DE69116232T2

DE69116232T2 - Verfahren und Anlage zur anaeroben Gärung

Info

Publication number: DE69116232T2
Application number: DE69116232T
Authority: DE
Inventors: Paul Herman Andreas Masselink
Original assignee: DUTCH ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
Current assignee: DUTCH ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2011-06-07
Also published as: DK0460767T3; DE69116232D1; CA2044089A1; NL9001282A; JPH06320134A; GR3019651T3; EP0460767A1; ATE132895T1; EP0460767B1; ES2090230T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur im wesentlichen anaeroben Gärung oder Fermentation von organischem Material, das z.B. aus Hausabfall oder pflanzlichen Abfall stammt, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
(A) Die WO-A- 82/02059 beschreibt ein Verfahren zur anaeroben Gärung von organnischem Abfall, der in einem Mischtank in einen Brei oder einen Schlamm umgewandelt wird. Nach dem Zerkleinern wird der Schlamm in einen geschlossenen Aufnahmecontainer gepumpt und anschließend über einen Wärmeaustauscher in Gärungskessel gepumpt.
Ein solches Verfahren ist unter anderem auch aus der europäischen Patentanmeldung 0 131 319 bekannt. In dem beschriebenen Prozeß werden organische Materialien anaerob in einem (semi-)kontinuierlichen Verfahren vergärt, wobei während der Zuführung von frischem, zu vergärenden Material zur Vorrichtung ein Teil des teilweise vergärten Materials aus dem Reaktionskessel entfernt wird; dieses wird mit dem neuen organischen Material vermischt und es wird dem Reaktionskessel erneut zugeführt. Dieses organische Material kann von Abfall stammen, von dem schwere Komponenten, wie Metalle, Glas usw. entfernt worden sind, wobei das organische Material, wenn gewünscht, zusammengedrückt, also vom Volumen her verringert, und homogenisiert sein kann.
Ein Nachteil eines solchen (semi-)kontinuierlichen Verfahrens besteht darin, daß in einem einzigen Reaktionskessel alle Stufen des Gärungsprozesses gleichzeitig auftreten bzw. ablaufen, während jede Stufe ihre spezifischen und optimalen Bedingungen und Zustände hat. Es versteht sich, daß bei Anwendung eines solchen (semi-)kontinuierlichen Verfahrens in nur einem einzigen Gärungskessel die optimalen Konditionen zu Gunsten von allen auftretenden Stufen des Gärungsprozeses nicht gleichzeitig erfüllt sein können.
Ein zusätzlicher Nachteil eines solchen (semi-)kontinuierlichen Verfahrens ist das Erfordernis einer technischen Einrichtung in dem Reaktionskessel, mit der das Material, das sich auf dem Boden des Reaktionskessel befindet, über einen Abführkanal entfernt werden kann, und das permanent mit dem zu vergärenden Material in Kontakt ist. Hierdurch ergibt sich allerdings ein zusätzlicher Verschleiß und eine dementsprechend notwendig ständige Wartung. Weiterin wird bei dem in der oben genannten europäischen Patentanmeldung beschriebenen Verfahren ein großer Teil des (teilweise) vergärten Materials wieder dem Gärungskessel zugeführt, wodurch sich eine unnötige Zirkulation von nicht vollständig vergärtem organischen Material ergibt, was letzlich nachteilig für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist.
Darüber hinaus ergibt sich ein zusätzlicher Verschleiß des Gärungskessels und seiner Bauteile durch die wiederholte Zuführung von Masse von der Oberseite her und Entnahme der Masse am Boden des Gärungskessels.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch die diese Nachteile vermieden werden und wobei eine chargenweise anaerobe Gärung des organischen Materials möglich ist.
Diese Aufgabe wird nun durch die vorliegende Erfindung gelöst. Hierzu stellt die Erfindung ein Verfahren, wie es in dem Oberbegriff angegeben ist, zur Verfügung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das organische Material einem rotierenden trommelartigen Behälter zugeführt wird und dort eingehend mit einem festen und/oder flüssigen anaeroben Bakterien aufweisenden Graft- oder Propfmaterial gemischt wird, daß anschließend die so erhaltene Masse, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 40 bis 80 Gewichts-% hat, in eines der Gärungsabteile einer anaeroben Gärungseinrichtung eingebracht wird, die mehrere einander benachbarte Gärungsabteile aufweist, in denen die Masse erhitzt wird und in denen sie bei der erforderlichen Temperatur solange verbleibt, bis das organische Material nahezu vollständig vergärt ist, während das durch die Gärung erhaltene Biogas abgezogen wird und wonach das so erhaltene vergärte Material aus dem Gärungsabteil vollständig entfernt wird.
Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß in einem einzelnen Gärungsabteil organisches Material vorhanden ist, in dem eine einzelnen bzw. die jeweilige Gärungsstufe der aneroben Gärung abläuft, wodurch sich beinahe ideale Verfahrensbedingungen für diese Stufe in dem Gärungsabteil ergeben. Alle Stufen den Gärungsprozesses können nacheinander in diesem Abteil abgeschlossen werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das auf diese Art und Weise erhaltene, nach der Gärung zu entfernende Material eine homogen vergärte Masse ist, wodurch die Qualität des Endproduktes beträchtlich verbessert wird.
Eine übermäßig Zirkulation des organischen Materials wird mit dem vorliegenden Verfahren der schritt- oder chargenweisen Vergärung ebenfalls vermieden, wobei ein unnötiger Verschleiß der Teile der Vorrichtung vermieden wird
Ein anderes Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß das organische Material vor der anaeroben Gärung in einem Gärungsabteil der Gärungsvorrichtung behandelt und gleichzeitig in einer rotierenden Trommel oder einem rohrförmigen Behälter, wobei es sich vorzugsweise um eine sogenannte DANO- Trommel (DANO ist eine eingetragene Marke) handelt, belüftet wird.
Der Effekt dieser Belüftung ist, daß wegen der aeroben Zersetzungsvorgänge die Temperatur des zu verarbeitenden organischen Materials ansteigt, aber noch nicht die Optimaltemperatur erreicht, die für die anaerobe Gärung erforderlich ist, nämlich etwa 55º C.
Es ist besondere vorteilhaft bei dem vorliegenden Verfahren, wenn das organische Material in diesre Trommel, bei der es sich vorzugsweise um eine sogenannte DANO (eingetragene Marke)-Trommel handelt, vor dem Mischen in dem Mischer und Homogenisieren des Materials belüftet wird. Es darf darauf hingewisen werden, daß die Belüftung des organischen Materials auch in dem Speicher erfolgen kann.
Eine Belüftung des organischen Materials in dem Speicher tritt speziell dann auf, wenn der zu verarbeitende Abfall im wesentlichen aus pflanzlichem Material besteht, das beispielsweise von Gartenbauprodukten, die vom Markt abgegeben werden, stammen. Dementsprechend werden die organischen Abfallmaterialien, die verarbeitet werden müssen, zusätzlich zur Erhöhung der Temperatur durch die natürliche Oxidation in einer rotierenden Trommel (bei der es sich vorzugsweise um eine DANO (eingetragene Marke)-Trommel handelt) durch Injektion von Dampf erhizt.
Ein weiteres Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß das Mischen unter aeroben Bedinungen durchgeführt wird. Bei dieser Variante wird das zu verarbeitende Material, insbesondere Hausabfall, zusammen mit dem Graft- oder Propfmaterial, das anaerobe Bakterien enthält, in einen Behälter eingefüllt, wobei die Masse dann anschließend gründlich durchgemischt wird. Üblicherweise verwendet man zu diesem Zweck eine rotierende Trommel, vorzugsweise die sogenannte DANO (eingetragene Marke)-Trommel, bei der es sich um einen drehenden, horizontal angeordneten rohrförmigen Behälter handelt. Ein solcher rohrförmiger Behälter ist in offenen Kontakt mit der Luft. Vor dem Transport der derart erhaltenen, homogenisierten Masse in ein Gärungsabteil einer Gärungsvorrichtung ist es erforderlich, grobe oder großstückige nicht-vergärbare Teile aus der Masse zu entfernen, beispielsweise mit Hilfe von Sieben und Magneten.
In dem rohrförmigen Behälter, bei dem es sich vorzugsweise um die sogenannte DANO (eingetragene Marke)-Trommel handelt, wird das organische Material zusammengedrückt bzw. -gequetscht und vom Volumen her verkleinert, um die anschließende anaerobe Degradation bzw. Zersetzung signifikatn zu verbessern.
