Leitungen für die Rückführung der abgeschiedenen Zellen der Säurebildrer in den
Säurereaktor vorgesehen und die in der ersten Trenneinrichtung ausgeschiedenen, nicht abgebauten
Abfallfeststoffe einem Methanreaktor zuführbar sind.
Dabei wird der biochemische Abfall, der beispielsweise Belebtschlamm sein kann, einem anaeroben Fermentationsverfahren
unterworfen, das zwei Phasen, nämlich eine Säure-Fermentation und eine Mpihan-Porm»„io_
lion einschließt. Beide Phasen werden in getrennten Reaktoren durchgeführt, wobei der bei der Säure-Fermentation
anfallende, die Säurebildner enthaltende Abfallschlamm erneut dem anaeroben Fermentationsverfahren
zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird der Abfall nach der Säure-Fermentation
in einen flüssigen Abstrom, der der Methan-Fermentation zugeführt wird, und einen Abfallschlamm
aufgetrennt. Der Abfallschlamm, der eine sekundäre Umweltverschmutzung verursachen kann,
wird erneut, ohne aus dem System abgezogen zu werden, dem anacroben Fermentationsverfahren unterworfen.
Um den Wirkungsgrad des Verfahrens zu steigern. werden die Zellen der Säurebildner nach der Stufe der
Säuregärung von dem Abfall abgetrennt.
Es ist außerdem vorteilhaft, den Abfallschlamm im Kreislauf einer weiteren Fermentation zuzuführen, um
die Wirksamkeit des Fermentationsverfahrens /ii
A.k^u
W lllMtt.ll.
Gemäß einer weiteren Ausfiihrungsform der Erfindung wird der Abfall, der organische Materialien mit
relativ hohem Molekulargewicht enthält, vor der Säurefermentation einer Vorbehandlung unterworfen,
bei der der pH-Wert des Abfalls mit Säure auf einen Wert vor, weniger als 3,5 eingestellt wird, der Abfall
dann während einer bestimmten Dauer auf eine Temperatur von 60 bis 20O0C erhitzt und schließlich mit
Alkali neutralisiert wird.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird biochemisches Abwasser, das Belebtschlamm, Fäkalien, Abwasser. Abwasser von
Alkoholdestillarionsverfahren oder konzentriertes Abwasser, das bei der Nahrungsmittelherstellung anfällt,
einschließt, für die Säure-Fermentation in einen Säurereaktor eingeführt, in dem der Abfall mit
Säure-Fermentations-Bakterien in Berührung kommt und während mehrerer Tage bei einer vorgeschriebenen
Temperatur unter anaeroben Bedindungen gehalten wird. Während der Säure-Fermentation werden
makromolekulare Substanzen in Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht umgewandelt und weiter zu
flüchtigen organischen Säuren zersetzt. Vorzugsweise wird der Abfall bei einer Temperatur von 30 bis 50" C
und bei einem pH-Wert von 3 bis 7 behandelt. Diese Temperatur- und pH-Bedindungen werden in Abhängigkeit
von der Art des Abfalls und der eingesetzten Bakterien ausgewählt. In besonders bevorzugter Weise
stellt man den pH-Wert während der Säure-Fermentation durch Zugabe eines Neutralisationsmittels, wie
NaOH. KOH, Na2CO3, Ca(OH)2 und CaCO3. auf einen
geeigneten Wert ei". Das Rühren und die Temperatursteuerung erfolgen unter Anwendung von für anaerobe
Stabilisierungsverfahren üblichen Methoden, beispielsweise durch Bewegen mit Hilfe von Gas, durch
mechanisches Bewegen, durch Anwendung eines Wärmeaustauschers oder durch Anwendung eines
direkten Dampfblasverfahrens. Als Säurebildner werden Säure-Fermentations-Bakterien der genera Clostridum,
Escherichia, Bacillus und Staphylococcus eingesetzt. Im allgemeinen werden gleichzeitig zwei oder
mehrere Bakterienarten verwendet, obwohl man als Säurebildner auch eine einzige Bakterienart verwenden
kann. Nachdem die Säure-Fermentation beendet ist, wird der Abfall in eine Trenneinrichtung eingeführt, in
der der Abfall mit Hilfe einer Feststoff-Flüssigkeit-Trennungsmethode, beispielsweise durch Sedimentation,
durch Zentrifugieren bei niedriger Geschwindig-
keit oder durch Filtrieren, in einen im wesentlichen flüssigen ersten Anteil und einen im wesentlichen aus
nicht abgebauten Abfallfeststoffen bestehenden Anteil aufgetrennt wird. Für die Erfindung ist es nun
wesentlich, daß aus dem flüssigen ersten Anteil die Zellen der Säurebildner abgetrennt werden und
entweder ganz oder teilweise in die erste Stufe der Säuregärung zurückgefühkrt werden. Der zweite Anteil,
der im wesentlichen aus nicht abgebauten Abfallfeststoffen besteht, wird dann der zweiten Fermentationsstufe, d. h. der Methanfermentation, unterworfen, in der
die flüchtigen Säuren in gasförmiges Methan und gasförmiges Kohlendioxid umgewandelt werden. Zur
Durchführung dieser Methan-Fermentation ist es bevorzugt, die überstehende Flüssigkeit unier einer
anaeroben Atmosphäre und unter entsprechendem Rühren und unter Einstellung des pH-Wertes auf einen
Wert von 7 bis 8 auf 30 bis 50"C zu erhitzen. Das
Erhitzen und das Rühren kann unter Anwendung der Methoden durchgeführt werden, die tür die Säure-Fermentation
angegeben sind. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt durch Zugabe einer Mineralsäure oder einer
organischen Säure. Als Methanbildner kann man irgendwelche bekannten Methan-Fermentations-Bakterien
einsetzen wie die Methan-Fermentations-Baktcrien der genera Metanosarcina. Metanococcus und Metanobacterium.
