[go: up one dir, main page]

DE19800224C1 - Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen - Google Patents

Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen

Info

Publication number
DE19800224C1
DE19800224C1 DE1998100224 DE19800224A DE19800224C1 DE 19800224 C1 DE19800224 C1 DE 19800224C1 DE 1998100224 DE1998100224 DE 1998100224 DE 19800224 A DE19800224 A DE 19800224A DE 19800224 C1 DE19800224 C1 DE 19800224C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
suspension
sewage sludge
sludge
digester
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
DE1998100224
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Dr Stemplewski
Roland Wolf
Karl Georg Schmelz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Original Assignee
EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER filed Critical EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Priority to DE1998100224 priority Critical patent/DE19800224C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19800224C1 publication Critical patent/DE19800224C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/02—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/59—Biological synthesis; Biological purification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine anaerobe Aufarbeitung organischer Stoffe mit Mikroorganismen. Die organischen Stoffe können in fester oder gelöster Form vorkommen. Es ist sowohl eine aerobe wie auch eine anaerobe Aufarbeitung organischer Stoffe bekannt. Aus der anaeroben Aufarbeitung von organischen Stoffen können z. B. Methan, Kohlendioxid und ein als Bodenverbesserer oder Dünger verwendbarer Rückstand anfallen.
Die mikrobiologische Aufarbeitung von organischen Stoffen wird auch als Fermentation bezeichnet. Zumeist handelt es sich bei der anaeroben Fermentation um Methanfermentation, auch als Methangärung bekannt.
Nach neueren Erkenntnissen verläuft die Aufarbeitung von Biomasse in vier Phasen. In der ersten Phase (Hydrolyse) werden hochmolekulare Verbindungen durch Enzyme in niedermolekulare Bruchstücke zerlegt.
In der zweiten Phase (Versäuerung) werden die Bruchstücke von fakultativ und obligat anaeroben Bakterienarten in kurzkettige organische Säuren, Alkohole, Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt.
In der dritten Stufe (Acetogene Phase) werden die zuvor gebildeten organischen Säuren und Alkohole zu Essigsäure umgewandelt.
In der vierten Stufe (methanogene Phase) wird aus Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid Methan gebildet.
Die vier Phasen können in einem zweistufigen Verfahren ablaufen, bei dem in der ersten Stufe Hydrolyse und Versäuerung und in der zweiten Stufe Essigsäurenbildung und Methanbildung ablaufen.
Der gesamte Prozeß kann aber auch in einem Reaktor als einstufiges Verfahren ablaufen. Das einstufige Verfahren wird üblicherweise auf Kläranlagen angewendet.
Sobald die Biomasse mit einem entsprechenden Abbaugrad biomethanisiert ist, ist die technische Faulgrenze erreicht. Der Reststoff kann abgeschlammt bzw. ausgetragen werden. Der Schlamm - häufig auch als Faulschlamm bezeichnet, ist fast geruchlos, weitgehend hygienisiert und hat einen hohen Nährstoffgehalt, so daß er als Dünger verwendet werden kann.
Die bekannten Mikroorganismen arbeiten in unterschiedlichen Temperaturbereichen. Es stehen Bakterien für den mesophile Temperaturbereich von 32 bis 38 Grad Celsius und Bakterien für den thermophile Temperaturbereich von 53 bis 58 Grad Celsius zur Verfügung.
Die klassischen Reaktoren zur oben beschriebenen Aufarbeitung sind die sogenannten Faultürme zur anaeroben Schlammstabilisierung bei kommunalen Kläranlagen. Die Faultürme dienen zur Verarbeitung von Klärschlamm. Derartige Anlagen finden sich in verschiedensten Formen in Europa, Asien usw.
Der Betrieb der Faultürme stellt verschiedene Anforderungen, die sich auch in der Form der Faultürme niederschlagen. So sind aus zylindrischen Faultürmen herstellungsmäßig wesentlich kompliziertere eiförmige Längsgeometrien entstanden. Unter anderem wirkt diese Bauform der Bildung von Schwimm- und Sinkschichten entgegen. Außerdem wird die Durchmischung des Reaktorinhaltes gefördert (vgl. W085/03695).
Mit der Aufarbeitung wird ein erhebliches Umweltproblem gelöst, weil der Klärschlamm schwerlich deponierbar ist und zur Verbrennung einen erheblichen Energieaufwand erfordert.