Eine bevorzugte Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, wenn während der aeroben Behandlung zusätzliche Luft zu- bzw. eingeführt wird, was zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur des zu vergärenden Materials führt.
Eine andere Variante des vorliegenden Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß nach der Überführung der erhaltenen, gründlich durchgemischten Masse in eines der Gärungsabteile diese auf 30 bis 60º C vorzugsweise auf 50 bis 65º C erwärmt wird, wobei diese Temperatur während der anaeroben Gärung der Masse beibehalten wird.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß die erforderliche Wärme bzw. Temperaturzum Teil durch Belüftung erhalten werden kann, während die ein Optimum dastellende Wärme bzw. Temperatur vorzugsweise durch Injektion von Dampf in die sich drehend Trommel, bei der es sich vorzugsweise um eine DANO (eingetragene Marke)-Trommel handelt, erzielt wird.
Wenn so verfahren wird, ist es möglich, die Temperatur der zu vergärenden Masse, bevor sie in das Gärungsteil gebracht wird, auf eine Temperatur zu bringen, die zur anaeroben Gärung erforderlich ist, nämlich auf 30 bis 65º C.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird das Propf- oder Graftmaterial erhitzt bzw. erwärmt, bevor es mit dem organischn Material bei einer Temperatur von 30 bis 65º C und vorzugsweise bei 50 bis 65º C gemischt wird.
Wird so verfahren, behält das zu vergärende Material die gewünschte Temperatur nach Hinzufügung des Propft- oder Graftmaterials.
Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, daß das organische Material wahlweise zusammen mit dem Propf- oder Graftmaterial auf 30 bis 65º C und insbesondere auf 50 bis 65º C erhitzt wird und vorzugsweise durch Injektion von Dampf.
Als anaerobes Propf- oder Graftmaterial wird vorzugsweise vergärter Abwasserschlamm, vergärtes festes organisches Material oder Pressflüssigkeit von Entwässerungseinrichtungen bzw. Dehydratoren für vergärtes festes organisches Material oder speziell zu diesem Zweck gewachsene oder angebaute bzw. angelegte Biomasse verwendet.
Bei Verwendung des vergärten organischen Materials oder der Pressflüssigkeit kann das Propf- oder Graftmaterial aus dem Gärungsabteil der vorliegenden anaeroben Gärungseinrichtung wiedergewonnen werden, so daß es hier nicht erforderlich ist, dieses Graftmaterial zu kaufen und zu transportieren, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert wird.
Für einen günstigen Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Propf- oder Graftmaterial in einer solchen menge verwendet, daß eine übermäßige Säurebildung bzw. übermäßiges Ansäuren der Masse in dem betreffenden Gärungsabteil vermieden wird. Azidifizierende Bakterien sollten nicht im Übermaß vorhanden sein. Das Medium sollte derart sein, daß Bakterien, die Methan bilden, existieren können.
Eine übermäßige Säurebildung hemmt oder verhindert sogar eine ordentliche Vergärung.
Ein vorteilhafter Aspekt des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Flüssigkeitsgehalt des zu vergärenden Materials, das in eine Gärungsabteil eingeführt worden ist, zwischen 40 bis 80 Gewichts-% liegt.
Dies ermöglicht die Verarbeitung von verschiedenen organischen Abfallmaterialien mit einem relativ hohen trockenen Gewichtsinhalt.
Ein praktisches Merkmal des vorliegenden Verfahrens ist der Umstand, daß der Transport des Propf- oder Graftmaterials und des zu vergärenden Materials in das betreffende Gärungsabteil über ein Fördersystem bewirkt wird.
Der Vorteil eines solches Fördersystems besteht darin, daß hierdurch der Transport des zu vergärenden Materials mit einem relativ hohen Trockengewichtsinhalt möglich ist.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß der Transport mit Hilfe eines geschlossenen Fördersystems, vorzugsweise eines geschlossenen Bandförderers durchgeführt werden kann.
Hierdurch wird ein unnötiger Wärmeverlust der z.B. gründlich durchgemischten Masse verhindert und gleichzeitig auch das Ausbreiten von fauligen Gerüchen verhindert. Zum Transport können Schraubgewinde- bzw. Hubspindel-Transport- und Stütz-Transportmittel verwendet werden, die zum Transport von nassem Sand verwendet werden. Vorzugsweise wird ein traditionell geschlossenes Ketten-Förderer- System und insbesondere ein geschlossener Fördergut verwendet.