Das bei der Methan-Fermentation gebildete Gas enthält frC bis 90% Methan als Hauptbestandteil und 10
bis 40% Kohlendioxid und geringe Mengen Schwefelwasserstoff. Stickstoff und Wasserstoff. Das während
der Methan-Fermeniation gebildete Gas wird mit dem
während der Säure-Fermentation freigesetzten Gas vermischt und als Wärmequelle zur Temperatursteuerung
des Behandlungssystems und als Energiequelle für die Bewegung des zu handelnden Materials verwendet.
Der nach der Menthan-Fermentation in dem Methanrekator anfallende Abfall wird in eine überstehende
Flüssigkeit und die Abfallstoffe aufgetrennt. Die überstehende Flüssigkeit wird als Abstrom abgelassen.
Die Abfallfeststoffe werden als Abfallschlamm abgezogen und entwässert und dann als organische Düngemittel
verwendet. Zur weiteren Steigerung des Behandlungswirkungsgrades des Stabilisierungsverfahrens
kann man einen Teil der Abfallfeststoffe in den Säurereaktor zurückführen.
Die Zeichnungen zeigen
in F i g. I ein diagrammartiges Fließschema zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung;
in Fig. 2 ein diagrammartiges Fließschema, das eine
weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung verdeutlicht und
in Fig. 3 anhand von Kurven die experimentellen Ergebnisse hinsichtlich der Gasproduktivität des erfindungsgemäßen
Verfahrens und herkömmlicher Verfahren.
Anhand der F i g. 1 sei eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Gemäß dieser Ausführungsform
wird eine Vorbehandlung des Abfalls durchgeführt Der in dem Rohmaterialtank 11 vorhandene
Abfall wird vor der Durchführung der Säure-Fermentation über eine Leitung 101 in einen Vorbehandlungsbehälter
12 überführt, in dem der Abfall bei einem pH-Wert von 1,0 bis 3,0 unter Erhitzen mit Hilfe der
Heizeinrichtung 13 vorbehandelt wird.
Der übliche biochemische Abfall, der belebten Schlamm enthält, ist eine Art von hydrophilem Kolloid,
das einem hydratisiertem Gel sehr ähnlich ist. eine
Feststofn.onzentration von etwa 5% besitzt und in
Form einer Aufschlämmung oder einer Paste vorliegt. Daher sind für das Digerieren erhebliche Rührkräfte
erforderlich. Selbst im Fall eines solchen biochemischen Abfalls werden bei der Durchführung der Wärmebehandlung unter sauren Bedingungen die makromolekularen Komponenten modifiziert und teilweise zersetzt,
wodurch die Viskosität des Abfalls vermindert wird, so daß die bich anschließenden Abbauprozesse erleichtert
und sowohl der Wirkungsgrad des Abbaus als auch die Gasausbeute erheblich gesteigert werden können. Bei
dieser Vorbehandlung werden gute Effekte bei einem
pH-Wert von weniger als 3.5 erzielt. ]e niedriger der
pH-Wert in dem Vorbehandlungsbehältcr gehalten wird, um so größer ist die Wirkung der Vorbehandlung.
Vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus gesehen ist es jedoch bevorzugt, die Vorbehandlung bei einem
pH-Wert von 1.0 bis 3,0 durchzuführen. Für das Ansäuern kann man nicht nur Mincralsäurcn. wie
Schwelelsäure und Chlorwasserstoffsäure, sondern auch organische Säuren, wie Essigsäure und Zitronensäure
mit Erfolg einsetzen. Aus wirtschafilichen Gründen sind jedoch Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure bevorzugt.