Die Aufarbeitung von Klärschlamm geht - abgesehen von der Verwendung von Reaktoren unterschiedlichster Bauformen - noch andere Wege. Unter anderem wird eine Mischung mit anderen Materialien, sogenanntem Strukturmaterial, vorgeschlagen. Als Strukturmaterial kommen alle organischen Abfälle, Biomüll, Gartenabfälle, gehäckseltes Strauchgut und Baumschnitt, Stroh, verregnetes Heu, Baumrinde und vieles mehr in Betracht (vgl. DE-PS 37 27 408).
Die bekannten Reaktoren werden häufig auch als Biogaserzeuger bezeichnet. Anlaß für die Bezeichnung ist die Produktion brennbaren Methans. Mit dem anfallenden Methan lassen sich diverse Energieanlagen betreiben, z. B. Wasser- oder Dampfkessel oder Ottomotoren. Die Motoren können auf Stromgeneratoren wirken (vgl. DE-PS 34 27 976).
In Biogaserzeugern kann jede Art von Biomasse verarbeitet werden. Die einzelnen Reaktoren unterscheiden sich nur im Wirkungsgrad. Es wurde sogar gefunden, daß organische Abfallstoffe gemeinsam mit Klärschlamm in einem im wesentlichen senkrecht angeordneten, luftdicht verschlossenen Gärgefäß verarbeitet werden können, das an einem Ende einen Hohlkegel bildet, aus dem die Sinkstoffe z. B. mit einer Pumpe abgezogen werden können (vgl. DE-OS 36 02 860). Die oben beschriebenen Faultürme fallen im weitesten Sinne unter diese Beschreibung.
Bei der bekannten Gärung wurde eine Grenze von etwa 15 Vol% für die Zumischung von organischen Stoffen zum Klärschlamm ermittelt und als Voraussetzung festgelegt, daß die organischen Stoffe so zerkleinert werden, daß sie zusammen mit dem Klärschlamm gepumpt werden können. Die angegebene Grenze bezieht sich auf Feststoffmasse/Trockenmasse (TR). Die bekannte Technik hat sich nicht durchsetzen können. Mit der 15%igen Zugabe von Biomasse zum Klärschlamm kann die Anlage auch nicht wirtschaftlich arbeiten.
Die Gründe für die mangelnde Durchsetzung können vielfältig sein. In Betracht kommen:
  • a) eine in dem Faulbehälter nicht beherrschbare Schwimmdeckenbildung
  • b) eine übermäßige Schaumbildung
  • c) mangelnde Pumpfähigkeit
  • d) mangelnde Gaskapazität
Jedenfalls ist der bekannte Vorschlag in mehr als 10 Jahren nicht wieder aufgenommen worden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter dem Druck wirtschaftlicher Zwänge für die Kommunen einen Beitrag durch Verbesserung des Kläranlagenbetriebes zu leisten. Dabei hat die Erfindung den alten Vorschlag aufgegriffen, Biomasse als Gemisch von Klärschlamm und organischem Abfall unter Erzeugung von Biogas zu vergären.
Die Erfindung hat sich über die bekannte Grenze weit hinaus gesetzt und den Feststoffanteil in der Suspension durch Zugabe von Bio-Masse erhöht und ein Mischungsvolumenverhältnis von Klärschlamm zu organischem Abfall von 40 : 60 bis 80 : 20, vorzugsweise 50 : 50 bis 70 : 30 eingestellt. Das hat zu völlig überraschender Wirtschaftlichkeit führt. Wird in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung auch der Aufwand für die Beseitigung der Bioabfälle einbezogen, so ergibt sich noch eine weit bessere Wirtschaftlichkeit.
Die erfindungsgemäßen Mischungsanteile sind Gewichtsanteile, bezogen auf die Feststoffmasse/Trockenmassen, wobei die in den Faulbehälter aufgegebene Suspensionsmenge(Design-Einsatzmenge) unverändert bleibt. Die Design-Einsatzmenge ist die aus Flüssigkeit und Feststoff bestehende Menge, mit der Faultürme herkömmlich ohne Biomassenzumischung betrieben werden.