Ein anderes Merkmal des vorliegenden Verfahrens betrifft den Umstand, daß pro Gärungsabteil eine solche Menge an zu vergärendem organischen Material verwendet bzw. eingegeführt wird, die dem durchschnittlichen täglichen Verbrauch von neuem, zu verarbeitenden organischen Material entspricht.
Unter diesem Aspekt ist es vorteilhaft, daß in einem Gärungsabteil nur organisches Material vorhanden ist, das sich in der gleichen Gärungsstufe befindet, wobei das organische Material dort ohne Unterbrechung während an sich der gesamten Dauer der Gärung verbleibt. Diese Dauer variiert abhängig von den Verfahrensbedingunen von 15 bis 50 Tagen.
Gemäß einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird Biogas, das sich während der Gärung gebildet hat, durch das zu vergärende Material in einem Gärungsabteil geblasen. Hierdurch ergibt sich eine Auflockerung der zu vergärenden Masse und in eine Unterstützung bzw. Verbesserung der Freibabe von Biogas.
Üblicherweise wird am Ende der Gärung das vergärte Material in dem betreffenden Gärungsabteil mit einem Inertgas oder Luft durchgeblasen.
Der Vorteil hiervon besteht darin, daß soviel wie möglich Biogas erhalten wird, da das erhaltene Biogas vollständig von der Masse entfernt worden ist.
Schließlich ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, daß das vergärte Material aerob behandelt wird, bevor es von dem Gärungsabteil entnommen wird oder auch nachdem es entnommen worden ist. Wenn so verfahren wird, wird das nicht vollständig zersetzte Material aerob weiterbehandelt und stabilisiert, was letztlich die Qualität des erhaltenen vergärten Endproduktes verbessert.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit wenigstens einem Behälter für festes Pfropf- oder Graftmaterial und einem Behälter für flüssiges Pfropf- oder Graftmaterial versehen ist, sowie mit einem rotierenden trommelartigen Behälter zum eingehenden Mischen des organischen zu vergärenden Materials und des festen und/oder flüssigen Prfopf- oder Graftmaterials, und wobei die Vorrichtung weiterhin versehen ist mit einem Fördersystem zum Transport der eingehend gemischten, einen Feuchtigkeitsgehalt von 40 bis 80 Gewichts-% aufweisenden Masse von dem trommelartigen Behälter zu einem der anaeroben, rechteckigen, benachbart zueinander angeordneten Gärungsabteile einer anaeroben Gärungseinrichtung, die wiederum mehrere beheizbare Gärungsabteile aufweist.
In einer solchen Vorrichtung kann das Mischen des zu vergärenden Materials und des Pfropf- oder Graftmaterials gewöhnlich unter aeroben Bedingungen durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung kann jedes der separaten Gärungsabteile, wenn erforderlich, mit einer oder mehreren Segmentationswandungen oder -wänden versehen sein, wenn erforderlich, was von der Größe und Kapazität der Gärungseinrichtung abhängig ist. Günstige Ergebnisse werden dann erzielt, wenn in dem Gärungsabteil die Segmentationswandungen in einer solchen Art und Weise angeordnet sind, daß der relative Abstand zwischen ihnen und den Wandungen des Abteils etwa der gleich ist. Weiterhin ist es günstig, wenn die Höhe der Segmentationswand etwa 5 bis 15 % geringer ist als die Höhe der Trennwand des Gärungsabteils.
Vorteilhafterweise ist die Segmentationswand wie auch die Trennwand des Abteils mit einem oder mehreren Heizelementen versehen, die vorzugsweise als Heißwasser- Heizelemente ausgebildet sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung mit wenigstens einem Behälter für frisches, vergärbares, organisches Material versehen, in dem es einer aeroben Behandlung ausgesetzt werden kann.
