DE19715646A1 - Automated composting process and reactor assembly for municipal refuse - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Bio-Rest stoffen u. dgl., insbesondere solchen aus der kommunalen Sammlung von Biomüll, und Verarbeitung der Bio-Reststoffe zu verwertbaren Produkten, wie insbesondere Kompost oder Dünger. Ferner ist die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.The invention relates to a method for recycling organic residue fabrics u. Like., In particular those from the municipal collection of organic waste, and processing of organic residues to be used Products such as compost or fertilizer in particular. Furthermore, the Invention on a device for performing the method directed.
Bekanntlich wird der im kommunalen Bereich anfallende Haushalts müll in die einzelnen Müllkomponenten getrennt und vielfach be reits sortiert eingesammelt und entsorgt. Der anfallende Biomüll der privaten Haushalte wie auch die Bio- bzw. Grünabfälle aus privatem, öffentlichem oder industriellem Bereich werden in der Regel einer Kompostierung zugeführt und stofflich recyled, indem sie zu verwertbarem Kompost verarbeitet werden. Bei den hierfür angelegten Kompostierungsanlagen erfolgt die Kompostierung der Bioabfälle in einem aeroben Prozeß, der es erforderlich macht, die abgelegten Bioabfälle mehrmals umzuschichten. Dabei kommt es zu nicht unerheblichen Geruchsbelästigungen. Die zur Kompostierung abgelegten Schichtungen müssen künstlich durchlüf tet werden, was mit Hilfe energieaufwendiger Gebläse erfolgt. Die Umschichtung der zur Kompostierung abgelegten Bioabfälle ist sehr personalintensiv. Außerdem ist der Flächenbedarf der her kömmlichen Kompostierungsanlagen sehr groß.As is well known, the budget incurred in the municipal area garbage separated into the individual waste components and often be already sorted and disposed of. The resulting organic waste of private households as well as organic and green waste private, public or industrial areas are in the Usually fed into a composting and recycled material by they are processed into usable compost. With the for this The composting plants created compost the Biowaste in an aerobic process that requires reallocate the deposited organic waste several times. It happens not inconsiderable odor nuisance. The for Composting of stratified layers must be carried out artificially what is done with the help of energy-intensive blowers. The redeployment of the biowaste deposited for composting is very personnel-intensive. In addition, the space requirement is her conventional composting plants very large.
Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der es möglich ist, Bio stoffe aller Art, vor allem die Bioabfälle aus den privaten Haushalten einer Kommune und/oder aus kommunalen oder industri ellen Betrieben umweltverträglich und kostengünstig zu entsorgen bzw. zu verwertbaren Produkten, wie Kompost oder Dünger, umzu setzen.The primary object of the invention is a method and a To create facility with which it is possible to organic all kinds of substances, especially organic waste from private households Households of a municipality and / or from municipal or industrial ellen disposal in an environmentally friendly and cost-effective manner or to usable products such as compost or fertilizer put.
Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Bio-Reststoffe in einem geschlossen anaeroben Fermenter mit Wasserzuführung unter Erzeugung von Biogas unter bakterieller Wirkung vergoren werden, worauf die anfallenden Vergärungsprodukte entwässert und das Wasser im Kreislauf in den Fermenter zurückgeführt wird. Der Vergärungsprozeß in dem aus einem geschlossenen Reaktorbehälter bestehenden Fermenter führt zur Entwicklung erheblicher Mengen an Biogas, das wirtschaftlich nutzbar ist, z. B. zur Beheizung des Fermenters. Dabei kann das sich im Fermenter bildende Biogas auch zur Stromerzeugung ge nutzt werden, wobei die hierbei anfallende Abwärme zweckmäßig zur Beheizung des Fermenters bzw. der in diesen eingebrachten Bioabfälle genutzt wird. Das im Fermenter anfallende Biogas kann vor seiner Nutzung von schädlichen Fremdstoffen, wie vor allem Schwefelwasserstoff, gereinigt werden.This object is achieved by the inventive method solved that the organic residues in a closed anaerobic Fermenter with water supply producing biogas bacterial effects are fermented, after which the accumulating Fermentation products dewatered and the water circulated in the Fermenter is returned. The fermentation process in the out a closed reactor vessel leads existing fermenter to develop significant amounts of biogas that is economical is usable, e.g. B. for heating the fermenter. It can biogas forming in the fermenter also for electricity generation are used, the waste heat generated here expedient for heating the fermenter or the fermenter introduced into it Biowaste is used. The biogas produced in the fermenter can before its use of harmful foreign substances, especially Hydrogen sulfide.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die Bio-Wert stoffe bzw. die anfallenden Bioabfälle in dem während des Vergä rungsprozesses geschlossenen Reaktorraum des Fermenters (Reaktorbehälters) in einem anaeroben Vergärungsprozeß unter Wasserzuführung behandelt, so daß sich hierbei ein vor allem aus Methan bestehendes Biogas bildet, das zur Energiegewinnung ge nutzt werden kann, z. B. zur Beheizung der im Fermenter befindli chen Biostoffe, wodurch der Vergärungsprozeß im Fermenter inten siviert und beschleunigt wird. Auch kann das Biogas zur elektri schen Stromerzeugung genutzt werden, wobei die hierbei anfal lende Abwärme zur Beheizung des Fermenters verwendet wird. Be sondere Vorteile ergeben sich, wenn mit einem Wasserkreislauf gearbeitet wird. Hierbei wird das nach erfolgtem Vergärungspro zeß aus dem Reaktorraum des Fermenters abgezogene Vergärungspro dukt entwässert und das hierbei anfallende Wasser im Kreislauf zu dem Fermenter zurückgeführt. In the method according to the invention, the bio value substances or the resulting bio-waste in the closed process space of the fermenter (Reactor vessel) in an anaerobic fermentation process Treated water supply, so that this is mainly a Methane forms existing biogas that is used to generate energy can be used, e.g. B. for heating those in the fermenter Chen biological substances, whereby the fermentation process in the fermenter inten is accelerated and accelerated. The biogas can also be used for electri power generation are used lent waste heat is used to heat the fermenter. Be Special advantages arise when using a water cycle is worked. This is after the fermentation pro zeß fermentation pro withdrawn from the reactor space of the fermenter product drains and the resulting water in the circuit returned to the fermenter.
Um den Vergärungsprozeß der Biostoffe in dem zur Außenluft ge schlossenen Reaktorraum des anaeroben Fermenters unter Einfluß der Bakterien zu unterstützen, kann es sich empfehlen, in den Reaktorraum des Fermenters zusätzlich Bakterien einzuführen.To the fermentation process of organic matter in the ge to the outside air closed reactor space of the anaerobic fermenter under influence to support the bacteria, it can be recommended in the Reactor room of the fermenter to introduce additional bacteria.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Verarbeitung von Bio stoffen aller Art in einem anaeroben Prozeß unter Gewinnung von nutzbarem Biogas ist ein mehrfaches Umschichten der im geschlos senen Reaktorraum befindlichen Biomasse nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher vor allem durch seine hohe Wirtschaftlichkeit aus und läßt sich in Anlagen durchführen, deren Flächenbedarf im Vergleich zu den herkömm lichen Kompostierungsanlagen klein sein kann. Zugleich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den umgesetzten Biostoffen Produkte erzielen, die als Kompost oder Dünger bestens geeignet sind. Der Verfahrensablauf läßt sich auch automatisch steuern; er ist wenig personal- bzw. arbeits aufwendig.In the method of processing organic according to the invention substances of all kinds in an anaerobic process to obtain usable biogas is a multiple shifting of the closed biomass located in its reactor room is not required. The The method according to the invention is therefore primarily characterized by its high economy and can be used in plants carry out, whose space requirements in comparison to the conventional composting plants can be small. Leave at the same time with the method according to the invention from the implemented Biological materials achieve products that are used as compost or fertilizer are best suited. The procedure can also be control automatically; he is little staff or work complex.