NL8006567A - Werkwijze voor het anaeroob composteren van vast organisch afvalmateriaal. - Google Patents

Description

-1- H.0. 29687

Werkwijze voor het anaëroob composteren van vast organisch afvalmateriaal.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het anaëroob composteren van vast organisch afvalmateriaal van plantaardige en/of dierlijke herkomst.

Volgens de "Winkler Prins Technische Encyclopedie" (1), blz. 119 5 (1975) is een reeds lang toegepaste methode voor het composteren van derge lijk vast organisch afvalmateriaal, de aërobe compostering. Het composte-ringsproces bestaat daaruit, dat de gemakkelijk aantastbare organische verbindingen door microbiële werking onder aërobe omstandigheden worden afgebroken. De meest toegepaste wijze waarop het composteringsproces plaats 10 vindt, is de openluchtmethode, waarbij het afval op hopen wordt gezet. Deze hopen worden tijdens het proces bevochtigd en enkele malen ongezet met behulp van een laadschop of een grijperkraan.

Voor deze werkwijze is veel arbeid, tijd en ruimte nodig, hetgeen aanzienlijke kosten met zich meebrengt. Andere nadelen zijn, dat enerzijds 15 waardevol organisch materiaal bij de aërobe compostering voor een deel wordt omgezet in waardeloos koolstofdioxide en water en bovendien maatregelen genomen moeten worden om verontreiniging van het grondwater te voorkomen.

Volgens "H20" Tijdschrift voor watervoorziening en afvalwaterbehandeling (22) 531 (1977) kunnen laag viskeuze en weinig droge stof 20 bevattende waterrijke suspensies en oplossingen, van organische afval-materialen en anorganische zouten, anaëroob vergist worden. Daarbij wordt in een voortrap, in een open vijver, onder invloed van facultatief anaërobe bacteriën, onder niet strikt anaërobe omstandigheden, een deel van de aanwezige polysacchariden (onder andere cellulose) gehydroliseerd tot oplos-25 bare monomeren, die aansluitend in vetzuren worden omgezet. Vervolgens wordt in een reaktievat, onder anaërobe omstandigheden, uit de vetzuren methaan gevormd. Een dergelijke werkwijze kan niet toegepast worden voor de compostering van vast organisch afvalmateriaal.

Een verbetering van deze anaërobe vergisting van laag viskeuze, 30 weinig droge stof bevattende waterrijke suspensies en oplossingen kan volgens "H2O" (10), 296 (1977) bereikt worden door de voortrap in een tank onder anaërobe omstandigheden uit te voeren, maar ook dan is die werkwijze nog niet geschikt voor het composteren van vast organisch afvalmateriaal.

35 Bij deze 2 uitvoeringsvormen van de anaërobe vergisting van laag viskeuze, weinig droge stof bevattende waterrijke suspensies en oplossingen van organisch materiaal wordt een, bij voorkeur korrelvormig, 8006567 -2- bacterierijk slib van het effluent en het gas gescheiden.

Wanneer men in tegenstelling tot laag viskeuze, weinig droge stof bevattende waterrijke suspensies of oplossingen van organisch materiaal, uit vast organisch afvalmateriaal, zonder watertoevoeging in één trap 5 methaan wil vormen dan is de reactiesnelheid zeer gering. De oorzaak daarvan is dat snel een zo hoge zuurtegraad bereikt wordt dat het milieu zowel voor de zuurvormende als voor de methaanvormende microorganismen sterk groei-remmend werkt. Daardoor vindt geen verdergaande zuurvorming, noch methaan-vorming, doch wel stankontwikkeling (I^S, andere zwavelverbindingen en 10 NH^) plaats. (Zie dournal of the environmental engineering division, juni 1978, blz. 415-422).

Het verloop van het percentage opgeloste CZV en van de zuurvorming met de tijd bij een dergelijke omzetting wordt in fig. 1 grafisch aangegeven, waarbij de stippellijn het gehalte aan opgelost vetzuur-CZV aangeeft.