Diese Ausführungsform wird insbesondere in Fällen mit relativ sauberem, praktisch nicht kontaminierten, pflanzlichen Abfall verwendet. In einem solchen Falle handelt es sich bei dem Behälter um einen einfachen Mischbehälter.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist jedes Gärungsabteil mit aus Beton bestehenden Trennwandungen versehen, wobei vorzugsweise ein Heizelement darin eingebaut ist. Die Betonwandungen haben den Vorteil einer sehr guten Installation oder Anbringung, wodurch sich eine optimale thermophile Temperatur während der Gärung halten läßt. Sowohl die Rückwandung als auch die Dachkonstruktion der Abteile sind vorzugsweise aus einer isolierenden Sandwich-Plate hergestellt oder sie bestehen ebenfalls aus Beton, wobei in einem solchen Fall isolierendes Material an der Außenseite vorgesehen ist, um optimale Isolierungsbedingungen bzw. einen optimalen Isolierungsaufbau zu erzielen. Vorzugsweise ist jedes der erwähnten Gärungsabteile mit beheizbaren Böden versehen, was ebenfalls dazu beiträgt, die zu vergärende Masse auf eine höhere Temperatur zu bringen sowie dazu, die erforderliche Gärungstemperatur zu halten. Wie zuvor bereits erwähnt worden ist, wird das Erwärmen bzw. Erhitzen mit Hilfe eines Heißwasser- Heizsystems erreicht.
Gemäß einem anderen Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die Gärungsabteile flüssigkeits- und luftdicht, um eine optimale anaerobe Gärung zu ermöglichen.
Es ist bevorzugt, wenn die Vorrichtung der Erfindung mit einem geschlossenen Fördersystem zwischen den einzelnen Behältern zum Transport der organischen Masse in jeglicher form und/oder des festen und/oder des flüssigen Pfropf- oder Graftmaterials versehen ist. Üblicherweise wird ein geschlossener Fördergurt verwendet.
Das geschlossene Fördersystem ermöglicht den Transport der Massenströme ohne unnötige Wärmeverluste und/oder Verursachung einer geruchsbelästigung der Angestellten und der Umgebung.
Die Erfindung wird nun weiter anhand der beigefügten Figuren 1 und 2 erläutert, wobei
Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, und
Fig. 2 eine diagrammartige Darstellung einer Ausführungsform zeigt, wobei das vergärte Material einer Nachbehandlung ausgesetzt ist.

Figur 1

Wie zuvor erwähnt worden ist, stellt Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dar. Hierbei wird das zu vergärende Material zunächst, wenn erforderlich, vorbehandelt, um inerte und/onder störende Substanzen, wie beispielsweise Kunststoff und metalle so weit wie möglich zu entfernen. Das vorbehandelte organische Material wird dann üblicherweise in den Behälter 3 transportiert, bei dem es sich gewöhnlich um eine drehende Trommel und vorzugsweise um eine sogenannte DANO (eingetragene Marke)-Trommel handelt, in der das Material reduziert, also zusammengedrückt, und eingehend durchgemischt wird. Allerdings ist es auch möglich, das vorbehandelte Material einem Behälter 6 zuzuführen, bevor es in den Behälter 3 transportiert wird, in dem das organische Material einer aeroben Zersetzung ausgesetzt ist, was durch die Ein- bzw. Zuführung von Luft hervorgerufen werden kann. Zu dem organischen Material in einem Behälter 3 wird festes Pfropf- oder Graftmaterial aus dem Behälter 1 und flüssiges Pfropf- oder Graftmaterial aus dem Behälter 2 hinzugegeben. Es darf darauf hingewiesen werden, daß das flüssige Pfropf- oder Graftmaterial vorteilhafterweise auch dem organischen Material hinzugegeben werden kann, nachdem es den Behälter 3 verlassen hat und bevor es in die Gärungsabteile 5a, 5b, 5c,... über eine Transporteinrichtung 4 transportiert worden ist. Dies Möglichkeit ist in Figur 1 nicht dargestellt. Wird derart verfahren, kann der anaerobe mikroorganische Inhalt der organisch zu vergärenden Materials leicht auf den optimalen Level eingestellt werden, der für eine optimale anaerobe Gärung in dem Gärungsabteil erforderlich ist.