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Einrich tung sind in den einzelnen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the device according to the invention tion are specified in the individual claims.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläu tert.The invention is described below in connection with that in the Drawing schematically shown embodiment explained in more detail tert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Fermenter bezeichnet, der aus einem während des Vergärungsprozesses geschlossenen Reaktorbe hälter besteht, welcher über eine Zuführung 2 mit den anaerob umzusetzenden Biostoffen, insbesondere Biomüll aus privaten Haushaltsbereichen und/oder kommunalen und/oder industriellen Bereichen beschickt wird. Dem Fermenter 1, der zu etwaigen Rei nigungs- und/oder Wartungsarbeiten geöffnet werden kann, während des Vergärungsprozesses aber nach außen geschlossen ist, vorge schaltet ist eine Zerkleinerungsvorrichtung 3, mit der das z. B. über Transportwagen 4 zugeführte Biomaterial zerkleinert wird, bevor es dem Vergärungsprozeß im Fermenter 1 unterworfen wird. Die Zerkleinerungsvorrichtung 3 kann aus jeder für diese Zwecke geeigneten angetriebenen Zerkleinerungsmaschine bestehen. Sie kann auch unmittelbar am Einlaß des Fermenters 1 angebaut sein.In the drawing, 1 denotes a fermenter, which consists of a reactor vessel closed during the fermentation process, which is fed via a feed 2 with the biological substances to be converted anaerobically, in particular organic waste from private household areas and / or municipal and / or industrial areas. The fermenter 1 , which can be opened for any cleaning and / or maintenance work, but is closed to the outside during the fermentation process, pre-switches a comminution device 3 with which the z. B. biomass supplied via trolley 4 is crushed before it is subjected to the fermentation process in the fermenter 1 . The shredding device 3 can consist of any driven shredding machine suitable for this purpose. You can also be grown directly at the inlet of the fermenter 1 .
In dem geschlossenen Fermenter 1 wird das in diesen eingebrachte Biomaterial auf anaerobem Wege unter bakterieller Einwirkung zersetzt bzw. vergoren, wobei sich im Kopfraum des Fermenters 1 das Biogas ansammelt, das hier über eine Ableitung 5 aus dem Fernenter 1 zur Nutzung abgezogen wird. Es besteht die Möglich keit, dem in den Fermenter 1 eingebrachten Biomaterial Bakterien zuzusetzen.In the closed fermenter 1 , the biomaterial introduced into it is decomposed or fermented in an anaerobic manner under the action of bacteria, the biogas accumulating in the head space of the fermenter 1 , which is drawn off here for use via a discharge line 5 from the remote ententer 1 . There is the possibility of adding bacteria to the biomaterial introduced into the fermenter 1 .
Im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das sich im Fermenter 1 bildende Biogas über die Ableitung 5 einem Gasmotor 6 zur Verbrennung zugeführt, der einen elektrischen Generator 7 zur Stromerzeugung antreibt. Der erzeugte Strom kann für ver schiedene Zwecke genutzt werden, auch für den Antrieb der elek trisch antreibbaren Bauteile der Recyclinganlage. Die Abwärme des Gasmotors 6 wird einem Wärmetauscher 8 zugeführt und hier zur Erwärmung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, z. B. Wasser, genutzt, das über eine Zuführung 9 dem Fermenter 1 zur Aufwärmung der in ihm befindlichen Biomasse genutzt wird, wo durch der anaerobe Vergärungsprozeß intensiviert wird.In the preferred exemplary embodiment shown, the biogas formed in the fermenter 1 is fed via the discharge line 5 to a gas engine 6 for combustion, which drives an electric generator 7 for generating electricity. The electricity generated can be used for various purposes, including for driving the electrically driven components of the recycling system. The waste heat of the gas engine 6 is fed to a heat exchanger 8 and here for heating a gaseous or liquid medium, for. B. water, which is used via a feed 9 to the fermenter 1 for heating the biomass located in it, where intensified by the anaerobic fermentation process.