Weiterhin sind stark konzentrierte Säuren vorzuziehen, da hierdurch die Schwierigkeiten vermieden
werden, die bei der Anwendung verdünnter Säuren auftreten. Die zugesetzte Säureinenge schwankt erheblich
in Abhängigkeit von der Art und dem Feststoffgehalt der Rohmaterialien und der Art und der
Konzentration der eingesetzten Säuren. Im allgemeinen kann man. um die oben angegebenen bevorzugten
pH-Bedingungen zu erreichen, beispielsweise 35%ige Chlorwar.serstoffsäure in einer Menge von 0.1 bis
1 Gew.-%, auf das Gewicht des Materials bezogen, einsetzen.
Die Verminderung der Viskosität kann unter neutralen Bedingungen nicht erreicht werden, es sei
denn, man führt die Vorbehandlung bei einer hohen Temperatur von mehr als 150" C durch. Unter
alkalischen Bedingungen wird die Viskosität eher gesteigert, und es ist notwendig, das Erhitzen während
mindestens einer Minute auf eine Temperatur von mindestens 60:C durchzuführen. Wenn die Behandlung
jedoch bei extrem hohen Temperaturen während längerer Zeitdauer durchgeführt wird, beispielsweise
wahrerd 20 Minuten bei 170cC. werden Zersetzungsprodukte gebildet, die den biologischen Abbau oder das
Digerieren inhibieren. Demzufolge wird die Vorbehandlung vorzugsweise bei einer Temperatur von nicht mehr
als 160° C und während höchstens 10 Minuten durchgeführt. Zur Vereinfachung des Systems kann
jedoch auf die Vorbehandlung verzichtet werden. Wenn der Abfall große Feststoffe enthält, ist es bevorzugt, ihn
vor der Säure-Fermentation zu einer Aufschlämmung zu zerkleinern.
Der der Vorbehandlung unterzogene Abfall wird dann über die Leitung 102 in den Säure-Fermentations-Reaktor 21 überführt und dort unter anaeroben
Bedingungen mit Säurebildnern in Kontakt gebracht Nach Beendigung der Säure-Fermentation wird der den
nichtabgebauten Rückstand, die Zellen der Säurebildner und die flüchtigen organischen Säuren enthaltende
Abfall über die Leitung 103 in den ersten Absetztank bzw. erste Trenneinrichtung 31 überführt, in dem der
nichtabgebaute Rückstand mit Hilfe eines Feststoff-FIOssigkeits-Trennverfahrens grob von der die Zellen
der Säurebildner und die flüchtigen organischen Säuren enthaltenden überstehenden Flüssigkeit abgetrennt wird. Die in dieser Weise abgetrennte überstehende Flüssigkeit wird über die Leitung 104 in den
Wärmebehandlungsbehälter 32 überführt, in dem die Zellen der Säurebildner mit Hilfe der Heizeinrichtung
34 erhitzt werden, um sie physiologisch zu deaktivieren und eine Zusammenballung der Zellen zu erreichen. Zur
Erzielung einer guten Zusammenballung ist es notwendig, die Wärmebehandlung während mindestens einer
Minute bei einer Temperatur von mindestens 70°C
ίο durchzuführen. Weiterhin kann eine gute Zusammenballung und Sedimentation dann erreicht werden, wenn
bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 9 gearbeitet wird und mindestens 200 ppm Ca2 + , Mg2+ oder Al1*
vorhanden sind, da hierdurch die Zusammenballung und die Sedimentation sehr leicht erreicht werden können.
Als Ca2*-lieferndes Mittel kann man Calciumhydroxid,
Calciumchlorid. Calciumcarbonat, Calciumnitrat und organische Calciumsalze verwenden. Die zusammengeballten
Zellen der Säurebildner werden über die Leitung 105 in eine Einrichtung 33, welche einen zweiten
Absetztank darstellt, überführt und dort sedimentiert. in
dieser Weise werden die abgeschiedenen Zellen von der die flüchtige organische Säure enthaltenden überstehenden
Flüssigkeit abgetrennt und über die Leitungen ί ίθ
und 111 in den Säure-Fermentations-Reaktor 21 zurückgeführt. Weiterhin kann man die abgeschiedenen
Zellen auch über die Leitungen 110 und 112 in den Vorbehandlungsbehälter 12 einführen.
Die in dem zweiten Absetztank vorliegende überstehende Flüssigkeit wird über eine Leitung 106 in den
Methan-Fermentations-Reaktor 41 eingeführt, in dem sie unter anaeroben Bedingungen mit Methanbildnern
zur Methan-Fermentation in Kontakt gebracht wird, worauf die in der überstehenden Flüssigkeit vorhandenen
flüchtigen Säuren zu Methangas und Kohlendioxidgas umgewandelt werden.
Der in dem ersten Absetztank bzw. in der ersten Trenneinrichtung 31 abgetrennte nichtabgebaute Rückstand
wird über die Leitung 109 in den Methanreaktor 41 eingeführt und dort der Methan-Fermentation
unterworfen.
Das in dem Säurereaktor 21 und dem Methanreaktor 41 gebildete Gas wird über die Leitungen 201, 202, die
Entschwefelungseinrichtung 61 und die Leitung 203 in
den Gasbehälter 62 überführt. Das bei der Säure-Fermentation gebildete Gas enthält überwiegend 70 bis
90% Kohlendioxid. 1 bis 15% Wasserstoff und geringe Mengen Stickstoff und Schwefelwasserstoff. Das in
dieser Weise bei der Säure-Fermentation gebildete Gas dient zum Verdünnen des einen hohen Heizwert
aufweisenden, bei der anschließenden Methan-Fermentations-Stufe gebildeten Gases, das einen hohen
Methangehalt hat, oder wird nach der Entschwefelung mit einem Eisen(IH)-salz in die Luft abgelassen oder
nach dem Verdichten einer Verwendung zugeführt.