15 Uit deze fig..blijkt dat in zo'n geval reeds na 3 dagen voorver zuren uit een geënt mengsel van stro + bietenpulp + gedroogde koemest meer dan 25 % van de maximaal oplosbare CZV is opgelost. Het CZV bestaat dan voor 14 % uit vetzuur-CZV. Na 30 dagen blijkt dit te zijn toegenomen tot ongeveer 25 %. Methaangas wordt hierbij niet gevormd.

20 Er is getracht ook de anaërobe fermentering van vast organisch af valmateriaal volgens de bovenbeschreven methodes voor laag viskeuze, weinig droge stof bevattende suspensies of oplossingen van organisch materiaal, uit te voeren, door het droge materiaal eerst te malen, dan in water te suspenderen, en aansluitend anaëroob te laten vergisten. Het is 25 echter gebleken, dat het droge stof gehalte van een dergelijke suspensie niet hoger kan zijn dan ongeveer 5 gew.%.

Voorts wordt in de publicatie PB-258499 van het US Department of Commerce van augustus 1976, blz. 30 e.v., op blz. 36 een werkwijze beschreven waarbij voor het verkrijgen van een dispersie met 12 gew.% vaste 30 stof het effluent wordt gebruikt om uit het vaste afval de dispersie te maken.

Bezwaren van deze werkwijzen zijn, dat energie verbruikt moet worden om de vaste stof te malen, terwijl de aanwezigheid van veel zwevende stoffen in de suspensies de toepassing van zeer grote reaktievaten nodig 35 maakt.

Gevonden werd, dat de compostering van vaste organische afvalmate-rialen onder toepassing van een anaëroob composteringsproces zonder verbruik van energie voor het vermalen en de kosten voor het beluchten van de vaste materialen in gesloten reaktievaten kan worden uitgevoerd, door 8 006 5 6 7 ' * -3- het vaste organische afvalmateriaal in ten minste één reaktievat onder anaërobe omstandigheden af te breken, de daarbij gevormde in water oplosbare vetzuren met andere oplosbare organische an anorganische stoffen door uitspoelen met een waterrijke vloeistof verregaand te verwijderen en de 5 daarbij gevormde oplossing naar ten minste één hulpreaktor te leiden, waarin het organisch materiaal op op zichzelf bekende wijze onder anaërobe omstandigheden wordt omgezet in een mengsel van kooldioxide en methaan, en de gevormde compost uit het reaktievat af te voeren.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt door het uitspoelen met 10 water de concentratie aan remmende stoffen in het reaktievat verlaagd en de pH verlaging vermeden. Daardoor wordt voorkomen dat de groei van de microbiële flora door een te hoge concentratie aan remmende stoffen of te lage pH van het milieu, geremd wordt.

Hoewel het uitspoelen met vers toegevoerd water kan plaatsvinden, 15 verdient het toch de voorkeur het effluent van de hulpreaktor na omzetting van de daarin aanwezige opgeloste stoffen door recirculatie weer als uit-spoelvloeistof voor het reaktievat te gebruiken.

De opgemelde anaërobe fermentaties kunnen zowel in het mesofiele temperatuurbereik (5 tot 45°C) als in het thermofiele temperatuurbereik 20 (25 tot 70°C)worden uitgevoerd.

Als voorbeelden van te verwerken vast organisch materiaal worden genoemd huisvuil, stro en plantaardige afvallen.

Het is gebleken dat in geval men semi-stagnerend te werk gaat, dat wil zeggen dat de vloeistof van het reaktievat per etmaal éénmaal afgetapt 25 en ververst wordt, een CZV-oplossingskromme als bijvoorbeeld in fig. 2 is aangegeven, wordt verkregen. In dit geval bestaat de opgeloste CZV na 2 dagen voor ongeveer 30 ¾ uit vetzuur-CZV en na 7 dagen uit ongeveer 35 % vetzuur-CZV.

By een continue doorspoeling verkrygt man afhankeiyk van de door-30 stroomsnelheid een CZV-verloop in het effluent van het reaktievat met de tyd als in fig. 3 is aangegeven.

Daarby is effluent van de hulpreaktor als doorspoelmiddel voor het reaktievat toegepast.