Es sollte klar sein, daß die erwähnte Vorbehandlung des organischen, zu bergärenden Materials abhängig von dem Ursprung des Abfallmaterials ist. In vielen Fällen ist das Abfallmaterial zur direkten Behandlung in dem Behälter 3 geeignet, bei dem es sich vorzugsweise um eine DANO (eingetragene Marke)-Trommel handelt. Die DANO (eingetragene Marke)-Trommel ist ein horizontal angeordneter, drehbarer rohrförmiger Kessel, in dem das zu vergärende organische Material gründlich im Beisein von Luft durchgemischt wird. Während dieser Behändlung ergibt sich eine aerobe Zersetzung, die zu einer Erhöhung der Temperatur der Feuchtigkeit führt. Allerdings kann die Temperaturen in dem Behälter 3 in vorteilhafter Weise auch durch Injektion von Dampf erhöht werden, bevor die Übergabe in das Gärungsabteil erfolgt Die Temperatur der organischen Masse wird gewöhnlich auf 30 bis 65º C und vorzugsweise auf 50 bis 65º C erhöht. Zwischen dem Behälter und der Transporteinrichtung 4 kann ein zusätzlicher Behälter (in der Zeichnung nicht dargestellt) angeordnet werden, um eine zusätzliches Erwärmen, Pfropfen oder Graften und eine entsprechende Wasserzufuhr zu erhalten.
Die Größe eines Gärungsabteils, das vorzugsweise rechteckig ist, beispielsweise das Abteil 5a, hängt von der durchschnittlichen täglichen Liefermenge bzw. Zufuhr von neuem organischen, zu vergärenden Material ab. prof Arbeitstag soll ein Gärungsabteil gefüllt werden, wobei das Abteil anschließend für die Dauer der Gärung abgeschlossen wird. Die Gärung läuft in 15 bis 50 Tagen ab.
Die Menge des am nächsten Tag zu vergärenden Materials wird in das Gärungsabteil 5b etc. eingebracht. Auf diese Art und Weise ergibt sich ein schrittweises Beladen der Gärungseinrichtung.
Es darf darauf hingewiesen werden, daß jedes der in der Figur gezeigten Gärungsabteile 5a, 5b, 5c... mit zwei Segmentationswandungen 15 versehen ist, die vorzugsweise mit einem oder mehreren Heizelementen (in der Figur nicht gezeigt) versehen sind. Die Heizelemente sind vorzugsweise Heißwasser-Heizelemente Allerdings können die Heizelemente auch elektrische Elemente sein. Im Falle eines Heißwasser-Heizsystems wird die erforderliche Wärme durch Abwärme zur Verfügung gestellt, die von den Gasmaschinen bzw. -motoren stammt, die das erhaltene Biogas in Elektrizität umwandeln. Solche Gärungsabteile stellen eine gute und effiziente Gärung sicher. Es ist natürlich klar, daß die Erfindung nicht auf zwei Segmentationswandungen pro Gärungsabteil beschränkt ist. Abhängig von dem Dimensionen und daher der Kapizität des Gärungsabteils können eine Segmentationswand oder drei oder mehr verwendet werden, wobei im Falle einer kleinen Kapazität überhaupt keine Segmentationswand verwendet wird.
Während des Betriebes der Gärungseinrichtung wird mit Ausnahme, von Biogas kein organisches Material entnommen. Wahlweise kann Pressflüssigkeit, die sich in dem Gärungsabteil gebildet hat, dem Gärungsabteil wieder zugeführt werden, um den Wassergehalt der organischen Masse auf dem erforderlichen Niveau zu halten. Die Kapazität der Gärungsabteile bzw. deren Aufnahmefähigkeit kann z.B. zwischen 250 bis 750 m³ liegen. Es versteht sich, daß auch kleinere oder größere Gärungsabteile verwendet werden können. Üblicherweise beträgt die Stapel- oder Lagerhöhe nach dem Einladen des Materials in den Gärungsabteilen etwa 4,5 bis 5,5 m, wobei das Aufnahmevolumen bzw. die Kapazität des Gärungsabteils über Veränderung der Länge der Abteile angepaßt werden kann.
Die Gesamtkapazität der Gärungseinrichtung wird allerdings dadurch vergrößert, daß die Anzahl der Gärungsabteile erhöht wird.
Die Gärungsabteile können aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt sein. Allerdings ist eine säurebeständige Betonkonstruktion bevorzugt. Jedes der Gärungsabteile (5a, 5b, 5c...) weist vorzugsweise einen Betonboden, Betontrennwände und Betonsegmentationswandungen, soweit welche vorhanden sind, auf, wohingegen die Rückwandung und das Dach aus isolierenden Sandwich-Platten bestehen, oder sie können auch aus Beton hergestellt sein, wobei in diesem Falle die äußeren Wandungen und das Dach mit einem isolierenden Material auf ihrer Außenseite versehen sind.
