DE4118908C2

DE4118908C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entsorgung von organischem Abfall, speziell von Panseninhalt

Info

Publication number: DE4118908C2
Application number: DE19914118908
Authority: DE
Inventors: Georg F Dr Ing Schu
Original assignee: SUEDFLEISCH GmbH
Current assignee: SUEDFLEISCH GmbH
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1991-06-08
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2011-06-09
Also published as: DE4118908A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung von organischem Abfall, und zwar speziell von Panseninhalt von Schlachtrindern.

Die Entsorgung von organischen Abfällen wie Klärschlamm und Hausmüll ist beispielsweise in der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegenden DE 32 27 896 A1 beschrieben. Diese beschreibt ein Verfahren zur thermischen Behandlung organischer Abfälle. Nach einer Vorsortierung und Zerkleinerung der Abfälle gelangen diese zur weiteren Behandlung in einen Drehtrommelreaktor. Dieser Reaktor wird indirekt beheizt und arbeitet unter Luftabschluß zuerst unter Trocknung und dann im weiteren Verlauf unter Zersetzung der eingespeisten Masse. Damit kommt es bei dem beschriebenen Verfahren zu einer Pyrolyse, wodurch nachgeschaltete Kondensationsstrecken erforderlich sind, mit denen die Fraktionierung der entstehenden Gase und der Abbau entstandener Stickoxide möglich ist. Der Reaktor benötigt sowohl an seinem Eingang als auch an seinem Ausgang gasdichte Schleusen, wobei vor allem an der Ausgangsseite, aufgrund der hohen Temperaturen, hohe technologische Aufwendungen erforder lich sind. Durch die ausgangsseitige Schleuse wird dem Reaktor der entstandene Schwelkoks entnommen, der aufgrund seiner hohen Temperatur eine nachgeschaltete Kühlstrecke erforderlich macht.

Auch nach den Offenlegungsschriften DE 37 04 139 A1 und DE 38 07 249 C1, die Weiterentwicklungen des Stands der Technik nach der DE 32 27 896 A1 betreffen, werden Reaktoren genutzt, die indirekt durch die Anwendung des Wärmetauscherprinzips beheizt werden.

Die bekannten Verfahren sind jedoch nicht nur in sich energie- und geräteaufwendig, sondern auch zur Entsorgung von Panseninhalt weniger geeignet, da hierbei die erheblich geruchsbehafteten Brüden speziell entsorgt werden müssen, jedoch, wenn keine Pyrolyse beabsichtigt ist, durch Verarbeitungen mit niedrigeren Temperaturen nicht zerstört werden.

Beim Pansen handelt es sich um den sogenannten Vormagen des Rindes, in dem die aufgenommene Grünnahrung zwischengespeichert wird, um nach dem Wiederkäuen dem weiteren Verdauungstrakt zugeführt zu werden. Aus fleischtechnologischen Gründen ist es zweckmäßig, daß die Tiere nicht mit leerem Pansen geschlachtet werden. Die überwiegende Anzahl der Pansen wird nicht verwertet und gelangt in die Schlachtabfallverwertung. Die Pansen müssen jedoch aufgeschnit ten und entleert werden, da die Verarbeitung des Panseninhalts in der Schlachtabfallverwertung zu einer Qualitätseinbuße beim Endprodukt Tiermehl und zu Problemen bei der Verarbeitung führen würde. Pro Stück Großvieh fallen im Mittel etwa 45 kg Panseninhalt an, wobei die Unterschiede ganz erheblich sind, abhängig vom Geschlecht und Alter des Tieres. Die Trockensubstanz besteht im wesentlichen aus grobzerkleinerten Pflanzenteilen wie Blättern, Gras, Stengeln, Blütenständen, Ähren usw. Insgesamt handelt es sich beim Panseninhalt also um eine Biomasse mit hohem Wasserge halt.

Der Panseninhalt wird in Kippmulden gesammelt und über Landwirte entsorgt. Aufgrund des hohen Wasseranteils ist eine landwirtschaft liche Entsorgung nur in der nächsten Umgebung des Schlachthofes sinnvoll. Vor der Ausbringung auf die Felder muß eine Kompostierung des Panseninhaltes erfolgen. Die Dauer der Kompostierung liegt zwischen 4 und 6 Wochen. Es ist ersichtlich, daß dazu bereits erhebliche Flächen notwendig sind. Da im Einzugsbereich des Schlachthofes die Tierhaltung in der Landwirtschaft überwiegt, sind die verfügbaren landwirtschaftlichen Flächen bereits durch die Ausbringung von Gülle hoch belastet. Durch die Ausbringung des Panseninhaltes wird der Nitratgehalt der Böden weiter erhöht. Die Ausbringung des Panseninhaltes auf landwirtschaftliche Flächen kann deshalb zu Umweltproblemen führen.