Technisch wird das dadurch möglich, daß
  • e) die Schwimmdeckenzerstörung entsprechend dem erfindungsgemäßen deutlich höheren prozentualen Feststoffanteil gesteigert wird und/oder
  • f) der zusätzlichen Schaumbildung durch eine Schaumfalle begegnet wird und/oder
  • g) der mangelnden Pumpfähigkeit durch Einbau einer Verdrängungspumpe und/oder weiterer Aufbereitung des Einsatzgemisches begegnet wird und/oder
  • e) ein dem höheren Gasanfall angepaßter Gasabzug verwendet wird.
Vorteilhafterweise wird der Biogas-Anfall mit den erfindungsgemäßen Mischungen ganz erheblich gesteigert.
Bei etwa 20%igem Biomassenanteil steigt der Gasanfall nach der Erfindung gegenüber dem Gasanfall des bekannten Biomassenanteils etwa um 50 Vol%.
Bei etwa 33%igem Biomassenanteil ist eine Erhöhung des Gasanfalles um etwa 100 Vol%, bei etwa 50%igem Biomassenanteil eine Erhöhung des Gasanfalles um etwa 200 Vol%, bei etwa 60%igem Biomassenanteil eine Erhöhung des Gasanfalles um etwa 300 Vol% zu verzeichnen.
Die erfindungsgemäße Erhöhung des Feststoffanteiles in der Suspension des Faulturmes führt dazu, daß bei dem Ausgären ein entsprechend höherer Feststoffanteil aufschwimmt. Das läßt sich nicht unter Beibehaltung der bisherigen Bedingungen für die Schwimmdeckenzerstörung beherrschen.
Die üblichen Einrichtungen zur Schwimmdeckenzerstörung sind z. B.
  • - Werkzeuge, die von oben in den Badspiegel der Suspension ragen und die sich bildende Schwimmdecke zerschlagen und gleichzeitig eine Umwälzung der Suspension bewirken. Die Werkzeugleistung wird nach der Erfindung wesentlich gesteigert, z. B. proportional zur Erhöhung des Feststoffanteiles
  • - ein Feststoffabzug im Bereich des Badspiegels der Suspension. Auch die Leistung des Feststoffabzuges wird nach der Erfindung wesentlich gesteigert, z. B. proportional zur Erhöhung des Feststoffanteiles.
Ein geeignete Umwälzeinrichtung besteht aus einem vorzugsweise zentrisch im Faulbehälter und vertikal angeordneten Rohr, unten mit einem Abstand zum Boden, oben versehen mit einem Mischer, der mit Schraubenflügeln in das Rohr oder aus dem Rohr heraus arbeitet. Die Drehrichtung ist je nach Funktion und Stellung der Schraubenflügeln ein Rechtslauf oder Linkslauf. Der Mischer wälzt die Suspension in dem Faulbehälter um. Zugleich wird die Temperatur der Suspension den Arbeitsbedingungen der eingeschlossenen Bakterien angepaßt. Die Suspension kann von oben nach unten gedrückt und von unten nach oben gesogen werden. Die Änderung der Funktion/Drehrichtung steigert die Wirkung.
Bei der Durchflußrichtung von oben nach unten werden die auf der Schlammdecke (Badspiegel der Suspension) schwimmenden groben Schlammrückstände von oben abgezogen und in den untersten Teil des Faulturmes gedrückt.
Bei der Durchflußrichtung von unten nach oben wird die Suspension aus dem unteren Teil des Faulturmes nach oben gesogen und über eine rotierende Verteilerscheibe auf den Badspiegel des Klärschlammes (Schlammdecke) versprüht. Dadurch kann die Schlammdecke aufgeweicht und aufgebrochen werden.
Bei dem erläuterten mehrfachen Gasanfall kommt es zu einer entsprechenden Erhöhung der Schaumbildung. Das Gas steigt üblicherweise in Blasen auf. Die Zellwände der Blasen werden durch Schlamm gebildet. Unter Beibehaltung herkömmlicher Faulbehälter führt dieser Gasanfall/Gasblasenanfall zwangsläufig zu einer extremen Schaumbildung. Der Schaum kann nicht mehr durch Rückführen in die Suspension unterdrückt werden. Es kommt zu einem Eindringen von Schaum in den Gasabzug. Dort zerplatzen die Gasblasen. Dadurch entsteht eine kurzfristige Verschmutzung des Gasabzuges und eine Betriebsstörung.