Die in dem Methanreaktor 41 gebildeten Gase enthalten 60 bis 90% Methan und 10 bis 40%
Kohlendioxidgas und geringe Mengen Schwefelwasserstoff, Stickstoff und Wasserstoff.
Der in dem Methanreaktor 41 der Methan-Fermentation unterworfene Abfall wird dann über die Leitung 107
in einen dritten Absetztank 51 eingeführt, in dem der Abfall unter Anwendung eines Feststoff-Flüssigkeits-Trennverfahrens in eine überstehende Flüssigkeit und
einen Abfallschlamm aufgetrennt wird. Die überstehende Flüssigkeit wird dann über die Leitung 108 aus dem
Absetztank 51 abgezogen und nach der weiteren Beseitigung von biologisch abbaufähigen restlichen
Bestandteilen, wie BSB (biochemischer Sauerstoffbedarf) mit Hilfe von belebtem Schlamm, als Abwasser
abgelassen. Der Abfallschlamm wird über die Leitungen 113 und 114 aus dem Absetztank 51 abgezogen.
Üblicherweise wird dieses Material entwässert, getrocknet und dann als Ausgangsmaterial zur Herstellung von
organischen Düngemitteln verwendet.
Vorzugsweise wird ein Teil des in dieser Weise abgetrennten Abfallschlamms im Kreislauf über die
Leitungen 115 und 116 zurückgeführt, um den to Wirkungsgrad der Methan-Fermentation zu steigern, da
die Reaktionsgeschwindigkeit der Methan-Fermentation geringer ist als die der Säure-Fermentation.
Da der in dieser Weise abgetrennte Abfallschlamm erhebliche Mengen Methanbildner enthält, wird er
vorzugsweise über die Leitungen 113, 115, 118 und 117
als Ausgangsmaterial in den Vorbehandlungsbehälter 12 oder den Säurereaktor 21 zurückgeführt, um in dieser
WCiSC GiC OaSaViSSCüiC üCS i>y3iCiM.i /-u atCrgci n.
Zur Steigerung des Wirkungsgrades der Methan-Fermentation
führt man vorzugsweise einen Teil des in dieser Weise abgetrennten Abfallschlamms im Kreislauf
zurück.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren F.rläuterung der Erfindung.
Man gibt 2,5 ml 35%ige Chlorwasserstoffsäure zu 490 g belebtem Schlamm (mit einem Feststoffgehalt von
1,5% und einem Gehalt an organischen Substanzen von jo 6,1%), der aus einer Stadtkläranlage stammt, um in
dieser Weise den pH-Wert auf 2,0 zu bringen. Der Abfall wird dann in ein Becherglas aus rostfreiem Stahl
eingeführt und dort während Minuten unter Rühren auf 95'C erhitzt. Dann gibt man 2.5 ml 30%ige Natriumhydroxidlösung
zu, um den pH-Wert auf 5.8 einzustellen und führt den Abfall in einen Säure-Fermentationsbehälter
aus Glas mit einem Fassungsvermögen von 1 I ein und inokuliert das Material mit 10 g Kulturbrühe, die
man dadurch erhalten hat, daß man den der Vorbehandlung unterworfenen Schlamm der gleichen Konzentration
mit aus Abfall gewonnenen Säure-Fermeniations-Bakterien inokuliert und während 4 Tagen bei 4O0C
anaerob gezüchtet hat. Dann wird die Säure-Fermentation unter anaeroben Bedingungen während 3 Tagen
bei einer Rührgeschwindigkeit von 150 bis 200 U/min und bei 400C durchgeführt, wobei der pH-Wert
automatisch auf 5,8 eingestellt wird. Nach Ablauf der Säure-Fermentation wird der Abfall in einen Absetztank
überführt, in dem 65 g eines Rückstandes mit einer Feststoffkonzentration von 20% abgetrennt werden.
Dann gibt man 50 mg CaCb zu 440 g der stark gerührten überstehenden Flüssigkeit und erhitzt das Material
während 5 Minuten auf 100°C, um die Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien zusammenzuballen, die
dann in einem Absetztank abgetrennt werden. In dieser Weise werden etwa 10 g der Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien
gewonnen. Man versetzt die in dieser Weise gewonnenen Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien
mit Chlorwasserstoffsäure, um sie auf einen pH-Wert von 2,0 einzustellen und erhitzt sie dann
während 5 Minuten auf 95°C und behandelt sie unter den gleichen Bedingungen, wie sie oben angegeben sind,
unter Verwendung eines Behälters mit einem Fassungsvermögen von 100 mi. Die obige überstehende Flüssigkeit
wird mit dem nichtabgebauten Rückstand vereinigt, worauf die Zellen erneut der ansäuernden Behandlung
unterworfen werden, worauf die Mischung in einen Methan-Fermen'mions-Behälter mit einem Fassungsvermögen
von 1 I eingeführt und mit 10 g Methan-Fermentations-Bakterien inokuliert wird, die man in der
oben beschriebenen überstehenden Flüssigkeit gezüchtet hat. Die anaerobe Behandlung wird bei 40°C
durchgeführt und täglich wird die Menge des bei dem Abbau freigesetzten Gases bestimmt.
