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Title:
METHOD AND FACILITY FOR THE PROCESSING OF ORGANIC WASTE, AND BIOGAS PLANT FOR USE IN SUCH A FACILITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/034851
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a facility for the processing of organic waste by a combination of fermentation and composting, the installation being characterized in that it includes a biogas plant (1) for the fermentation of organic waste of simple composition, the biogas plant being connected by a pipe line (2) to a tank (3) containing the fermentation substrate and the tank (3) being connected by a pipe line (4) to a clamp-type composting plant for waste of complex composition (5) and/or to an enclosed composting plant for any contaminated organic waste of complex composition and for waste from a composting reactor (6). The invention also concerns a method of processing waste in such a facility, and a biogas plant (1) for use in the facility.

Inventors:
RABE PETRA DR (DE)
JESSEN ROLF RUEDIGER (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/001149
Publication Date:
September 25, 1997
Filing Date:
March 06, 1997
Export Citation:
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Assignee:
BIOPHIL GMBH (DE)
MUELLER & JESSEN GMBH (DE)
JESSEN ROLF R (DE)
RABE PETRA (DE)
International Classes:
C05F1/02; C05F9/02; B09B3/00; C05F17/00; C05F17/02; C12M1/107; (IPC1-7): C05F17/00; C05F17/02
Domestic Patent References:
WO1993014047A11993-07-22
WO1995004153A11995-02-09
Foreign References:
DE4417248A11995-11-23
CH686042A51995-12-15
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Claims:
Patentansprüche
1. Anlage zur Verwertung von organischen Abfällen durch Kombination von Vergärung und Kompostierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Biogasanlage (1) zur Vergärung von strukturarmen organischen Abfällen beinhaltet, die über eine Rohrleitung (2) mit einem Tank für das Gärsubstrat (3) verbunden ist, und dieser Tank (3) mittels einer Rohrleitung (4) mit einer Mietenkompostierungsanlage zur Kompostierung von strukturreichen organischen Abfällen (5) und/oder einer geschlossenen Kompostie rungsanlage zur Kompostierung von gegebenenfalls verunreinigten strukturreichen organischen Abfällen und Abfällen aus der Biotonne (6) verbunden ist.
2. Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biogasanlage (1) ein Homogenisator (16) vorgeschaltet ist, der eingangsseitig mit den Zuführungen (8) und/oder (9) verbunden ist.
3. Anlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mietenkompostierungsanlage (5) ein Shredder (17) und/oder ein Extruder (19) vorgeschaltet ist, wobei der Shredder (17) eingangsseitig mit der Zuführung (10) verbunden ist und der Extruder (19) eingangsseitig mit den Zuführungen (10) und (11) verbunden ist.
4. Anlage gemäß einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossenen Kompostierungsanlage (6) ein Shredder (18) und/oder ein Extruder (20) und/oder ein Sieb (21) vorgeschaltet ist, wobei der Shredder (18) eingangsseitig mit den Zuführungen (13) und/oder (14) verbunden ist, der Extruder (20) eingangsseitig mit den Zuführungen (25) und/oder (27) verbunden ist und das Sieb (21) eingangsseitig mit der Zuführung (15) verbunden ist.
5. Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mietenkompostierungsanlage (5) mittels einer Abführung (22) und/oder die geschlossene Kompostierungsanlage (6) mittels einer Abführung (23) mit einer Mischanlage (24) verbunden sind.
6. Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (26) den Extruder (19) und die Mischanlage (24) verbindet.
7. Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Biogasanlage (1) direkt mit der Zuführung (7) verbunden ist, die Mietenkompostierungsanlage (5) direkt mit der Zuführung (12) und die geschlossene Kompostierungsanlage (6) direkt mit der Zuführung (28) .
8. Verfahren zur Verwertung von organischen Abfällen mittels eines kombinierten Kompostierungs und Vergärungsverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Anlage gemäß der Ansprüche 1 bis 6 strukturarme und flüssige organische Abfälle in einer Biogasanlage (1) vergoren werden, das verbleibende Gärsubstrat als Nährstoffquelle aus dem Tank (3) über die Rohrleitung (4a) einer Mietenkompostierungs¬ anlage (5) zugeführt wird, die zur Kompostierung von strukturreichen organischen Abfällen dient, und/oder über die Rohrleitung (4b) einer geschlossenen Kompostierungsanlage (6) zugeführt wird, die zur Kompostierung von gegebenenfalls verunreinigten strukturreichen organischen Abfällen und von Abfällen aus der Biotonne dient, und so ein vollständiger Abbau der organischen Abfälle zu Biogas, Flüssigdünger und Kompost erfolgt, wobei der Kompost anschließend gegebenenfalls über die Zuführungen (22) und (23) in eine Mischanlage (24) befördert und dort mit Zuschlagstoffen und gegebenenfalls über die Zuführung (26) mit geshreddertem und extrudiertem Holz aus dem Extruder (19) versetzt wird, so daß ein Pflanzsubstrat erhalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturarmen und flüssigen organischen Abfälle, die in der Biogasanlage (l) vergoren werden, Speisereste, Lebensmittelabfälle, Obst und Gemüseabfälle, Tierkörper, Fette, Abwässer, Klärschlämme und Abfälle aus Chemie, Pharmazie und Kosmetik sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturreichen organischen Abfälle, die in der Mietenkompostierungsanlage (5) oder in der geschlossenen Mietenkompostierungs¬ anlage (6) kompostiert werden, nichtverunreinigte Abfälle wie Holz, HolzSchnitzel, Pappe und Grünschnitt sind.