Demgegenüber soll durch die Erfindung der organische Abfall, speziell der Panseninhalt, unter weit verringerter Belastung der Umwelt entsorgt werden. Dies erfolgt durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und durch die im Anspruch 6 gekennzeichnete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Durch die mehrstufige Entwässerung und die Trocknung ohne Luftzu tritt, die das Volumen der entstehenden Brüden begrenzt, wird die Verbrennung des Panseninhalts rationell und umweltverträglich möglich. Der Panseninhalt wird zweistufig verbrannt, nämlich unter mäßiger Hitzeentwicklung verschwelt und dann das Schwelgas verbrannt, wobei Wärmeenergie freigesetzt wird, die verwertbar ist, und eine Asche entsteht, die leicht transportierbar ist und aufgrund ihres Mineralgehalts als Dünger geeignet ist, während die Brüden, die beim Trocknen entstehen, kondensiert oder durch eine Nachverbrennung ohne Störung der Schwelgasverbrennung abgebaut werden. Die Emissionen, die an die Luft abgegeben werden, sind sehr niedrig und belasten die Umwelt nicht. Das Verbrennen des Pansenin halts setzt eine weitgehende Trocknung voraus, die wegen des hohen Wassergehalts zweistufig durchgeführt wird, nämlich in Form einer mechanischen Vortrocknung und einer indirekten thermischen Trocknung, bei der die geruchsbehafteten Brüden entstehen. Durch die indirekte thermische Trocknung bleibt das Volumen dieser Brüden mäßig, so daß sie leicht entweder kondensiert und dem Abwasser beigegeben oder einer Nachverbrennung zugeführt werden können, wobei die Geruchssubstanzen thermisch zerstört werden.

Die Erfindung weist gegenüber den bekannten Entsorgungsverfahren unter anderem die folgenden Vorteile auf. Entgegen den bisherigen Verfahren, die strenggenommen Pyrolyseverfahren sind, kommt es bei der vorliegenden Erfindung zu einer echten Verschwelung, da die Erhitzung des Panseninhaltes auf eine nur mäßige Schweltemperatur nicht unter Luftausschluß erfolgt. Damit erübrigen sich hermetisch abgedichtete Reaktoren und technologisch aufwendige gasdichte Schleusen, es entstehen keine Schadstoffe wie Stickoxide, und es entfallen aufwendige Kondensationsgeräte. Die erfindungsgemäße Konzipierung des Verfahrens ermöglicht durch die Verringerung des technologischen Aufwandes den notwendigen kleinbetrieblichen Vor- Ort-Einsatz einer entsprechenden Anlage, wodurch der uneffektive Transport des anfallenden Panseninhalts vermieden wird. Am Ende einer ununterbrochenen Verfahrenskette bleiben nur geringe Mengen an Asche und weitestgehend umweltverträgliche Abgase übrig. Gleichzeitig läßt sich die starke Geruchsbelästigung der Umwelt vermeiden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs- und Durchführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die einzige Figur zeigt schematisch die aufeinander folgenden Vorrichtungsstufen bzw. Verfahrensschritte.