Man beschickt einen Säure-Fermentationsbehälter aus Glas mit einem Fassungsvermögen von I I mit 490 g
belebtem Schlamm mit einem Feststoffgchalt von 1,6% und einem Gehalt an organischen Materialien von 6,1%,
der aus einer Stadtkläranlage stammt, und inokuliert den belebten Schlamm mil 10 g einer Kulturbrühe, die
man durch Inokulieren eines Schlamms der gleichen Konzentration wie der belebte Schlamm mit aus Abfall
bzw. Müll gewonnenen Siuire-Fermentations-Bakterien durch anaerobe Züchtung in 4 Tagen bei 40"C erhalten
hat. Die Säure-Fermentation wird bei einer Rührgeschwindigkeit von 150 bis 200 U/min und bei einer
Temperatur von 40°C während 3 Tagen durchgeführt, währenddem der pH-Wert aromatisch auf 5,8 eingestellt
wird. Nach Beendigung der Säure-Fermentation wird der Abfall in einen Absetztank überführt, in dem 69 g
eines nichtangesäuerten bzw. nichtabgebauten Rückstands (mit einem Feststoffgehalt von 19%) abgetrennt
werden. Dann versetzt man die überstehende Flüssigkeit, in der die Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien
suspendiert sind, mit 50 mg CaCI: und erhitzt die Mischung wahrend 7 Minuten auf 100"C, um die Zellen
der Säiire-Fermentatioris-Bakterien zusammenzuballen.
Die Zellen werden dann in einem Absetztank abgetrennt, so daß man etwa 11 g der Zellen erhält, die
dann unter den gleichen Bedingungen, wie sie oben beschrieben wurden, in einem Behälter mit einem
Fassungsvermögen von 100 ml der Säure-Fermentation unterzogen werden. Die bei der obigen Säure-Fermentation
erhaltene überstehende Flüssigkeit wird mit dem nichtangesäuerten Rückstand und den erneut der
Säure-Fermentation unterworfenen Zellen cjr Säure-Fermentations-Bakterien
vermischt, worauf die Mischung in einen Methan-Fermentations-Behälter mit einem Fassungsvermögen von 1 I eingeführt und dort
mit 10 g einer Kulturbrühe von Methan-Fermentations-Bakterien in der gleichen überstehenden Flüssigkeit, wie
der obenerwähnten, inokuliert wird, worauf die anaerobe Züchtung bei 40° C durchgeführt und die
Menge des bei dem Abbau freigesetzten Gases täglich gemessen werden.
Zu Vergleichszwecken wird die anaerobe Behandlung unter Anwendung üblicher Methoden durchgeführt. Die
folgenden Beispiele 3 und 4 fassen die Ergebnisse der herkömmlichen Verfahren zusammen.
Man behandelt den in Beispiel I beschriebenen Schlamm mit der üblichen anaeroben Zweiphasenmethode.
Der Abfall wird dann nach der Säure-Fermentationn bei 6000 g während 5 Minuten zentrifugiert,
wonach die überstehende Flüssigkeit, aus der der Rückstand und die Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien
abgetrennt worden sind, der Methan-Fermentation zugeführt wird.
Man behandelt den in Beispiel 1 beschriebenen Abfall unter Anwendung des üblichen anaeroben Stabiiisie-
rungsverfahrens, bei dem der Abfall in dem gleichen Behandlungsbehälter während der gleichen Zeitdauer
behandelt wird, die für die Säure-Fermentation und die Methan-Fermentation angewandt wurden.
In der F i g. 3 sind in den Kurven A, B, C bzw. D die
Ergebnisse der Beispiele I, 2, 3 bkzw. 4 wiedergegeben. Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, ist das erfindungsgemäBe
Verfahren (Kurven A und B) den herkömmlichen Verfahren (C und D) hinsichtlich der Gasproduktivität
und des Behandlungswirkungsgrades überlegen.
Weiterhin lassen die Kurven A und B erkennen, daß die Gasproduktivitivität des Beispiels I, bei dem vor der
Säure-Fermentation eine Vorbehandlung des Abialls erfolgt, gröber bis diejenige des Beispiels 2 ist.