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verunreinigten strukturreichen organischen Abfälle, die in der geschlossenen Kompostierungsanlage (6) kompostiert werden, Problemabfälle sind, wie verunreinigte Böden, verunreinigte Holzabfälle und geruchsbelastete Abfälle.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoffe in die Mischanlage (24) quellfähige organische Polymere und gegebenenfalls lehm oder tonhaltige Materialien gegeben werden.
13. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Biogasanlage (1) über die Zuführung (7) die strukturarmen und flüssigen organischen Abfälle aus Chemie, Pharmazie und Kosmetik sowie die Abwässer zugeführt werden sowie über die Zuführung (8) die Speisereste, Obst und Gemüseabfälle und Tierkörper und über die Zuführung (9) die, gegebenenfalls in der Anlage 9a entpackten, Lebensmittelabfälle eingespeist werden, wobei die Speisereste, Lebensmittelabfälle, Obst und Gemüseabfälle und Tierkörper vor dem Eintrag in die Biogasanlage (l) gegebenenfalls im Homogenisator (16) homogenisiert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mietenkompostierungsanlage (5) über die Zuführung (10) Holz, über die Zuführung (11) Pappe und über die Zuführung (12) Grünschnitt zugeführt werden, wobei das Holz vor dem Eintrag in die Mietenkompostierungsanlage (5) gegebenenfalls im Shredder (17) geshreddert und/oder im Extruder (19) extrudiert wird und auch die Pappe vor dem Eintrag in die Mietenkompostierungsanlage (5) gegebenenfalls im Extruder (19) extrudiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossenen Kompostierungsanlage (6) die strukturreichen Abfälle aus der Biotonne über die Zuführung (13), gegebenenfalls nach Sichtung, Sortierung und Trennung in der An¬ lage 13a, zugeführt werden, über die Zuführung (14) verunreinigtes Holz und über die Zufüh rung (15) die Problemabfälle einschließlich, der verunreinigten Böden eingespeist werden, wobei das verunreinigte Holz vor dem Eintrag in die geschlossene Kompostierungsanlage (6) gegebenenfalls im Shredder (18) geshreddert und/oder im Extruder (20) extrudiert wird und die Problemabfälle vor dem Eintrag in die ge¬ schlossene Kompostierung (6) durch ein Sieb (21) geleitet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossenen Kompostierungsanlage (6) nichtverunreinigte Abfälle zugeführt werden, wobei über die Zuführung (14) Holz, über die Zuführung (27) Pappe und über die Zuführung (28) Grünschnitt eingespeist wird, wobei das Holz vor dem Eintrag in die Anlage (6) gegebe nenfalls im Shredder (18) geshreddert und/oder im Extruder (20) extrudiert wird und auch die Pappe vor dem Eintrag in die Anlage (6) gege¬ benenfalls im Extruder (20) extrudiert wird.
17. Biogasanlage zur zweistufigen Vergärung von organischen Abfallstoffen mit einem Gehalt an organischer Trockensubstanz von maximal 25%, umfassend einen Hydrolysereaktor (1.7) zur Hy¬ drolyse und Vorversauerung des organischen Materials, an den sich nachfolgend mindestens ein, vorzugsweise zwei, Methanisierungsreak toren (1.11) zur thermophilen Vergärung des hydrolysierten und vorversäuerten Materials anschließt(en) , dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrolysereaktor (1.7) mittels Druck¬ luft belüftbar ist, daß sich an den Methanisierungsreaktor (l.ll) mindestens zwei parallel geschaltete Absetzbe hälter (1.13.1, 1.13.2) zur Aufkonzentrierung der entstehenden Biomasse im Prozeßwasser an¬ schließen, die alternierend betrieben werden und daß die Absetzbehälter (1.13.1, 1.13.2) über die Pumpe (1.14) und über die Rohrleitung (1.15) zur Prozeßwasserrückführung mit dem Hydrolysereaktor (1.7) und gegebenenfalls mit dem Methanisierungsreaktor (l.ll) verbunden sind.
Description:
Verfahren und Anlage zur Verwertung von organischen Abfällen und neue Biogasanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur gleichzeitigen Verwertung von strukturarmen und strukturreichen organischen Abfällen, mit der die verschiedensten Abfallchargen verarbeitet werden können und die flexibel an die anfallenden Abfallmengen und -arten anpaßbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein entsprechendes Verwertungsverfahren sowie eine neue Biogasanlage zur zweistufigen Vergärung von organischen Abfallstoffen, die entweder Bestandteil der obigen Anlage ist oder auch unabhängig von der oben genannten Anlage eingesetzt werden kann.