Der zu erwartenden Betriebsstörung wird nach der Erfindung mit Hilfe einer Schaumfalle begegnet. Die Schaumfalle ist an sich bekannt. Die Schaumfalle kann durch ein Sieb und/oder ein Filter gebildet werden. Ausreichend kann bereits ein Kiesbett sein, das in den Gasstrom eingebaut ist, das heißt, von dem Gasstrom durchströmt werden muß. Wahlweise ist das Kiesbett auswechselbar in einem Kiestopf gehalten bzw. mit einer Reinigungsmöglichkeit versehen.
Eine für den erfindungsgemäßen Betrieb geeignete Verdrängerpumpe ist z. B. eine Exzenterschneckenpumpe. Exzenterschneckenpumpen sind selbstansaugende, rotierende Pumpen. Sie fördern und dosieren auch hochviskose und dickflüssige Suspensionen. Die Exzenterschneckenpumpen stehen in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung, sowohl für eine vertikale wie für eine horizontale Aufstellung oder in Tauchausführung.
Exzenterschneckenpumpen besitzen Rotoren und eine besonders große Zuführschnecke. Die Zuführschnecke ist so dimensioniert, daß über den Stopfraum eine zuverlässige Füllung der Förderelemente erfolgt. Der Stopfraum wird durch das umgebende Pumpengehäuse bestimmt, das sich zu den Pumpenförderelementen kontinuierlich verjüngt.
Die Aufbereitung des Bioabfalls dient dazu, den Feststoffanteil der Suspension unter gleichzeitiger Wahrung der Pumpfähigkeit zu erhöhen. Es ist vorteilhaft, die notwendige Zerkleinerung mit der Einmischung der Biomasse in den Klärschlamm zusammenzufassen. Eine geeignete Vorrichtung für ein derartiges Verfahren ist der sogenannte Pulper. Der Pulper stammt aus der Papierindustrie. Seine Verwendung zur Aufbereitung von Bioabfällen ist an sich bekannt.
Der Pulper besteht im wesentlichen aus einem runden Behälter, in dem sich ein Rührwerk mit einem speziellen Zahnkranz befindet. Zur Schwerstoffabscheidung befindet sich am Boden des Behälters eine Schwerstoffschleuse. Zur Leichtstoffabtrennung kann von oben ein Rechen in den Pulper eintauchen, um das Leichtgut abzufischen.
Zur erfindungsgemäßen Einstellung der Suspension wird zunächst roher, voreingedickter Klärschlamm in den Pulper gefördert. Anschließend werden die vorzerkleinerten Bioabfälle zugegeben und das Rührwerk in Betrieb gesetzt. Der Zahnkranz bewirkt während der Auflösephase (30 bis 60 Minuten) eine schonende Suspendierung der Bioabfälle im Klärschlamm. Die fertige Suspension wird dann durch einen Siebboden (8 bis 10 mm Lochdurchmesser) abgezogen. Danach wird wieder Klärschlamm in den Pulper eingefüllt.
Die abzufischenden Leichtstoffe sind Kunststoffe, Textilien usw., die Schwerstoffe sind Steine, Glas, Metallteile usw. Die Leichtstoffe und die Schwerstoffe sind Störstoffe für die Vergärung.
Die nach der Erfindung vorgesehene Anpassung des Gasabzuges an den höheren Gasanfall erfolgt vorzugsweise durch Einbau eines Gebläses bzw. eines größeren Gebläses und ggfs. durch eine Drehzahlerhöhung des Gebläses.
Die Gebläse können Sauggebläse und/oder Druckgebläse sein. Zu den Gebläsen gehören Druckbegrenzungsventile bzw. Saugbegrenzungsventile, Filter, Dämpfer, Druck- bzw. Saugmeßeinrichtungen, auch Rückschlagklappen.
Üblicherweise besitzen die Gebläse ein in einem Gehäuse rotierendes Laufrad. Die Gebläseleistung kann mit Hilfe der Drehzahl des Antriebsmotors verändert werden.
Vorteilhafterweise kann mit der erfindungsgemäßen Zumischung von Biomasse an herkömmlichen Kläranlagen mit einem Faulturm der Energiebedarf durch den zusätzlichen Gasanfall im wesentlichen gedeckt werden kann.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Behandlung von Klärschlamm auch auf andere Faulbehälter als auf Faultürme angewendet werden.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Zumischung von Bio-Abfällen schematisch dargestellt.