Bezugnehmend auf die F i g. 2. in der gleiche Funktionen durch gleiche Bezugsziffern angegeben
sind, wird der in einem Rohmaterialtank Il gelagerte
biochemische Abfall üder die Leitung 301 in den Vorbehandlungsbehälter 12 eingeführt. Wie bei der
Erläuterung cW F i g. 2 angegeben, wird der Abfall nach
der Durchführung der Vorbehandlung in dem Vorbehandlungsbehälter 12 über die Leitung 302 zum Zwecke
der Säure-Fermentation in den Säurereaktor 21 eingespeist. Der in dem Säurcreaktor 21 gebildete
Abfall, der den nicht angesäuerten bzw. nichtabgebauten Rückstand, die Zellen der Säurebildner und die
flüchtigen organischen Säuren enthält, wird über die Leitung 303 in einen Absetztank 31 eingeführt, in dem
die Zellen der Säurebildner und die flüchtigen organischen Säuren durch ein Fcsistoff-Flüssigkeits- JO
Trennverfahren von dem nichtangesäuerten bzw. nichtabgebauten Rückstand abgetrennt werden. Unter
Berücksichtigung der Tatsache, daß die Aktivität der Zellen der Säurebildner nicht beeinträchtigt wird, kann
man hierzu irgendwelche Methoden anwenden, wie die Sedimentationstrennung. die Trennung durch Zentrifugieren
unter Verwendung einer langsam laufenden Zentrifuge zum Aufkonzentrieren von Schlamm, und
das Filtrieren. Da der nichtangesäuerte bzw. nichtabgebaute Rückstand ohne weiteres durch Stehenlassen
während kurzer Zeit absedimentiert werden kann, kann man die angestrebte Trennung in vielen Fällen auch
erfolgreich durch eine Sedimentationsabtrennung erreichen.
In den Fällen, daß nur eine geringe Menge nichtangesäuerten bzw. nichtabgebauten Rückstands
gebildet wird, kann man auf den Absetztank 31 verzichten.
Der in dieser Weise in dem Absetztank 31 abgetrennte nichtangesäuerte oder nichtabgebaute
Rückstand kann kaum weiter angesäuert bzw. zu Säuren abgebaut werden und kann aufgrund seines schlechten
Geruchs nicht direkt aus dem Behandlungssystem abgezogen werden, so daß er einer Methan-Fermentation
unterworfen wird.
Andererseits wird die die Zellen der Säurebildner enthaltende überstehende Flüssigkeit über die Leitung
304 in eine Entwicklung 35, die einen Bakterienabscheider darstellt, eingeführt, in den über die Leitung 407 und
über den Boden das beim Abbau gebildete Gas aus dem Gasbehälter 62 eingeführt wird. In dem Bakterienabscheider
ist eine niedrige Wand angeordnet, um den Abscheider in eine erste und eine zweite Kammer
aufzuteilen. In der in die erste Kammer eingeführten überstehenden Flüssigkeit werden durch die Einleitung
des beim Abbau gebildeten Gases über die Leitung 407 Blasen gebildet, die die organischen Säuren enthalten
und die in die zweite Kammer überströmen, wodurch die Zellen der Säurebildner abgetrennt werden und in
der ersten Kammer zurückbleiben. Dann werden die in dieser Weise abgetrennten Zellen der Säurebildner über
die Leitungen 313, 315, 316 und 317 zur weiteren Säure-Fermentation in den Vorbehandlungsbehälter 12
oder den Säurereaktor 21 eingeführt.
Wenn die Behandlung während langer Zeit kontinuierlich durchgeführt wird, werden erhebliche Mengen
Säurebildner gebildet. In diesem Fall kann man die überschüssigen abgetrennten Säurebildner direkt in den
Methanreaktor 41 einführen.
Der in die zweite Kammer übergeströmte Abstrom. der die organischen Säuren enthält, und aus dem die
Zellen der Säurcbildner entfernt worden sind, wird über die Leitung 305 in den Methanreaktor 41 eingeführt, i.i
dem die organischen Säuren unter der Einwirkung der Methanbildner zu Methan und Kohlenaioxidgas abgeh:nil
wprflpn
Der in dem Methanreaktor 41 der Methan-Fermentation unterworfene Abfall wird dann über die Leitung 306
in einen Absetztank 51 eingeführt, in dem der Abfall durch eine Feststoff-Flüssigkeits-Trennmethode in eine
überstehende Flüssigkeit und einen Abfallschlamm aufgetrennt wird.
Die die Methanbildner enthaltende überstehende Flüssigkeit wird dann über die Leitung 307 in den
Bakterienabscheider 52 eingeführt, der ebenso aufgebaut ist wie der erste Bakterienabscheider der
Einrichtung 35. Die überstehende Flüssigkeit wird dann mit Hilfe des Blasen-Trennungsverfahrens in den die
Methanbüdner enthaltenden Abfal'schlarnrn und den Abfallstrom aufgetrennt. Der Abfallstrom wird über die
Leitung 308 abgezogen, während der die Zellen der Methanbildner enthaltende Abfallschlamm teilweise
über die Leitungen 318 und 319 abgezogen und teilweise über die Leitungen 318 und 320 im Kreislauf in den
Methanreaktor 41 zur Methan-Fermentation zurückgeführt wird.
Der in dieser Weise in dem Absetztank 51 abgetrennte Abfallschlamm, der nur geringfügig nach
Abfall oder Ammoniak stinkt, wird über die Leitung 322 aus dem Behandlungssystem abgezogen, entwässert,
getrocknet und kann dann als organisches Düngetiiittel
verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich zu dem Methanreaktor 41 ein Methanreaktor36 verwendet, der
ausschließlich zur Methan-Fermentation des nichtangesäuerten Rückstandes des Abesetztanks 31 und der
Zellen der Säurebildner in dem ersten Bakterienabscheider verwendet wird.