Organische Abfälle treten in unterschiedlicher Form und Zusammensetzung in Kommunen und der Industrie auf, die problemlos getrennt gesammelt werden können: organische Bestandteile aus der Hausmülltonne, Grünschnitt und andere Baumabfälle (Zweige aus Gartenbau, Parks und Straßenbepflanzung) - saubere Holzabfälle wie z. B. Schalhölzer vom Bau und Paletten aus dem Handel, durch Imprägniermittel (z. B. Teeröle und Formaldehyd) und Farben verunreinigte Holzabfälle aus dem Bauabriß, aber auch von alten Gleisanlagen,

durch Teeröle, Mineralölkohlenwasserstoffe oder andere organische Stoffe verunreinigte Böden, Speisereste, Lebensmittelabfälle und Gemüseabfälle aus Großküchen, Schlächtereien, Molkereien, Großmärkten sowie anderen lebensmittelherstellenden und -verarbeitenden Unternehmen oder der Landwirtschaft, Klärschlamm

Fette, organische Lösungsmittel und andere organische Reststoffe aus der Chemie, Pharmazie und Kosmetik, Tierkörper, die verwertet werden müssen.

Die Ablagerung von biologisch abbaubaren Abfällen auf Deponien führt zu Gefährdungen und Umweltbeeinträchtigungen und wird deshalb zunehmend durch Gesetze und Bestimmungen eingeschränkt bzw. unterbunden; deshalb werden sie zunehmend biologisch verwertet.

Die biologischen Verfahren weisen den Vorzug auf, daß sie den in der Natur ablaufenden Abbauprozessen sehr nahe kommen und damit auch die geringsten Veränderungen in der Stoffbilanz der Natur bewirken. Lignine und Humusstoffe bleiben erhalten. Die Produkte der biologischen Verfahren können in unterschiedlicher Form wieder dem Nahrungskreislauf zugeführt werden. Da biologische Verfahren eine geringere Abbaugeschwindigkeit als thermische Verfahren aufweisen, ist für ihre Realisierung ein größeres Lager- oder Reaktorvolumen erforderlich. Der technische Aufwand ist jedoch im allgemeinen wesentlich geringer, wodurch die Behandlungskosten deutlich unter denen thermischer Verfahren liegen.

Zur biologischen Abfallverwertung werden zwei biotechnologische Grundoperationen angewendet, die ihre spezifische Wirkung und ihr bevorzugtes Anwendungsgebiet haben: - Kompostierung

- anaerobe Biomethanisierung (Gärung) . Die Kompostierung bietet sich vor allem zur Umwandlung fester organischer Abfallstoffe in humushaltige Boden¬ verbesserer an. Mit ihr können vorwiegend strukturreiche, schwer abbaubare Stoffe wie Gras, Holz oder Baumschnitt abgebaut werden. Der Rotteprozeß verläuft sehr langsam. Bei ungenügender Belüftung oder zu hoher Feuchtigkeit kippt der Prozeß und die erwünschte Humusbildung unterbleibt. Es kommt zu Geruchsbelästigungen. Deshalb ist zur Kompostierung ein erheblicher Aufwand an Misch- bzw. Kompressionsenergie zur Belüftung erforderlich. Andererseits führt die Selbsterwärmung des Kompostes in der ersten Rottephase zu einer Hygienisierung der Abfälle. Es fällt eine große, kaum nutzbare Abwärmemenge an. Die Belüftung des Kompostes führt zu Masseverlusten, die insbesondere durch die Verdunstung des Wassers, aber auch durch die Umwandlung von organischer Substanz in C0 2 und Wasser verursacht werden.