Während der Gärung des organischen Materials wird Biogas gebildet, das dann entfernt wird. Nachdem der Gärungsprozeß abgeschlossen worden ist, wird das Material, das sich in dem betreffenden Gärungsabteil befindet, wahlweise mit einem Inertgas oder Luft behandelt. Anschließend wird der Inhalt des betreffenden Gärungsabteils entnommen. Die zuvor erwähnte Behandlung mit einem Inertgas oder Luft kann auch nach der Entnahme des vergärten Materials aus dem betreffenden Gärungsabteil durchgeführt werden.

Nachbehandlung des vergärten Materials

Figur 2

Das vergärte Material kann über einen Bagger aus dem Gärungsabteil entnommen werden. Das vergärte Material aus einem Gärungsabteil (zum Beispiel 5b) kann teilweise durch eine Transporteinrichtung, wie beispielweise einen Fördergurt 7 oder dergleichen, zu einem Vorratsbehälter 8 transportiert werden und es kann als Pfropf- oder Graftmaterial für neues, vergärbares, organisches Material dienen. Der vergärte Abwasserschlamm kann auf eine Temperatur von etwa 40 bis 65º C gebracht oder auf dieser Temperatur gehalten werden. Dies ermöglicht es, daß vorzugsweise jede Chage von neuem, vergärbaren, organischen Material die optimale Temperatur während der Vorbehandlungsstufe hat. Es ist auch möglich, das vergärte Material von einem Gärungsabteil, zum Beispiel. 5a, über eine Transporteinrichtung 9 zu einem Dehydrator 10 zu transportieren, von wo das feste vergärte organische Material einerseits und die Pressflüssigkeit aus dem Dehydrator andererseits über eine Transporteinrichtung 11 zu einem Lagerbehälter 12 und über eine Transporteinrichtung 13 zu einem Lagerbehälter 14 transportiert werden.
Das feste organische Material aus dem Lagerbehälter 12 kann schließlich getrocknet und abgeführt werden.
Die Pressflüssigkeit aus dem Lagerbehälter 14 und das vergärte, feste, organische Material aus dem Lagerbehälter 12 können als Pfropf- oder Graftmaterial für neues vergärbares Material wiederverwendet werden. Die Menge an Pfropf- oder Graftmaterial sollte immer ausreichend sein, um die Dominanz bzw. den vorherrschenden Einfluß von säurebildenden Bakterien in der ersten Stufe des Gärungsprozesses zu unterdrücken.
Sobald ausreichend fermentiertes bzw. vergärtes Material in der Einrichtung vorhanden ist, die eine Vielzahl von Gärungsabteilen aufweist, ist es möglich, 30 % dieses vergärten Materials als Graft- oder Pfropfmaterial zu verwenden, um die neue, zu vergärende, organische Masse orgnungsgemäß zu veredeln.
Bei gleichzeitiger Verwendung von vergärtem Abwasserschlamm oder Pressflüssigkeit aus der Dehydration des vergärten organischen Materials kann der Prozentanteil des festen Graft- oder Pfropfmaterial verringert werden.