Mit 1 ist ein herkömmlicher Faulturm bezeichnet. Von dem Faulturm 1 führt eine Biogasleitung 2 in ein Blockheizkraftwerk 3. Dort wird das produzierte Biogas verbrannt und zu Strom und Prozeßwärme umgesetzt.
Außerdem führt eine Leitung 4 für ausgegärte Biomasse, den Faulschlamm, von dem Faulturm zu einer maschinellen Schlammentwässerung 5. Dort wird der Faulschlamm entwässert. Die Trockenmasse 8 wird einer Verwendung als Düngemittel für die Landwirtschaft zugeführt, das anfallende Trübwasser wird über eine Leitung 6 in die Kläranlage zurückgeführt.
Zu der Kläranlage gehören eine Vorklärung 9, eine Belebungsstufe 10 und eine Nachklärung 11. Der dabei anfallende Rohschlamm wird über eine Leitung 12 einer Mischeiirrichtung 17 zugeführt. Der Mischeinrichtung 17 werden mittels Lkw 21 auch Bioabfälle aus der getrennten, kommunalen Sammlung oder biogene Abfälle aus Industrie und Gewerbe (z. B. aus lebensmittelverarbeitenden Betrieben) zugeführt. Die Mischeinrichtung 17 ist ein Abfällpulper, der die Bioabfälle mit dem voreingedickten Klärschlamm in Suspension umwandelt und in ein pumpfähiges Gemisch umsetzt. Dabei werden die vergärbaren organischen Anteile des Bioabfalls zerfasert in Lösung gebracht.
Bei der Verwendung von Bioabfall aus der kommunalen Sammlung ergibt sich folgende Situation:
Die spezifischen Feststoffmengen je Einwohner sind beim Bioabfall und Klärschlamm etwa gleich groß. Wegen der schlechten Eindickbarkeit des Rohschlammes ist dessen Volumen jedoch ca. 7 mal größer. Wird also dem von einem Einwohner durchschnittlich anfallenden Rohschlamm der von diesem Einwohner auch durchschnittlich anfallende Bioabfall zugegeben, vergrößert sich das zu behandelnde Volumen nur um etwa 14%, während sich der Feststoffgehalt fast verdoppelt.
Bei der Betrachtung wird von einem mittleren Feststoffgehalt von 5% und der Bioabfall aus der kommunalen Sammlung einen mittleren Feststoffgehalt von 21,4%.
Die Feststoffgehalte sowohl des Klärschlammes als auch des Bioabfalles variieren je nach Jahreszeit. Die Schwankungen sind dabei nicht berücksichtigt.
Die Bioabfälle der kommunalen Sammlung sind mehr oder weniger mit Störstoffen belastet. Leichte Störstoffe (Kunststoff/Textilien) schwimmen auf, werden mit einem Rechen entfernt und über eine Leitung 7 einer Rechengutpresse zugeführt. Schwere Störstoffe (Metalle, Glas) sinken zu Boden und werden über eine Schwerstoffschleuse und eine Leitung 23 ausgetragen. Die vollautomatisch ausgelegte Störstoffauslese gewährleistet auch ohne Handsortierung einen reibungslosen Betrieb.
Vorteilhafterweise findet mit dem Pulper zugleich eine Aufbereitung des Bio-Abfalls und des Klärschlammes im Naßverfahren statt. Das Naßverfahren erlaubt eine gute Störstoffabtrennung mittels Schwimm/Sinktrennung und eine sehr feine Suspendierung der Bioabfälle.
Die Mischeinrichtung 17 ist in einer Halle 18 mit einem Aufgabebehälter 22 für die Bio-Abfälle untergebracht. Die aufsteigenden Dämpfe bzw. Gase werden mittels eines Saugzuggebläses 20 über eine Leitung 19 abgesaugt und durch einen Biofilter 24 gedrückt, bevor sie in die Umgebung gelangen.
Die Suspension aus Rohschlamm und Bio-Abfällen wird über die Leitung 16 und einen zwischengeschalteten Speicherbehälter 25 in den Faulturm 1 gepumpt und dort der Vergärung zugeführt. Die zugegebenen Bio-Abfälle erhöhen zwar den Feststoffgehalt der Suspension und im Ausführungsbeispiel um 14% das zu behandelnde Volumen, die Menge der in den Faulturm aufgegebenen Suspension bleibt jedoch die gleiche wie bei dem ursprünglichen Betrieb des Faulturmes.