Komposte werden zur Bodenverbesserung in der Landwirtschaft, im Gartenbau, zur Bodensanierung, Rekultivierung von Böden und Deponieabdeckung eingesetzt.

Der anaerobe Biogasprozeß (Gärung) ist besonders für strukturarme, leicht abbaubare, feuchte Abfälle geeignet. Mit ihm wird die insgesamt bestmögliche Verwertung organischer Substanz erreicht. Diese wird vorwiegend in Methan und nur zum geringeren Teil in

Kohlendioxid umgewandelt. So wird z.B. in DE-Al-44 46 661 ein Verfahren und eine Anlage zur anaeroben Aufbereitung von Lebensmittelabfällen beschrieben.

Mit dem Biogas steht ein dem Erdgas adäquater, wertvoller regenerativer Energieträger zur Verfügung, der sich zur Gewinnung von Elektroenergie in einem

Blockheizkraftwerk (BHKW) eignet.

Es sind auch Verfahren zur biologischen Abfallverwer¬ tung bekannt, die Kompostierung und Gärung kombinieren. In diesen Verfahren schließt sich die Kompostierung der Feststoffe an die Biogasgewinnung an (z. B. HGG-Verfah- ren, LINDE-KCA-Verfahren) oder die Kompostierung er- folgt als erste und dritte Stufe vor und nach der Bio¬ gasgewinnung (3A-Verfahren) (vgl. „Arbeitskreis für die Nutzbarmachung von Siedlungsabfällen e.V.", Heft 29, Oktober 1994, S. 61-77) . Diese Verfahren und Anlagen haben allerdings den Nach- teil, daß sie nicht an verschieden anfallende Abfall- mengen und unterschiedliche Abfallchargen anpaßbar sind, da Kompostierung und Biogasgewinnung nicht unab¬ hängig voneinander betrieben werden können und Reststoffe anfallen, die weiter zu behandeln oder zu entsorgen sind.

Ein weiterer Nachteil der bekannten zwei- oder dreistufigen Verfahren, die sowohl die Kompostierung als auch die anaerobe Behandlung beinhalten, besteht darin, daß bei ihnen jeweils ein Teil der Stoffe in der ersten Stufe eine nicht optimale Behandlung erfährt:

1. Besteht die erste Stufe aus einer anaeroben

Biomethanisierung, passieren die schwer abbaubaren, strukturreichen Bestandteile diese Stufe ohne einen wesentlichen Abbaueffekt; für sie wird zusätzlicher

Reaktorraum benötigt, wodurch die Behandlungskosten steigen. Andererseits verursachen sie zusätzlich Schwierigkeiten bei der Prozeßführung: Schwimmdecken- oder Sinkstoffbildung, Behinderung der vollständigen Durchmischung und homogener Verhältnisse hinsichtlich Temperatur und Konzentrationen im Anaerobreaktor. Damit werden aufwendigere Reaktorkonstruktionen, ein erhöhter Energieeinsatz und steigende Betriebskosten für aufwendige Reinigungszyklen notwendig.

2. Ist die erste Stufe eine Kompostierung (aerob) , werden wesentliche Teile der leichtabbaubaren, strukturarmen organischen Substanz in Kohlendioxid und Wasser abgebaut und gehen der anaeroben Bildung von Biogas verloren, wodurch die Effektivität der energetischen Nutzung verringert wird. Weiter besteht in einer streng aeroben ersten Stufe die Gefahr, daß die hier gegen Ende des Aerobprozesses bei zunehmendem Sauerstoffmangel gebildeten Fettsäuren eine ungünstige Zusammensetzung für die- Methanisierung aufweisen, z.B. einen zu hohen Anteil an Milchsäure oder Propionsäure, die die nachfolgende Methanisierung behindern und teilweise zu schwerwiegenden Störungen des Anaerobprozesses bis hin zu seinem völligen Erliegen führen. Die Folge sind erhebliche Geruchsprobleme und eine verminderte Biogasmenge und -qualität.