Claims

1. Verfahren zur im wesentlichen anaeroben Gärung von organischem Material, das z. B. aus Hausabfall oder pflanzlichem Abfall entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß das organsiche Material einem rotierenden trommelartigen Behälter zugeführt wird und dort eingehend mit einem festen und/oder flüssigen anaerobe Bakterien aufweisenden Graftmaterial gemischt wird, daß anschließend die so erhaltene Masse, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 40 bis 80 Gewichts-% hat, in eines der Gärungsabteile einer anaeroben Gärungseinrichtung eingebracht wird, die mehrere einander benachbarte Gärungsabteile aufweist, in denen die Masse erhitzt wird und in denen sie bei der erforderlichen Temperatur solange verbleibt, bis das organische Material nahezu vollständig vergärt ist, während das durch die Gärung erhaltene Biogas abgezogen wird und wonach das so erhaltene vergärte Material aus dem Gärungsabteil vollständig entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material vor der anaeroben Gärung belüftet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material vor dem Mischen belüft wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen unter aeroben Bedingungen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der aeroben Behandlung zusätzliche Luft zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Überführung der erhaltenen, eingehend gemischten Masse in eines der Gärungsabteile die Masse auf 30 bis 65º C erhitzt wird, wobei die Temperatur für die anaeroben Gärung der Masse aufrecht erhalten bleibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse auf 50 bis 65º C erhitzt wird, wobei die Temperatur aufrecht erhalten bleibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Graftmaterial vor dem Mischen mit dem organischen Material erhitzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Graftmaterial auf eine Temperatur von 30 bis 65º C und gewöhnlich auf 50 bis 65º C erwärmt sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material mit dem Graftmaterial auf 30 bis 65º C und üblicherweise auf 50 bis 65º C erwärmt wird, im allgemeinen durch Injektion von Dampf.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung von vergärtem Abwasserschlamm, vergärtem festen organischen Material oder Pressflüssigkeit von Dehydratoren für vergärtes festes organisches Material oder speziell zu diesem Zweck gewachsene bzw. angebaute Biomasse als anaerobes Graftmaterial.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Graftmaterial in einer solchen Menge verwendet wird, daß eine übermässige Säuerung der Masse in dem betreffenden Gärungsabteil vermieden wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsgehalt des zu vergärenden Materials zwischen 50 bis 70 Gewichts-% beträgt.

14. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Graftmaterials und des zu vergärenden Materials zu dem betreffenden Gärungsabteil mit einem Fördersystem erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport über ein geschlossenes Fördersystem, wie beispielsweise einen geschlossenen Fördergut durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gärungsabteil eine solche Menge an organischem, zu vergärenden Material zugeführt wird, die der durchschnittlichen täglichen Lieferung von neuem zu verarbeitendem organischen Material entspricht.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das während der Gärung gebildete Biogas durch das zu vergärende Material in einem Gärungsabteil geblasen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das vergärte Material am Ende der Gärung in dem betreffenden Gärungsabteil mit einem Inertgas oder Luft durchgeblasen wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das vergärte Material vor seiner Entnahme aus dem Gärungsabteil aerob behandelt wird.

20. Vorrichtung zur im wesentlichen anaeroben Gärung von organischem Mateial, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit wenigstens einem Behälter (1) für festes Graftmaterial und einem Behälter (2) für flüssiges Graftmaterial versehen ist, sowie mit einem rotierenden trommelartigen Behälter (3) zum eingehenden Mischen des organischen, zu gärenden Materials und des festen und/oder flüssigen Graftmaterials, und wobei die Vorrichtung weiterhin versehen ist mit einem Fördersystem (4) zum Transport der eingehend gemischten, einen Feuchtigkeitsgehalt von 40 bis 80 Gewichts-% aufweisenden Masse von dem trommelartigen Behälter (3) zu einem der anaeroben, rechteckigen, benachbart zueinander angeordneten Gärungsabteile einer anaeroben Gärungseinrichtung (5), die wiederum mehrere beheizbare Gärungsabteile (5a, 5b, 5c, ....) aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der separaten Gärungsabteile (5a, 5b, 5c, ....) mit einer oder mehreren Segmentationswandungen (15) versehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentationswandung (15) und die Trennwandungen mit einem oder mehreren Heizelementen versehen sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente als Heißwasser-Heizelemente ausgebildet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Behälter (6) für frisches, zu vergärendes organisches Matreial vorgesehen ist, in dem es einer aeroben Behandlung unterzogen werden kann.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Gärungsabteile (5a, 5b, 5c, ....) einen Betondoden und Betontrennwände aufweist, während die Rückwandung und die Decke aus isolierten Verbundplatten oder auch aus Beton bestehen, wobei die äußeren Wandungen und die Decke mit einem isolierten Material versehen sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Gärungsabteile (5a, 5b, 5c, ....) einen beheizbaren Boden aufweist, soweit dies erwünscht ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Gärungsabteile (5a, 5b, 5c, ....) als flüssigkeits- und luftdichte Gärungsabteile ausgebildet sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung versehen ist mit einem geschlossenen Fördersystem zwischen den einzelnen Behältern zum Transport der organsichen Masse in jder Form und/oder des festen und/oder flüssigen Graftmaterials.