Nach dem Ausgaren wird Faulschlamm abgezogen. Gleichzeitig wird frische Suspension zugeführt. Mit der Zuführung wird der durch Abziehen von Faulschlamm und Gas entstandene Verlust wieder ausgeglichen.
Die mittlere Verweilzeit der Suspension im Faulturm beträgt im Ausführungsbeispiel 23 Tage. Manche Partikel verbleiben länger, andere kürzer.
Analysen zeigen, daß die Bioabfälle auf die Qualität des ausgegärten Klärschlammes einen positiven Einfluß haben. Kommunale Bioabfälle sind in der Regel nur sehr gering mit Schadstoffen belastet und enthalten Pflanzennährstoffe (z. B. Kalium), die im Klärschlamm nur in sehr geringen Mengen vorhanden sind. Beim Nährstoff Phosphor ist es umgekehrt. Phosphor ist im Klärschlamm reichlich vorhanden. Das führt dazu, daß Klärschlamm allein oft nicht oder nur in sehr geringer Menge auf Felder aufgebracht werden darf.
Insgesamt kann festgestellt werden, daß durch die Bioabfallzugabe zum Klärschlamm ein niedrigerer Schadstoffgehalt und ein ausgeglichenes Nährstoffverhältnis erzielt wird. Der ausgefaulte Schlamm läßt sich in der Regel besser entwässern als ein Schlamm, der aus einer reinen Klärschlammfaulung anfällt. Ferner ist mit einer geringeren Filtratwasserbelastung zu rechnen.
Die gemeinsame Behandlung von Bioabfällen und Klärschlamm bei einem Mischungsverhältnis von 50 : 50 wird in der folgenden Aufstellung bilanziert. In der Bilanz bezeichnen:
TR den Trockenrückstand(Feststoffanteil)
oTR den organischen Trockenrückstand
%-Angaben die Gewichtsprozente
Mischung
TR-Masse: 2.000 kg TR
TR-Gehalt: 8.33%
oTR-Gehalt: 70.00% v.TR
oTR-Fracht: 1.400 kg oTr
Volumen: 24.000 l
Faulung
Abbaugrad Rohschlamm: 45.00% v. oTR
Abbaugrad Bioabfall: 67,00% v. oTR
spez. Gasproduktion: 520 l Gas/kg oTRzu
Summe Gas: 728.000 l Gas
Produkt
TR-Masse: 1205 kg TR
TR-Gehalt: 5,02%
oTR-Masse: 605 kg oTr
oTR-Gehalt: 50,21% v.TR
Volumen: 24.000 l
Entwässerung
TR-Masse: 1205 kg TR
TR-Gehalt: 35,00%
Schlammenge; 3.443 kg zur Verwertung
Filtratwasser: 20.557 l zur Kläranlage
Bezugszeichenliste
1
Faulturm
2
Biogasleitung
3
Blockheizkraftwerk
4
Faulschlamm
5
Schlammentwässerung
6
Trübwasser
7
leichte Störstoffe
8
Trockenmasse
9
Vorklärung
10
Belebungsstufe
11
Nachklärung
12
Rohschlamm
16
Supsension aus Rohschlamm und Bioabfall
17
Mischeinrichtung
18
Halle
19
Absaugleitung
20
Sauggebläse
21
Anlieferung der Bio-Abfälle
22
Aufgabebehälter für Bio-Abfälle
23
schwere Störstoffe
24
Biofilter
25
Speicherbehälter

Claims (8)

1. Aufarbeitung eines pumpfähigen Gemisches aus Bio-Abfällen und Klärschlamm in einem Faulbehälter unter anaeroben Bedingungen mittels Bakterien zu Methan und vergorenem Faulschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt in der durch den Klärschlamm gebildeten Suspension durch die Zugabe von Bio-Masse erhöht und dabei das Volumenverhältnis von Klärschlamm zu Bio-Abfällen auf 40 : 60 bis 80 : 20 eingestellt wird.
2. Aufarbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis 50 : 50 bis 70 : 30 beträgt.
3. Aufarbeitung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Pulpers (17) zur Suspendierung der Bio-Masse im Klärschlamm.
4. Aufarbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugleistung für die Schwimmdeckenzerstörung und die Umwälzung der Suspension mit der Erhöhung des Feststoffgehaltes erhöht wird und/oder für eine zusätzliche Schaumbildung eine Schaumfalle in der Gasleitung angeordnet wird und/oder eine Verdrängerpumpe zum Eintragen der Suspension in den Faulbehälter verwendet wird und/oder die Suspendierung der Bio-Masse im Klärschlamm und/oder durch einen erhöhten Gasabzug.
5. Aufarbeitung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Pulpers mit einem Abzug für Störstoffe in der Bio-Masse und/oder einem Filter oder Sieb als Schaumfalle und/oder ein Gebläse in dem Gasabzug und/oder durch eine etwa annähernd zur Erhöhung des Feststoffgehaltes proportionale Erhöhung der Werkzeugleistung und/oder des Gasabzuges.
6. Aufarbeitung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein Kiesbett oder einen Kiestopf als Schaumfalle.
7. Aufarbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Region der örtliche Klärschlamm mit der Bio-Masse aus der örtlichen kommunalen Sammlung zusammengebracht wird.
8. Aufarbeitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (25) in der Suspensionsleitung zum Faulbehälter.
DE1998100224 1998-01-07 1998-01-07 Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen Revoked DE19800224C1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998100224 DE19800224C1 (de) 1998-01-07 1998-01-07 Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998100224 DE19800224C1 (de) 1998-01-07 1998-01-07 Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19800224C1 true DE19800224C1 (de) 1999-05-06

Family

ID=7854043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998100224 Revoked DE19800224C1 (de) 1998-01-07 1998-01-07 Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19800224C1 (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19828889A1 (de) * 1998-06-19 1999-12-23 Schulte Siering Eberhard Ko-Fermentation von Feldfrüchten und organischen Reststoffen zur Sekundärenergiegewinnung
WO2001024936A1 (en) * 1999-10-01 2001-04-12 Arrow Ecology And Engineering Overseas (1999) Ltd. System for treatment of waste
DE102005032854A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Taetz, Frank, Dr. Ing. Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm
DE102005040849A1 (de) * 2005-08-29 2007-03-01 Ingenieurgesellschaft für Wasser und Entsorgung mbH Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von verunreinigtem Abwasser, insbesondere zur Verwertung von Klärschlamm
EP2028162A1 (de) * 2007-08-03 2009-02-25 ACEA Pinerolese Industriale S.p.A. Reaktor für die anaerobe Produktion von Biogas aus vorbehandeltem feuchtem Abfall und Rührverfahren in solchem Reaktor
DE102009032122A1 (de) * 2009-07-08 2011-01-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Energiegewinnung aus Biomasse und Biogasanlage
WO2012059239A1 (de) * 2010-11-04 2012-05-10 Mt-Energie Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum mischen von nicht pumpfähiger biomasse mit einer flüssigkeit
EP2253373A3 (de) * 2009-05-19 2012-08-08 Eder GmbH Anlage zur Beschickung eines Fermenters
CN106746231A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种黑臭水体修复系统及其修复方法
US12172108B2 (en) 2018-08-16 2024-12-24 Emd Millipore Corporation Closed bioprocessing device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985003695A1 (fr) * 1984-02-14 1985-08-29 Noebl Ernst Procede et installation de traitement en anaerobie de substrats organiques
DE3602860A1 (de) * 1986-01-31 1987-08-20 Gav Ges Fuer Anaerobe Verfahre Verfahren zum vergaeren von organischen abfallstoffen
DE3427976C2 (de) * 1983-09-10 1988-11-10 Heinz 3000 Hannover De Harrendorf
DE3727408C2 (de) * 1987-08-17 1991-11-28 Tobias Dipl.-Agr.-Biol. 8000 Muenchen De Sachtleben

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3427976C2 (de) * 1983-09-10 1988-11-10 Heinz 3000 Hannover De Harrendorf