Weiterhin stellt in der ersten Stufe die Beimischung von für das jeweilige biologische Verfahren ungeeigneten Stoffen gewissermaßen eine „Verdünnung" bzw. „Verunreinigung" dar. Damit ist der Einsatz von intensiv arbeitenden Hochleistungs-Bioreaktoren in dieser Konfiguration in der ersten Stufe nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, eine Anlage zur Verwertung von organischen Abfällen bereitzustellen, mit der es möglich ist, unterschiedlich zu behandelnde Abfallchargen wie Speisereste, Lebensmittelabfälle und Gemüseabfälle, z.B. aus Großküchen, Schlächtereien, Molkereien, Landwirtschaftsbetrieben und lebensmittelerzeugenden Unternehmen, Fette, organische Lösungsmittel und andere organische Reststoffe aus der Chemie, Pharmazie und Kosmetik, zu verwertende Tierkörper, organische Bestandteile der Biotonne aus Haushalten, Grünschnitt und Baumabfälle, saubere und verunreinigte Holzabfälle sowie verunreinigte Böden zu Biogas, Kompost und Flüssigdünger optimal und effektiv in biologischen Hochleistungsreaktoren zu verarbeiten. Die Anlage soll flexibel an die Abfallmengen und AbfallChargen anpaßbar sein und gewünschtenfalls transportabel. Die eingesetzten Hochleistungs- Bioreaktoren sollen möglichst einfache Reaktorkonstruktionen aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Anlage gemäß der Ansprüche 1 - 7 gelöst, bei der der Abfallstrom für die Kompostierung und Biogasgewinnung parallel geführt wird, so daß Biogasgewinnung und Kompostierung kombiniert und auch unabhängig voneinander eingesetzt werden können, wodurch eine effektive energetische Nutzung und Verwertung der Abfälle gewährleistet ist. Voraussetzung für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Anlage und des dazugehörigen Verfahrens ist es, daß in der Biogasanlage 1 die Abfälle verwertet werden, die leicht verderblich und fast hundertprozentig abbaubar sind. Dadurch entsteht im Ergebnis mineralstoffhaltiges Wasser, das fast keine Feststoffe mehr enthält. Dieses Gärsubstrat wird im Tank 3 gesammelt.

Die Abfälle, die strukturreiche und damit schwer abbaubare Bestandteile enthalten, werden den Kompostierungsanlagen 5 und 6 zugeführt, die durch den Ablauf der Biogasanlage aus dem Tank 3 mit zusätzlichen Nährstoffen zur Kompostbeschleunigung versorgt werden.

Strukturreiche organische Abfälle, z.B. Pappe, Holz und Grünschnitt, die bei der Kompostierung keine Probleme bereiten, können nach einer entsprechenden Aufbereitung, wie gegebenenfalls Shreddern und Extrudieren, in einer gewöhnlichen Mietenkompostierungsanlage 5 problemlos zu Qualitätskompost verarbeitet werden. Je nach Stickstoffgehalt des zu kompostierenden Materials, der z.B. in Abhängigkeit vom Grünschnitt variieren kann, wird mehr oder weniger Gärreststoff aus dem Tank 3 als Nährstoffquelle und Kompostbeschleuniger über die Rohrleitungen 4 und 4a zugeführt.

Problematische Stoffe, wie verunreinigte Holzabfälle und Böden, geruchsbelastete Abfälle oder sehr schwer abbaubere Abfälle und strukturreiche Abfälle aus der Biotonne werden nach entsprechender Vorbehandlung wie gegebenenfalls Shreddern, Extrudieren in einem geschlossenen, belüfteten Kompostreaktor 6 gegebenenfalls unter Zusatz speziell gezüchteter schadstoffabbauender Mikroorganismen und von Gärreststoff aus dem Tank 3 in einem Verfahrensschritt gereinigt und kompostiert. Der aufwendigere Kompostreaktor 6 ist hier erforderlich, um die für den sicheren Abbau der Schadstoffe notwendigen Bedingungen wie Feuchtigkeit, Belüftung, optimale Temperatur im gesamten Material gleichmäßig zu erzeugen und eine gezielte biotechnologische Prozeßführung bei hohen Abbaugeschwindigkeiten zu sichern.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, den Kompostreaktor 6 zur Kompostierung von „sauberen" strukturreichen Abfällen zu nutzen, wenn z.B. die Anlage wegen Platzmangel wenig Fläche beanspruchen darf oder wegen Lärmbelästigung eingehaust werden muß. In diesem Fall wird der Kompostreaktor 6 über die Zuleitung 14 mit nichtverunreinigtem Holz versorgt, über die Zuleitung 27 mit Pappe und über die Zuleitung 28 mit Grünschnitt.