Na 10 dagen biykt derhalve nog maar weinig CZV uit het reaktievat 35 opgelost te worden en uit de stippeliyn die het vetzuur-CZV gehalte aangeeft, biykt dat deze oplosbare CZV byna geheel uit vetzuren bestaat.

De methaanproduktie by een dergelijke omzetting in het mesofiele temperatuurbereik is in fig. 4 aangegeven. De volgetrokken lyn stelt de 8006567 * w * «ή··* gasvorming in het (vaste stof) reaktievat voor. De stippellen geeft de methaanvorming in de hulpreaktor aan.

Na 10 dagen is ongeveer 75 % van het fermenteerbare vaste organische materiaal afgebroken en als oplosmiddel afgevoerd. De resterende 25 % 5 van het fermenteerbare organische materiaal zijn pas na 30 dagen afgebroken.

8¾ de praktische uitvoering van de werkwijze is het doelmatig dat per hulpreaktor meer dan één reaktievat aanwezig is. Deze wijze van werken maakt het mogel(jk een gelijkmatig samengesteld influent aan de hulpreaktor toe te voeren, die daardoor optimaal werkt.

10 Om de afbraak van bepaalde materialen in het reaktievat te bevor deren kunnen hulpstoffen worden toegevoegd.

Zo kan ter bevordering van de hydrolyse van cellulose, cellulase en/of een cellulase vormende cultuur van microorganismen, zoals bacteriën en schimmels aan het af te breken, cellulose bevattende materiaal, worden 15 toegevoegd.

Andere hydrolyse bevorderende toevoegsels zijn diastase of amylase voor de afbraak van zetmeel, pectinase voor de hydrolyse van pectine en inulase voor de hydrolyse van inuline.

Het reaktievat kan als stankvrije opslag worden gebruikt. Indien 20 intermitterend afval in het reaktievat gebracht wordt, gaat dit niet stinken omdat het reaktievat geheel gesloten is terwijl het aanwezige en het zich nog vormende zuur een conserverende werking uitoefent.

Op elk gewenst moment kan het reaktievat dan in werking gesteld worden door met een waterrijke vloeistof uit te spoelen. Deze wijze van 25 gebruik van het reaktievat levert een belangrijk voordeel op ten opzichte van de bekende werkwezen, waarbij in de week-ends voorzieningen nodig zijn om het opgèslagen afval in een doelmatige volgorde te verwerken.

Het behoeft nauwelijks toelichting dat in een dergelijke combinatie van reaktievaten en hulpreaktoren de reaktievaten ladingsgewijze werken en 30 de hulpreaktoren continu werken. De hulpreaktor werkt in het systeem volgens de uitvinding efficiënter dan bij toepassing van een up-flow reaktievat voor suepensies, omdat het effluent uit het reaktievat, anders dan bij de bekende werkwijze voor laag viskeuze, weinig droge stof bevattende dispersies, geen zwevende delen van langzaam verteerbaar materiaal bevat. 35 Het compost materiaal uit het reaktievat heeft een zodanige C s N

verhouding dat het nagenoeg reukloos is en bevat de voedingszouten die in het vast, organisch uitgangsmateriaal aanwezig waren.

8 006 56 7 ·· * -5-

V00R8EELD

Huisvuil werd in een z.g, Flakt installatie ontdaan van grove delen, zoals hout, schoenen, autobanden e.d.

Verder werd een groot deel van de aanwezige metaalafvallen, papier 5 en plastic uit het huisvuil verwijderd.

Het aldus bewerkte huisvuil was een vochtige kruimelige massa die een zeef met openingen van 10 mm kwantitatief passeerde en bij analyse de volgende samenstelling bleek te bezitten: vocht 47.6 gew.% 10 ether extract 1,6 gew.% water extract 7,4 gew.% onoplosbaar eiwit 1,6 gew.% pectine 0,3 gew.% hemi-cellulose 1,9 gew.% 15 cellulose 7,1 gew.% lignine 4,2 gew.% gloeirest 28,1 gew.%

Totaal 99,8 gew.%

Uit deze samenstelling kan berekend worden dat 1 kg van dit huis-20 vuil een CZV-waarde van 359 g/kg geeft.