Gemäß der Zeichnung wird der Panseninhalt von Schlachtvieh, also eine spezielle Biomasse, einer Schneckenpresse 1 eingespeist. Der rohe Panseninhalt enthält mehr als 80% Wasser oder weniger als 20% Trockenmasse. In der Schneckenpresse 1 wird mindestens die Hälfte des Einfüllgewichts als Wasser ausgepreßt und an ihrem Ausgang 2 tritt ein Gemisch aus, das zu etwa 40% bis 60% aus Trockenmasse besteht. Diese Masse, die als Preßmasse bezeichnet werden kann, wird einem Silo 3 zur Pufferspeicherung zugeführt. Das Silo 3 enthält ein Schlagwerk, um eine Brückenbildung zu verhindern. Am Ausgang 4 des Silos 3 wird die Preßmasse entnommen und einem thermischen Trockner 5 zugeleitet, der den Wassergehalt auf bis zu 10% erniedrigt. Pro Kilogramm rohem Panseninhalt, der in die Schneckenpresse eingegeben wurde, befinden sich im Gemisch, das am Ausgang 6 des Trockners 5 austritt, noch 200 g Trockenmasse und höchstens 80 g Wasser. Dieses Gemisch wird wiederum zur Pufferspei cherung einem Silo 7 eingespeist. Der weitgehend getrocknete Panseninhalt hat nun eine etwa flockige Konsistenz, mit einer Teilchengröße in der Größenordnung bis zu 3 cm Längserstreckung. Diese Masse wird über den Ausgang 8 des Silos 7 in einen Schwelre aktor 11 eingespeist, wo sie vergast wird. Solche Schwelreaktoren sind in der Technik bekannt. Sie weisen einen Rost 12 auf, über dem die Schwelmasse lagert, die von oben laufend nachgelegt wird. Die zum Verschwelen erforderliche Hitze wird durch den Schwelbrand selbst erzeugt. In der obersten Schicht erfolgt eine restliche Trocknung der Substanz, und in den darunterliegenden Schichten, unter seitlicher Zuführung von Verbrennungsluft über Primärluftein lässe 13, die Entgasung und Vergasung der Masse, wobei das Gas durch den Rost 12 nach unten gedrückt wird und dort abgeführt wird, während sich am Boden des Schwelreaktors Asche sammelt, die beispielsweise mit Hilfe einer Transportschnecke 14 abtransportiert wird.

Das nicht durch die Trocknungsbrüden belastete Schwelgas wird über einen Gasauslaß 15 nach Zumischung von Sekundärluft über einen Sekundärlufteinlaß 16 einem Zyklonbrenner 17 eingespeist, wo es unter Bildung eines rotierenden Wirbels verbrennt. Gemäß der üblichen Technik von Zyklonbrennern befinden sich am unteren Ende eine Stolperfalle und ein Flugaschenauslaß 18, der die im Zyklon brenner von der Zentrifugalkraft nach außen gedrückte und von der Stolperfalle abgeleitete Flugasche ableitet und mit der Asche, die von der Transportschnecke 14 abgeführt wird, zusammengibt.

Im Axialbereich des Zyklonbrenners 17 mündet aus diesem eine Abgasleitung 22 aus, in der eine Temperatur von wenigstens 800 bis 900°C herrscht, die einen vollständigen Ausbrand der Schwelgase gewährleistet. Die Abgasleitung 22 führt zu einem Abhitzekessel 23, der als Wärmetauscher die Abwärme der aus dem Zyklonbrenner 17 und der Abgasleitung 22 kommenden Rauchgase zur Dampferzeugung ausnützt. Anschließend werden die abgekühlten Rauchgase einem Kamin 24 zugeführt.

Der Abhitzekessel erzeugt beim beschriebenen Beispiel Sattdampf von etwa 180°C und einem absoluten Druck in der Größenordnung von 10⁶ Pa. Von diesem Dampf wird ein Teil abgeleitet und über eine Leitung 25 zum Trockner 5 geleitet, um die dort erforderliche Wärmeenergie zu liefern. Der restliche Dampf steht für sonstige Zwecke zur Verfügung.

Der Trockner muß ein indirekter Trockner sein, aus dem das verdampfte Wasser in Form von Brüden abgesaugt wird, ohne daß Falschluft hinzutritt. Diese indirekte Trocknung ist notwendig, um das Volumen des abgesaugten Brüden möglichst gering zu halten. Die Brüden sind geruchsbehaftet und werden deshalb vorzugsweise nicht in die Atmosphäre ausgestoßen. Bei der dargestellten Anordnung werden sie über eine Leitung 26 in die Abgasleitung 22 vom Zyklonbrenner 17 zum Abhitzekessel 23 eingespeist. Durch die Dimensionierung dieser Verbindungsleitung können die für eine thermische Nachverbrennung notwendigen Parameter wie Temperatur und Verweilzeit eingehalten werden. Durch die in der Abgasleitung 22 herrschende Temperatur werden die Geruchsstoffe zersetzt.

Alternativ zur thermischen Nachverbrennung können die Brüden aus dem Trockner 5 auch kondensiert werden. Die Kondensationswärme könnte zur Bereitung von Warmwasser mit ca. 90°C genutzt werden. Das Brüdenkondensat muß dem Abwasser zugeführt werden. Auch kann der Brüdenausstoß aus dem Trockner 5 aufgeteilt, nämlich teilweise der Kondensation und teilweise der Nachverbrennung zugeführt werden.