Leicht abbaubare Abfälle und Klärschlamm werden gegebenenfalls nach Homogenisierung in einem Homogenisator 16 in der Biogasanlage 1 vergoren. Die Biogasanlage kann ein- oder mehrstufig ausgebildet sein, also neben der Vergärung auch eine vorgeschaltete Hydrolyse beinhalten. Vorzugsweise beinhaltet die Biogasanlage mindestens einen üblichen Hydrolysereaktor und einen oder zwei Biogasreaktoren. Auch ein oder mehrere Hygienisierungsreaktoren oder Bioreaktoren oder thermische oder chemische Reaktoren, in denen spezielle Stoffe, wie z.B. Knochen, Haare oder Federn vorabgebaut werden, können dem Hydrolysereaktor vorgeschaltet sein. Als Biogasanlage kann eine im Stand der Technik bekannte Anlage eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird jedoch die Biogasanlage gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt, die weiter unten beschrieben wird.

Das entstehende Biogas kann in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) in Elektroenergie und thermische Energie umge¬ wandelt werden. Es kann aber auch direkt zur Verbren¬ nung in Heizungsanlagen oder zum Antrieb von Maschinen oder Fahrzeugen mit Gasmotor, auch nach einer entspre¬ chenden Gasreinigungsstufe, verwendet werden. Das mine- ralstoffhaltige Wasser aus dem Tank 3 wird entsprechend

dem Bedarf zum Teil den Kompostierungsanlagen 5 und/oder 6 zugeführt oder als Flüssigdünger in der Landwirtschaft oder im Gartenbau verwendet.

In Abbildung 1 ist eine erfindungsgemäß bevorzugte An¬ lage zur Verwertung von organischen Abfällen darge¬ stellt. Die einzelnen Anlagenteile, wie z.B. Homogeni¬ sator, Shredder und Extruder sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommerziell erhältlich.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Verwertung von organischen Abfällen mit der vorstehend beschriebenen Anlage gemäß den Verfahrensansprüchen 8 bis 16. Es wird deutlich, daß erfindungsgemäß nicht nur Biogas, Flüssigdünger und Qualitätskompost entstehen, sondern in einem an die Kompostierung angeschlossenen Verfahrensschritt auch ein Pflanzsubtrat hergestellt werden kann. Dazu wird der in den Kompostierungsanlagen 5 und/oder 6 erhaltene Kompost im Mischer 24 mit quell- fähigen organischen Polymeren und gegebenenfalls lehm- oder tonhaltigen Materialien zu einem fertigen Pflanz- substrat vermischt. Gegebenenfalls kann noch geshreddertes und extrudiertes Holz aus dem Extruder 19 zugefügt werden. Als Polymere werden vorzugsweise ver- netzte Acrylamid/ Acrylsäurpolymerisate zugefügt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Pflanzsubstrat so gemischt, daß es zu 30 bis 85 Vol.% aus cellulose- und/oder ligninhaltigen porösen Faser besteht, zu 3,5 bis 30 Vol.% aus Polymeren im vorge- quollenen Zustand, zu 12 bis 40 Vol.% aus Kompost und zu 3 bis 20 Vol.% aus Ton. Gegebenenfalls kann auch be¬ reits Dünger zugemischt werden. Dieses Substrat wird anschließend in der Landwirtschaft oder dem Gartenbau als wasserspeicherndes Substrat, insbesondere für Pflanzungen in wasserarmen Böden, verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine neue Bio¬ gasanlage gemäß Anspruch 17, mit der die Naßvergärung von Lebensmittelabfällen effizient und stabil durch¬ geführt werden kann. Mit dieser Anlage können außerdem nicht nur Lebensmittelabfälle, sondern jegliche struk¬ turarme Abfallstoffe mit einem Gehalt an organischer Trockensubstanz bis zu 25% vergoren werden, wozu auch Tierkörper gehören können.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß beim Vergärungsverfahren eine wesentliche Prozeßstabilität in der Hydrolyse- und Vorversäuerungsstufe erreicht wird, wenn der Hydrolysereaktor (1.7) kontinuierlich durch Druckluft über die Oberfläche des homogenisierten Materials oder über Vorrichtungen im Innern des Reak¬ tors belüftet wird, die erste Stufe der Vergärung also nicht anaerob, sondern semianaerob geführt wird. Die Belüftungsrate ist abhängig von den Fettsäurespektren, die wiederum vom Anteil der unterschiedlichen Substanzen in der Zuführung wie Fette, Zucker, Stärke, Proteine abhängig sind. Die Fettsäurespektren können in Vorversuchen für das jeweilige zuzuführende Material mit an sich üblichen Methoden bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anlage deshalb so gestaltet, daß der Hydrolysereaktor 1.7 mit einem Kompressor 1.8 verbunden ist.