100 kg van het voorbewerkte huisvuil werd gemengd met 5 kg anaëroob uitgerot huisvuil met een vochtgehalte van 48 gew.%. Dit mengsel werd in een vaste stof reaktievat gebracht, dat voorzien was van een zeefbodem. Daarna werd water van 35°C aan het reaktievat toegevoerd tot de water-25 spiegel in het reaktievat 10 cm boven het niveau van het huisvuil kwam.

Het effluent werd onder de zeefbodem van het reaktievat verzameld in een tank met een inhoud van 50 liter. Dit effluent had de eerste dag een CZV-waarde van 32 g/liter, terwijl deze CZV-waarde in de volgende dagen een verloop had als in fig. 3 is aangegeven.

30 Uit de tank van 50 liter werd de vloeistof met een snelheid van 71 liter/dag onder in een hulpreaktor (methaan-reaktievat), met een inhoud van 200 liter, gepompt. Door de (dubbele) wand van de hulpreaktor te verwarmen werd de inhoud op 35°C gehouden.

Boven in de hulpreaktor was op gebruikelijke wijze een afscheider 35 aangebracht voor het scheiden van bacterie-slib, effluent (water) en biogas. Het afgescheiden bacterie-slib stroomde op de gebruikelijke wijze terug in de hulpreaktor. Het bio-gas werd door een leiding afgevoerd naar een gashouder. DoorCdat de hulpreaktor (methaan-reaktievat) voldoende 8006567 -6- hoog opgesteld was kon het effluent uit de hulpreaktor onder invloed van de zwaartekracht door een leiding naar het vaste stof reaktievat stromen (dus met een snelheid van 71 liter/dag).

Door de voeding van 71 liter effluent uit het vaste stof reaktievat 5 werd de eerste dag in de hulpreaktor bio-gas geproduceerd dat in totaal 825 liter methaan bevatte. In 10 dagen werd in de hulpreaktor bio-gas geproduceerd dat in totaal 6417 liter methaan bevatte. Deze methaanpro-duktie verliep naar de tqd zoals weergegeven in fig, 4. Ka 10 dagen werd het toevoeren van vloeistof aan de hulprekator gestopt.

10 3 dagen nadat met het rondpompen van de vloeistof begonnen werd, begon ook het vaste stof reaktievat bio-gas te produceren. De totaal gevormde hoeveelheid methaan verliep naar de tijd als aangegeven in fig. 4.

Na 30 dagen had het vaste stof reaktievat een hoeveelheid bio-gas geproduceerd die in totaal 2140 liter methaan bevatte.

15 Na deze 30 dagen was het huisvuil voldoende ver uitgerot om als compost gebruikt te kunnen worden. Er werden 77,8 kg compost verkregen met een vochtgehalte van 49,2 gew.% een gloeirest van 39 gew.% en een gehalte aan organische stof van 10,9 gew.%.

8006567

Claims (4)

1. Werkwijze voor het anaëroob composteren van vast organisch afvalmateriaal, van plantaardige en/of dierlijke herkomst, met het kenmerk, dat men het vaste organische afvalmateriaal in ten minste één reaktievat onder anaërobe omstandigheden afbreekt, de daarbij 5 gevormde, in water oplosbare vetzuren met andere oplosbare organische en anorganische stoffen, door uitspoelen met een waterrijke vloeistof verregaand verwijdert en de daarbij gevormde oplossing naar ten minste één hulpreaktor leidt, waarin men het organisch materiaal op op zichzelf bekende wijze onder anaërobe omstandigheden omzet in een mengsel van kool» 10 dioxide en methaan, en de gevormde compost uit het reaktievat afvoert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men per hulpreaktor meer dan één reaktievat toepast, welke met tussenpozen worden beladen en welke via afsluitbare leidingen met de hulpreaktoren zijn verbonden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat men effluent van ten minste één hulpreaktor gebruikt voor het doorspoelen van ten minste één eerste reaktievat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het uitspoelen achterwege laat zodra de methaanvorming in het 20 reaktievat zelfstandig kan plaatsvinden. 8006567