Über eine Wasserzuführung 10 wird der im Fermenter 1 befindli chen Biomasse Wasser zugeführt, so daß diese für den Vergärungs prozeß eine fließfähige Konsistenz erhält.Via a water supply 10 , the biomass in the fermenter 1 is supplied with water, so that it receives a flowable consistency for the fermentation process.
Nach Beendigung des anaeroben Vergärungsprozesses und Beendigung der Biogasentwicklung wird der nicht weiter in Biogas umwandel bare Bio-Feststoff zusammen mit dem zugesetzten Wasser über eine Ableitung 11 aus dem Reaktorraum des Fermenters 1 z. B. in dessen Bodenbereich abgezogen und einer Vorrichtung 12 zur Wasserab scheidung zugeführt, in der das Wasser aus dem Wasser-Feststoff gemisch abgetrennt und über die Wasserzuführung 10 im Kreislauf in den Fermenter 1 zurückgeführt wird. Der von dem Wasser weit gehend befreite Bio-Feststoff bildet einen gut verwertbaren Kom post oder Dünger, der der Trennvorrichtung 12 entnommen und hier verladen oder eingesackt werden kann. After the anaerobic fermentation process has ended and the development of biogas has ended, the bio-solid which cannot be converted further into biogas, together with the added water, is led via a discharge line 11 from the reactor space of the fermenter 1 z. B. withdrawn in the bottom region and fed to a device 12 for water separation, in which the water is separated from the water-solid mixture and is recycled via the water supply 10 in the circuit into the fermenter 1 . The bio-solid largely freed from the water forms a readily usable com post or fertilizer which can be removed from the separating device 12 and loaded or bagged here.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Verbindung zwi schen dem Fermenter 1 und der Entwässerungsvorrichtung 12 ein zur Außenluft hin offener Behälter 13 angeordnet, in dem das aus dem Fermenter über die Ableitung 11 abgezogene Gemisch aus Bio- Feststoffmasse und Wasser eingeleitet wird, bevor es in die Vor richtung 12 zur Wasserabscheidung gelangt. In dem Behälter 13 wird das Gemisch einer aeroben Nachbehandlung unterworfen, zweckmäßig bei gleichzeitiger Luftzuführung 14. Bei diesem aero ben Behandlungsvorgang wird das aus dem Fermenter 1 abgezogene Produkt unter Wirkung des Luftsauerstoffs geruchsfrei einge stellt, so daß es über die den Behälter 13 mit der Wasserab scheidevorrichtung 12 verbindende Leitung 15 geruchsfrei in die Wasserabscheidungsvorrichtung 12 gelangt und nach Entwässerung als geruchsfreies Erzeugnis anfällt. Gegebenenfalls kann auf die aerobe Nachbehandlung des Biomaterials im Behälter 13 auch ver zichtet werden, wenn auf eine geruchsfreie Gewinnung des Pro dukts kein Wert gelegt wird.In the embodiment shown, a container 13 is arranged in the connection between the fermenter 1 and the dewatering device 12 , in which the mixture of bio-solid mass and water drawn off from the fermenter via the discharge line 11 is introduced before it enters Before the device 12 reaches water separation. The mixture in the container 13 is subjected to an aerobic aftertreatment, expediently with simultaneous air supply 14 . In this aero ben treatment process withdrawn from the fermenter 1 product is under the effect of atmospheric oxygen is odorless introduced so that it on the container 13 with the waterrepellent separating apparatus 12 connects line 15 odorless enters the water separation means 12 and is produced after dewatering as odorless product . If necessary, the aerobic post-treatment of the biomaterial in the container 13 can also be dispensed with if no value is placed on an odor-free extraction of the product.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren die Bio-Reststoffe od. dgl. unter Gewinnung von Biogas im geschlossenen Fermenter 1 einer anaeroben Behandlung unterworfen werden, wobei das dem Fermenter 1 zugeführte Wasser, wie be schrieben, im Kreislauf über die Wasserabscheidevorrichtung 12 gepumpt wird. Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich daher um einen geschlossenen Arbeitsprozeß, bei dem zusätzlich zu der aus dem Biogas gewonnenen Energie ein vor allem als Kom post oder Dünger verwendbares, gegebenenfalls auch geruchsfrei eingestelltes Bio-Feststoffprodukt erhalten werden kann. Mit be sonderem Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu verwendete Anlage zum Recycling von Bio-Reststoffen, insbesondere Bio-Reststoffen aus der kommunalen Sammlung von Biomüll einsetzen, obwohl es auch für die Herstellung oder das Recycling von Biostoffen anderer Herkunft, z. B. aus kommunalem oder industriellem Bereich einsetzbar ist. Es besteht auch die Möglichkeit, das aus dem Fermenter 1 abgezogene Biogas vor sei ner Nutzung einer Gasreinigungsvorrichtung zuzuführen, in der Bestandteile, welche die Lebensdauer oder die Funktion der z. B. für die Stromerzeugung erforderlichen Maschinen beeinträchtigen könnten, insbesondere im Biogas enthaltene Schwefelwasserstoffe u. dgl., aus dem Gas entfernt werden.From the foregoing, it follows that in the process according to the invention the organic residues or the like are subjected to an anaerobic treatment in the closed fermenter 1 to obtain biogas, the water supplied to the fermenter 1 , as described, being circulated via the water separating device 12 is pumped. The described method is therefore a closed working process in which, in addition to the energy obtained from the biogas, a product which can be used primarily as a post or fertilizer and which can optionally also be odorless can be obtained. With particular advantage, the method according to the invention and the plant used for this can be used to recycle bio-residues, in particular bio-residues from the municipal collection of organic waste, although it is also used for the production or recycling of bio-materials of other origin, e.g. B. from a municipal or industrial area. There is also the possibility of supplying the biogas withdrawn from the fermenter 1 before using a gas cleaning device, in which the life span or the function of the z. B. could affect necessary machines for power generation, especially contained in the biogas hydrogen sulfide u. Like., Are removed from the gas.
Das vorstehend beschriebene Verfahren läßt sich in verschiedener Hinsicht ändern, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es möglich, die aerobe Nachbehandlung des aus dem Fermenter 1 abgezogenen Produkts erst dann durchzuführen, wenn dieses zuvor in der Wasserabscheidevorrichtung 12 von dem mitgeführten Wasser befreit worden ist.The method described above can be changed in various ways without departing from the scope of the invention. For example, it is possible to carry out the aerobic aftertreatment of the product drawn off from the fermenter 1 only after it has been freed of the entrained water in the water separating device 12 beforehand.
Bei der für die Verfahrensdurchführung verwendeten Einrichtung kann der den geschlossenen Reaktorbehälter bildende Fermenter 1 mit Vorteil im Erdboden der Anlage angelegt werden, ebenso der Behälter 13, falls dieser vorgesehen wird. Auch besteht die Mög lichkeit, die verschiedenen Baueinheiten der Anlage, insbeson dere die Baueinheiten 1 und 12, gegebenenfalls zusammen mit der Baueinheit 13 zu einer geschlossenen Baueinheit zusammenzufas sen, wodurch längere Leitungsverbindungen 10, 11, 15 entfallen können.In the device used for carrying out the process, the fermenter 1 forming the closed reactor vessel can advantageously be placed in the ground of the plant, as can the vessel 13 , if this is provided. There is also the possibility of combining the various structural units of the system, in particular the structural units 1 and 12 , together with the structural unit 13 to form a closed structural unit, as a result of which longer line connections 10 , 11 , 15 can be omitted.
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