Der nichtangesäuerte oder nichtabgebaute Rückstand in dem Absetztank 31 kann direkt dem
Methan-Fermentations-Reaktor 41 zugeführt werden, wird jedoch, falls er eine hohe Festsioffkonzentration
aufweist, vorzugsweise in dem zusätzlich zu dem Methanreaktor 41 vorgesehenen Methanreaktor 36
behandelt, um die für das Rühren des in dem Reaktor 41 vorhandenen Materials erforderlliche Energie zu
vermindern. Der über die Leitung 309 zugeführte nichtangesäuerte bzw. nichtabgebaute Rückstand und
die über die Leitung 314 zugeführten Zellen der Säurebildner werden mit dem die Zellen der Methanbildner
enthaltenden und über die Leitung 321 eingeführten Abfallschlamm vermischt, worauf die
Mischung in Gegenwart der Methanbildner anaerob behandelt wird. Der in dem Reaktor36 der Methan-Fermentation
unterworfene Abfall wird dann über die Leitung 310 in den Absetztank 37 überführt Dip in
dieser Weise in dem Absetztank 37 abgetrennte überstehende Flüssigkeit wird über die Leitung 311 in
dem Reaktor 36 überführt, mehrfach in dem Reaktor 36 behandelt und schließlich über die Leitung 312 als
Abfallschlamm abgezogen.
Das in dem Säunreaktor 21 und den Methanreaktoren 41 und 36 gebildete Gas wird über die Leitungen
401, 402, 404 und 406, eine Entschwefelungseinrichtung
61 und die Leitung 409 in den Gasbehälter 62 eingeführt.
Das über die Leitungen 407 und 408 in die Bakterienabscheider eingeführte Gas wird mit Hilfe der
Leitungen 403 und 405 wieder aufgefangen und wiederholt für das Blasen-Trennverfahren verwendet
Belebter Schlamm wird zunächst einer Wärmevorbehandlung unter sauren Bedingungen und anschließend
einer anaeroben Behandlung unterzogen. Die Vorbehandlung wird in folgender Weise durchgeführt
Man versetzt 5 kg belebtem Schlamms mit einem Feststoffgehalt von 3,0% und einem Gehalt an
organischen Materialien von 2,1% unter Rühren und unter Einstellung des pH-Wertes auf 2,0 mit 25 ml
35%iger Chlorwasserstoffsäure. Man führt den Abfall dann in einen Heizbehälter aus rostfreiem Stahl ein, der
mit einem Rührer versehen ist, und beläßt ihn dort während 5 Minuten bei 95°C. Der Abfall wird dann auf
4O0C abgekühlt und in einer Menge von 30g/l/Tag in
einen Säure-Fermentations-Behälter überführt, der eine
effektive Kapazität von 101 besitzt und mit einem Rührer und einer Einrichtung zur automatischen
Einstellung des pH-Wertes ausgerüstet ist. Die Säure-Fermentation wird kontinuierlich unter Anwendung
einer Rührgeschwindigkeit von 200 U/min, einr Temperatur von 400C, einem pH-Wert von 5,8 (der durch
Zuführung einer Natriumhydroxidlösung eingestellt wird) und einer Verwei'zeit von 40 Tagen durchgeführt.
Als Impfbakterien verwendet man den belebten Schlamm, den man durch Ausführung der Säure-Fermentation
unter Anwendung der obigen Bedingungen während mindestens 2 Wochen erhalten hat.
Der angesäuerte bzw. abgebaute Abfall wird dann in einen Absetztank mit einem effektiven Fassungsvermögen
von OJ I eingeführt und dort während 3,8 Stunden belassen, wodurch er in den nicht angesäuerten bzw.