WO1985003695A1 (fr) * 1984-02-14 1985-08-29 Noebl Ernst Procede et installation de traitement en anaerobie de substrats organiques
DE3602860A1 (de) * 1986-01-31 1987-08-20 Gav Ges Fuer Anaerobe Verfahre Verfahren zum vergaeren von organischen abfallstoffen
DE3727408C2 (de) * 1987-08-17 1991-11-28 Tobias Dipl.-Agr.-Biol. 8000 Muenchen De Sachtleben

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19828889A1 (de) * 1998-06-19 1999-12-23 Schulte Siering Eberhard Ko-Fermentation von Feldfrüchten und organischen Reststoffen zur Sekundärenergiegewinnung
WO2001024936A1 (en) * 1999-10-01 2001-04-12 Arrow Ecology And Engineering Overseas (1999) Ltd. System for treatment of waste
DE102005032854A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Taetz, Frank, Dr. Ing. Verfahren zur Behandlung von Klärschlamm
DE102005040849A1 (de) * 2005-08-29 2007-03-01 Ingenieurgesellschaft für Wasser und Entsorgung mbH Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von verunreinigtem Abwasser, insbesondere zur Verwertung von Klärschlamm
EP1760047A3 (de) * 2005-08-29 2007-09-05 U.T.S. Umwelt-Technik-Süd GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von verunreinigtem Abwasser, insbesondere zur Verwertung von Klärschlamm
EP2028162A1 (de) * 2007-08-03 2009-02-25 ACEA Pinerolese Industriale S.p.A. Reaktor für die anaerobe Produktion von Biogas aus vorbehandeltem feuchtem Abfall und Rührverfahren in solchem Reaktor
EP2253373A3 (de) * 2009-05-19 2012-08-08 Eder GmbH Anlage zur Beschickung eines Fermenters
DE102009032122A1 (de) * 2009-07-08 2011-01-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Energiegewinnung aus Biomasse und Biogasanlage
WO2012059239A1 (de) * 2010-11-04 2012-05-10 Mt-Energie Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum mischen von nicht pumpfähiger biomasse mit einer flüssigkeit
CN106746231A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种黑臭水体修复系统及其修复方法
US12172108B2 (en) 2018-08-16 2024-12-24 Emd Millipore Corporation Closed bioprocessing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1283595C (zh) 有机废弃物高温好氧发酵工艺
EP0037612B1 (de) Verfahren zur anaerobischen Umsetzung von festen organischen Materialien
CN101337838B (zh) 有机固体废弃物联合厌氧发酵方法
EP0577209B1 (de) Verfahren und Anlage zur anaeroben Zersetzung von organischen Abfällen
CN110105095A (zh) 一种餐厨垃圾的无害化和资源化处理方法
CN102268310A (zh) 一种利用餐厨垃圾制备生物质燃料的方法
DE19615551A1 (de) Verfahren zur mehrstufigen anaeroben Behandlung von Biomassen zur Erzeugung von Biogas sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19800224C1 (de) Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen
WO2000001622A2 (de) Verfahren und anlage zur behandlung von abwasser aus der ölfrüchte- und getreideverarbeitung
RU2552173C2 (ru) Способ переработки биомассы растительного происхождения и способ сжигания
De Baere The Dranco Technology: A unique digestion technology for solid organic waste
KR101665058B1 (ko) 음식물류 폐기물 처리방법
US20070056902A1 (en) Process for treating septage to extract a bio-fuel
DE19612010C2 (de) Verfahren und Anlage zur Vorbehandlung von biogenen Reststoffen für die anaerobe Verarbeitung
CN208684795U (zh) 一种有机肥联合生产装置
WO2007053110A1 (en) Treatment of wastewater
CN111774415B (zh) 一种基于污水污泥与垃圾、粪渣的协同处理方法和处理系统
CN212703647U (zh) 一种基于污水污泥与垃圾、粪渣的协同处理系统
CN216688104U (zh) 一种果蔬垃圾厌氧发酵后的沼渣分离装置
DE102005040839B4 (de) Kläranlage sowie Verfahren zur Aufbereitung von verunreinigtem Abwasser
DE4414459A1 (de) Verfahren zur biologischen Behandlung von organische Stoffe enthaltenden Abfällen
CN104249074B (zh) 水洗餐厨垃圾处理系统
EP2718247A1 (de) Faulung von abfall
CN208712498U (zh) 一种废弃物无害化处理装置
KR102885227B1 (ko) 수직형 산발효조와 수평형 메탄발효조로 구성된 2상 혐기성 소화시스템

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8363 Opposition against the patent
R010 Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way
R037 Decision of examining division or of federal patent court revoking patent now final