Daneben wird durch den gezielten Lufteintrag die Austreibung des entstehenden Schwefelwasserstoffes gefördert, so daß das in der Anlage erzeugte Biogas einen Schwefelwasserstoff-Gehalt unter der Nachweisgrenze von 10 ppm aufweist. Gleichzeitig wird durch den gezielten Lufteintrag der bakterielle Abbau im Hydrolysereaktor befördert.

Die Effizienz der Hydrolysestufe kann daneben weiter erhöht werden, wenn die Hydrolyse nicht bei Umge¬ bungstemperatur (die Anlage steht in der Regel Sommers wie Winters im Freien), sondern bei mindestens 20°C und maximal 40°C, also unter mesophilen Bedingungen, durch¬ geführt wird. Zu diesem Zweck wird der Hydrolysereaktor 1.7 in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem üb¬ lichen Temperaturregler ausgestattet, der die Tempera¬ tur auf mindestens 20°C und maximal 40°C reguliert. Hierdurch kommt es zu einer größeren Betriebssicher¬ heit, da eine größere Anzahl von Mikroorganismen in diesem Temperaturbereich ihr Optimum hat.

Zur weiteren Verbesserung des beschriebenen Verfahrens im Hinblick auf schnelleren Durchsatz und Betrieb¬ sicherheit hat es sich als äußerst wirkungsvoll erwie¬ sen, sowohl bei einem als auch bei zwei Methanisie- rungsreaktoren mindestens zwei Absetzbehälter anzu¬ schließen, die alternierend arbeiten und eine minimale Ruhepause von mindestens 6 Stunden, besser 12 Stunden, gewährleisten. Dadurch wird die Aufkonzentrierung der' Biomasse im Prozeßwasser wesentlich beschleunigt.

Weiterhin hat sich gezeigt, daß es bezüglich Verfah- rensstabilität und -effektivität wesentlich ist, nicht die Biomasse, wie in DE 44 46 661 beschrieben, sondern Biomasse enthaltendes Prozeßwasser im Verhältnis zu der zugeführten Abfallmenge von vorzugsweise 2:1 bis 1:2 zum Animpfen in den Hydrolysereaktor 1.7 und gegebenen- falls in den Methanisierungsreaktor l.ll zurückzuführen (siehe Rohrleitungssystem 1.15). In den Methanisie¬ rungsreaktor 1.11 kann das Biomasse enthaltende Proze߬ wasser im Verhältnis von 1:5 bis 1:10 zu der Menge an hydrolysiertem Material, das den Hydrolysereaktor 1.7 verläßt, zurückgeführt werden. Damit entfällt die auf-

wendige Abtrennung der Biomasse, es wird jeweils ein¬ fach das mit Biomasse aufkonzentrierte Prozeßwasser zu¬ rückgeführt, das sich im jeweiligen Absetzbehälter nach mindestens 6 Stunden im unteren Teil angesammelt hat.

Erfindungsgemäß werden ca. 40 - 60% des Prozeßwassers zurückgeführt, wodurch einerseits das Animpfen und andererseits gleichzeitig eine Verdünnung des Materials im Hydrolysereaktor von ca. 2:1 bis 1:2 gewährleistet ist. Diese Verdünnung, die bei dem beschriebenen Verfahren ausgeschlossen wird, bringt einen wesentlichen Vorteil hinsichtlich Verfahrensstabilität.

Desweiteren wird eine vollständige Durchmischung der Reaktoren 1.7, 1.11.1 und 1.11.2 gewährleistet, wozu diese z.B. mit Rührwerken ausgerüstet sein können. Auch Umpumpen des Reaktorinhaltes oder Einblasen von Biogas sind möglich.

Zur Hygienisierung kann gewünschtenfalls, wenn es die gesetzlichen oder sonstige Vorschriften erfordern, dem Hydrolysereaktor 1.7 ein Hygienisierungstank 1.3 vorgeschaltet sein, in den aus dem Homogenisator 16 das zerkleinerte Material mittels Pumpe 1.2 eingeleitet und dann z.B. bei 70 bis 90°C eine halbe bis eine Stunde erhitzt wird. Auch andere, z.B. mit Ozon arbeitende Hygieniserungseinheiten, sind denkbar. Desweiteren kann ein aerob oder semianerob arbeitender Bioreaktor oder thermischer oder chemischer Reaktor zum Aufschluß schwer abbaubarer Bestandteile wie z.B. Knochen oder Federn vorgeschaltet sein.