Der beim beschriebenen Beispiel verwendete Trockner 5 ist ein Rohrbündeltrockner. Anstelle des Rohrbündeltrockners kommen als indirekter Trockner 5 auch noch andere Konstruktionen in Frage, beispielsweise Scheibentrockner. Desgleichen gibt es für die mechanische Vorentwässerung auch noch andere Möglichkeiten als die Schneckenpresse, beispielsweise eine Hochdruckpresse, wobei für die Kalkulation der Rentabilität der höhere Leistungsbedarf einer solchen Presse einerseits und die stärkere Entwässerung anderer seits zu berücksichtigen sind.

Durch das Vorgehen mit der Trocknung und anschließenden Verbrennung des Panseninhalts wird eine erhebliche Gewichts- und Volumenredu zierung erzielt. Beispielsweise ergeben 1000 t Panseninhalt etwa 65 t Asche. Die Asche enthält mineralische Bestandteile, die im pflanzlichen Futter der Rinder enthalten waren, und eignet sich als Dünger zur Rückführung dieser mineralischen Bestandteile in den natürlichen Kreislauf.

Die zusätzliche Energiegewinnung durch das Verbrennen der Trocken masse geschieht in umweltschonender Weise, da die mit den entste henden Rauchgasen emittierten Stoffe tolerierbar sind und durch die Verbrennung der Biomasse im Gegensatz zur Verbrennung fossiler Brennstoffe das entstehende CO₂ im Rahmen des natürlichen CO₂- Kreislaufs bleibt.

Claims

1. Verfahren zur Entsorgung von organischem Abfall, bei dem man aufeinanderfolgend die folgenden Schritte durchführt:

a) man treibt mechanisch einen Teil des im organischen Abfall enthaltenen Wassers aus (in 1);
b) man trocknet indirekt den organischen Abfall weiter durch Wärmezufuhr ohne Hinzutritt von Falschluft zum organi schen Abfall, von dem Brüden aufsteigen;
c) man verschwelt den getrockneten organischen Abfall, wobei feste Rückstände, die man abbefördert, und Schwelgase entstehen (in 11);
d) man führt die brennbaren Schwelgase einem Brenner (17) zu, wo man sie unter Freisetzung von Rauchgasen ver brennt;
e) man entzieht den Rauchgasen thermische Energie als Nutzenergie (in 23);

gekennzeichnet durch die folgenden Maßnahmen zur Entsorgung des Panseninhalts von Schlachtrindern als organischem Abfall:

f) man saugt die Brüden, die bei der indirekten Trocknung des Panseninhalts aufsteigen, ab und entsorgt sie getrennt;
g) man verschwelt den getrockneten Panseninhalt in einem Rost-Schwelreaktor (11), wobei man die zum Verschwelen erforderliche Hitze durch den Schwelbrand selbst erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rauchgase beim Austritt aus dem Brenner (17) und vor Eintritt in einen Abhitzekessel (23), in dem man ihnen die thermische Energie entzieht, einer thermischen Nachverbren nung unterwirft (in 22) und die bei der Trocknung des Panseninhalts aufsteigenden Brüden den Rauchgasen im Anschluß an den Brenner (17) beimischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die oder einen Teil der bei der Trocknung des Pansenin halts aufsteigenden Brüden kondensiert und das Kondensat dem Abwasser zuleitet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kondensationswärme zur Warmwasserbereitung ausnützt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man dem Rauchgas thermische Energie zur Dampferzeugung entzieht und einen Teil des erzeugten Dampfs zur indirekten Trocknung des Panseninhalts zurückspeist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit der Aufeinanderfolge der folgenden Arbeitsstationen:

- einer mechanischen Entwässerungsvorrichtung (1),
- eines indirekten Trockners (5),
- eines Schwelreaktors (11),
- eines Gasbrenners (17)
- und eines Abhitzekessels (23);

dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelreaktor (11) ein Schwelreaktor mit einem Rost ist, über dem sich eine Einrichtung zum laufenden Nachlegen des getrockneten Panseninhalts befindet, und der Gasbrenner (17) ein Zyklon brenner ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasbrenner (17) und dem Abhitzekessel (23) eine Nachverbrennungsstrecke eingeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der mechanischen Entwässerungsvorrichtung (1) und dem indirekten Trockner (5), und/oder zwischen dem indirekten Trockner (5) und dem Schwelreaktor (11) Silos (3, 7) als Pufferspeicher eingeschaltet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Entwässerungsvorrichtung eine Schneckenpresse (1) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Entwässerungsvorrichtung eine Siebpresse ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der indirekte Trockner (5) ein Rohrbün deltrockner ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhitzekessel (23) ein Dampferzeuger ist, von dem ein Leitungsabzweig zum indirekten Trockner (5) führt.