nichtabgebauten Rückstand und den flüssigen Anteil aufgetrennt wird. Die Gesamtmenge des nichtangesäuerten
bzw. nichtabgebauten Rückstands wird in den weiter unten beschriebenen Methar.-Fermentations-Behältcr
eingeführt. Die nach der Abtrennung der Flüssigkeit noch vorhandenen Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien
werden unter Anwendung der folgenden Methode abgetrennt und aufkonzentriert. Man führt 300 ml der Flüssigkeit zunächst in einen
ersten Glaszylinder mit einem Durchmesser von 3,6 cm und einer Länge von 1 m ein, worauf man Stickstoffgas
mit einer Geschwindigkeit von 3 l/min während etwa 10 Minuten unter Verwendung einer Düse mit einem
Durchmesser von 0,5 mm, die am Boden des ersten Zylinders angeordnet ist, mit Hilfe einer Pumpe in die
Flüssigkeit einbläst. Die in dem ersten Zylinder aufsteigenden und aus diesem überströmenden Blasen
werden in einen zweiten Glaszylinder eingeführt, der ein Fassungsvermögen von 2 I besitzt und horizontal mit
Hilfe eines Glasrohres mit einem Durchmesser von 3,6 cm mit der Oberseite des ersten Glaszylinders
verbunden ist. In dieser Weise erhält man zusammen mit dem überströmenden Blasen in dem zweiten Glaszyiinder
250 ml des angesäuerten bzw. abgebauten Abstroms. Andererseits nimmt die Konzentration der
Zellen der Säure-Fermentations-Bakterien in dem ersten Glaszylinder auf das 5fache, im Vergleich zu dem
Zustand vor der Abtrennung mit Hilfe des Blasenverfahrens zu. Die in dieser Weise erhaltene, die Zellen der
Säure-Fermentations-Bakterien enthaltende Flüssigkeit wird dann mit einer Geschwindigkeit von 4 g/l/Tag in
den Säure-Fermentations-Behälter im Kreislauf zurückgeführt. Die die Zellen der Säure-Fsrmentations-Bakterien
enthaltende verbleibende Flüssigkeit wird der Vorbehandlung unterworfen und dann im Kreislauf in
den Säure-Fermentations-Behälter zurückgeführL
Der angesäuerte bzw. abgebaute Abstrom aus dem zweiten Glaszylinder wird in einen Methan-Fermentations-Behälter
mit einem effektiven Fassungsvermögen von 201 eingeführt, in dem der Abstrom der
Methan-Fermentation unterzogen wird. Der Methan-Fermentations-Behälter ist mit einem Rührer und einer
Vorrichtung zur automatischen pH-Werteinstellung ausgerüstet. Die Methan-Fermentation wird in dieser
Vorrichtung mit einer Verweilzeit von 8 Tagen bei einer Temperatur von 400C und einem pH-Wert von 7,5 (der
durch Zuführen einer Chlorwasserstoffsäurelösung eingestellt wird) durchgeführt. Die bei der Säure-Fer-
jo mentation und der Methan-Fermentation gebildeten Gasmengen werden über die Menge der aus dem
Gasbehälter übergeströmten Salzlösung bestimmt. Als Impfbakterien für die Methan-Fermentation wird ein
digerierter Schlamm eingesetzt, den man dadurch erhält, daß man die Methan-Fermentation kontinuierlich
während mindestens 2 Wochen durchführt. Die Flüssigkeit, in der die Methan-Fermentation vollständig
abgelaufen ist, wird dann in einen Absetztank mit einem effektiven Fassungsvermögen von OJ I eingeführt und
dort während 3,8 Stunden belassen, wodurch die Flüssigkeit in den nichtabgebauten Rückstand und die
die Zellen der Methan-Fermentations-Bakterien enthaltende Flüssigkeit aufgetrennt wird. Die Zellen der
Methan-Fermentations-Bakterien in der Flüssigkeit werden unter Anwendung der gleichen Blasentrennmethode
abgetrennt und aufkonzentriert, die nach der Säure-Fermentation angewandt wurde. Als Ergebnis
der Blasentrennmethode erhält man 260 ml eines Abstroms, der die Zellen der Methan-Fermentations-Bakterien
enthält. Die Konzentration der Zellen der Methan-Fermentations-Bakterien in dem Abstrom ist
um etwa das 5fache größer als die Konzentralion vor der Trennung mit Hilfe der Blasenmethode. Der
Abstrom wird mit einer Geschwindigkeit von 4 g/l/Tag als organisches Material im Kreislauf in acn Methan-Fermentations-Behälter
zurückgeführt. Die verbliebenen Zellen werden der Vorbehandlung unterworfen und dann mit einer Geschwindigkeit von 1,0 g/l/Tag in den
Säure-Fermentations-Behälter eingespeist.
Bei den obigen Untersuchungen zeigt sich, daß das Digerierverhältnis bzw. Abbauverhältnis 70,5% und die
Gesamtausbeute 538 m! pro Gramm des organischen Materials betragen und das Gas 72% Methan und 27%
Kohlendioxid enthält.
Claims (4)
1. Verfahren zur anaeroben Aufbereitung von Abfall, der organische Materialien mit relativ hohem s
Molekulargewicht enthält, bei dem man
1) in einer ersten Stufe den Abfall anaerob mit Säurebildnern digeriert, um die organischen
Materialien mit hohem Molekulargewicht in organische Materialien mit niederem Molekulargewicht
und die organischen Materialien mit niederem Molekulargewicht in flüchtige organische
Säuren umzuwandeln;
2) in einer zweiten Stufe den in der ersten Stufe anfallenden Abfall im wesentlichen in einen
flüssigen ersten Anteil, der flüchtige organische Säuren und Zellen der Säurebildner enthält, und
einen zweiten aus im wesentlichen nicht abgebauten Abfallfeststoffen bestehenden Anteil
auf! rennt;
3) in einer dritten Stufe den in der zweiten Stufe abgetrennten ersten Anteil anaerob mit Methanbildnern
digeriert, um Methan und Kohlendioxidgas zu bilden;
4) in einer vierten Stufe den bei der Methanfermentation in Stufe 3 anfallenden Abfall in einen
flüssigen dritten Anteil, der abgezogen wird und einen die Zellen der Methanbildner enthaltenden
vierten Anteil trennt.
IO
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