Je nach zu vergärendem Material können die Einheiten

16, 1.3 und 1.5 vorhanden oder nicht vorhanden bzw. in anderer Reihenfolge angeordnet sein. Wenn z.B. Schleif-

schlämme vergoren werden sollen, kann sich eine Homoge¬ nisierung erübrigen, so daß die Homogeniserungseinheit 16 entfallen kann. Auch Speicher 1.5 und Hygienisator 1.3 sind nicht in jedem Fall notwendig. Für den Fall, daß sie notwendig sind, wird in einer bevozugten Vari¬ ante der Erfindung ein Speicher mit integriertem Homo¬ genisator verwendet. Hygienisierungstank 1.3 und Spei¬ cher 1.5 können gerührt sein oder nicht, je nach opti¬ maler Verfahrensgestaltung entsprechend dem Ausgangsma- terial.

Werden Materialien mit hohem mineralischen Gehalt vergoren, so müssen im Absetzbehälter 1.13 zunächst als erstes die Feststoffe abgetrennt und gegebenenfalls in einen anzuschließenden Feststoffbehälter überführt werden, erst danach kann das mit der Biomasse aufkonzentrierte Prozeßwasser in die Hydrolyse und Methanisierungεstufe zurückgeführt werden.

Mit der erfindungsgemäßen kontinuierlich arbeitenden Anlage ist es möglich, vollautomatisch, betriebssicher und effektiv jegliche Abfälle mit einem oTS-Gehalt von maximal 25% zu vergären. Es handelt sich um ein hygienisch geschlossenes System. Die organische Substanz wird zu 90% abgebaut. Das erzeugte Biogas ist von hoher Qualität und enthält 65 - 75%, vorzugsweise 70 - 75%, Methan.

Die Qualität des Biogases ermöglicht dem Betreiber der Anlage eine sinnvolle Nutzung. Möglich sind z.B. eine direkte thermische Verwertung, Strom- und Wärmeerzeugung über eine Kraft-Wärme-Kopplung oder die Einspeisung in das regionale Erdgasnetz.

Jede Funktionseinheit der Anlage (Speicher, Hydrolyse- reaktor, Bioreaktor) verfügt zu ihrer Steuerung über

ein Mikrocontrollermodul, das nach einem dynamisch an¬ paßbaren Programm die Prozeßparameter regelt.

Nachfolgend wird in Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biogasanlage l dargestellt. Alle Teile der technischen Anlage sowie die automatische Steuerung und das Rohrleitungssystem können als Modul ausgeführt sein, so daß die Verarbeitungskapazität durch weitere Module weiter gesteigert werden kann. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß alle Einheiten von gleicher Bauart und Baugröße sind. Auch die erfindungsgemäße Anlage läßt sich in einem transportablen Container unterbringen.

Bezugszeichenliste

Fig. 1

Biogasanlage 12 Zuführung

Zuführung Gärsubstrat 13 Zuführung

3 Tank für das 13a Trennungsanläge für Gärsubstrat Abfälle aus der Biotonne Zuführung

14 Zuführung a Zuführung

15 Zuführung b Zuführung

16 Homogenisator Mietenkompostierungsanlage zur Kompostierung von 17 Shredder strukturreichen organischen Abfällen 18 Shredder geschlossene Kompostie¬ 19 Extruder rungsanlage zur Kompo- stierung von gegebenenfalls 20 Extruder verunreinigten strukturreichen organischen 21 Sieb Abfällen

22 Zuführung Zuführung

23 Zuführung Zuführung

24 Mischanlage Zuführung

25 Zuführung a Entpackungsanlage für Lebensmittelabfälle 26 Zuführung 0 Zuführung 27 Zuführung 1 Zuführung 28 Zuführung

Fortsetzung der Bezugszeichenliste

Fiα. 2

16 Homogenisator

1.2 Pumpe

1.3 Hygienisierungsvorrichtung

1.4 Pumpe

1.5 Speicher oder Vorbehandlungsreaktor

1.6 Pumpe

1.7 Hydrolysereaktor

1.8 Kompressor

1.9 Abluftfilter

1.10 Pumpe

1.11.1 Methanisierungsreaktor

1.11.2 Methanisierungsreaktor l.12 Pumpe

1.13.1 Absetzbehälter

1.13.2 Absetzbehälter

1.14 Pumpe

1.15 Prozeßwasserrückführung

1.16 Gasspeicher

1.17 Gasfackel

1.18 Blockheizkraftwerk

2 Zuführung Gärsubstrat