Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus einem nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt:

1 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Gesamtansicht,

2 einen Ausschnitt einer Vorrichtung mit einer vorgeschalteten Vorvergärungseinheit, die einen Vorreaktor und eine Ausscheidevorrichtung für Feststoffe umfaßt.

Die insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung, die verschiedene Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens umfaßt, dient zur Verarbeitung von Reststoffen, die biologisches Material enthalten. Diese Reststoffe 2 können beispielsweise flüssige Abfallstoffe, wie etwa Gülle, sein. Auch Abfallstoffe mit flüssigen Anteilen kommen in Frage, etwa Klärschlämme. Ebenso kann auch eine zunächst trockene Masse, etwa Pflanzenschnittmaterial oder Inhalte von Biotonnen, zugeführt werden. In einem ersten Verfahrensschritt werden die Reststoffe 2 einer Aufbereitungseinrichtung 3 zugeführt, wo eine Zerkleinerung von festen und/oder Faserbestandteilen der aufzubereitenden Stoffe durchgeführt wird. Gegebenenfalls wird in der Aufbereitungseinrichtung auch dem Stoffgemisch Flüssigkeit zugeführt, um insgesamt eine anaerobe Fermentierung in dem als Biogasreaktor wirkenden Fermenter 4, in den das Stoffgemisch nachfolgend eingeleitet wird, zu ermöglichen. Der Fermenter 4 steht – hier angedeutet durch die Pfeile 6 und 7 – in Austauschverbindung mit einer Feststofftrennanlage 5, beispielsweise einer mit Dekantierung und/oder Zentrifugalkraft arbeitenden Einrichtung, in der Feststoffpartikel aus dem Stoffgemisch weitgehend entfernt werden. Beispielsweise kommt als Feststofftrennanlage 5 eine Ultrafiltrationseinrichtung in Betracht. Auch andere Feststofftrennanlagen sind möglich.

Der Fermenter 4 ist zusätzlich mit einem Auslaß 8 für die abgesetzten Sedimente versehen sowie mit einer Gasabführungseinrichtung 9, mit der das angefallene Faulgas einer energetischen Verwertung zugeführt wird. Diese kann sowohl eine Beheizung der CO₂-Trennanlage 10 als auch eine Beheizung der Eindampfanlage 12 als auch eine Abgabe von elektrischer Energie oder Wärmeenergie 13 nach außen bewirken.

Nach Durchlaufen der Fermentierung und der Feststofftrennung geht das Stoffgemisch in die CO₂-Trennanlage 10 über, die beispielsweise aus einer oder mehreren Kolonnen bestehen kann. Darin wird das Stoffgemisch erwärmt, im Ausführungsbeispiel auf etwa 85°C bis 95°C, wobei zusätzlich der Raum in der CO₂-Trennanlage 10 einem Unterdruck ausgesetzt sein kann, um somit den Siedepunkt des Stoffgemisches zu erniedrigen. Somit ergibt sich ein verminderter Energiebedarf zur Verdampfung von in dem Stoffgemisch enthaltenen Kohlendioxid und Ammoniak. Das Stoffgemisch wird von oben in die Kolonne eingeleitet, wobei gleichzeitig von unten heißer Dampf aufsteigt. Dadurch wird das Stoffgemisch erhitzt, und ein großer Teil der in der Flüssigkeit gelösten Hydrogenkarbonationen (HCO₃ ^–) sowie ein großer Teil der gelösten Nitrationen (NH₄ ⁺) geht in die Gasphase über, wofür die folgenden Reaktionsgleichungen gelten: H⁺ + NCO₃ ^– ⟷ H₂CO₃ ⟷ H₂O + CO₂ NH₄ ⁺ ⟷ NH₃ + N⁺

Aufgrund der relativ niedrigen Temperatur wird mehr CO₂ als NH₃ aus dem Stoffgemisch gelöst. Im oberen Kopfteil der Kolonne(n) wird das aufsteigende Gasgemisch mit der Ausgangsflüssigkeit vermischt, woraus ein Wiederlösen von NH₃ und eines kleinen Teils des CO₂ resultiert. Auf diese Weise werden etwa 85% des CO₂-Gehalts aus der flüssigen Phase entfernt, wohingegen die stickstoffenthaltenden Teile fast vollständig in der flüssigen Phase verbleiben. Ausgangs der CO₂-Trennanlage 10 hat das Stoffgemisch einen Mineralstoffanteil von wertigen Prozent, typisch etwa 2%.

Der CO₂-Trennanlage 10 ist eine Einrichtung 11 zur pH-Justierung nachgeschaltet, bei der durch Zugabe von beispielweise Natronlauge oder Schwefelsäure der pH-Wert so eingestellt wird, daß in der nachfolgenden Eindampfungseinrichtung 12 ein Vergasen von NH₃ weitgehend vermieden wird und dieses zu einem Großteil in der flüssigen Phase zurückbleibt. Hierfür eignet sich beispielsweise ein pH-Wert von ungefähr 4.

Bei der nachfolgenden Eindampfung 12, die ebenfalls durch Energie der im Fermenter 4 entstehenden Biogase unterhalten wird, wird einerseits ein Teil des Stoffgemisches verdampft, um dieses nachfolgend als sogenanntes Brüdenkondensat entweder entsprechend dem Pfeil 14 unmittelbar in den Brauchwasservorfluter 15 zu überführen oder um zunächst eine Umkehrosmose in der Einrichtung 16 durchzuführen und anschließend das so gereinigte Wasser entsprechend dem Pfeil 17 in dem Vorfluter einzuleiten. Die Eindampfeinrichtung 12 wird ebenfalls bei vermindertem Druck als Niedertemperatureindampfung durchgeführt, wofür eine Temperatur von etwa 65°C bis 95°C ausreicht. Auch dieses ist energetisch günstig.

Der bei der Eindampfung verbleibende flüssige Bestandteil wird als flüssiger Pflanzendünger 18 aus der Eindampfungsanlage 12 herausgeleitet. Durch die Rückführung der stickstoffenthaltenden Anteile ist der Mineralanteil hinreichend hoch – typisch etwa 20% -, um unmittelbar einen handelsüblichen Pflanzendünger abfüllen zu können und somit ein verkaufsfähiges Produkt zu erhalten, das den gängigen gesetzlichen Normen genügt. Das Produkt kann daher wirtschaftlich lohnend eingesetzt werden. Im Unterschied zu bisherigem Verfahren, bei dem nur ein erneut zu entsorgendes Produkt entstand, ist damit die Wirtschaftlichkeit erheblich verbessert.

Dadurch, daß als Abwasser das eingedampfte Brüdenkondensat anfällt, das nur minimale Anteile von Mineralstoffen, etwa Phosphor, Kalium und Stickstoff, enthält, fällt zudem keine Entsorgungsproblematik für das Wasser an.

Durch das Eindampfen wird der Mineralstoffanteil in dem Stoffgemisch gesteigert, typischerweise in der genannten Größenordnung von etwa 2% vor der Eindampfanlage bis auf etwa 20% am Ausgang der Eindampfanlage 12. Somit findet eine Aufkonzentrierung statt, und die aufkonzentrierten, nicht flüchtigen Bestandteile der wässrigen Lösung, die die Eindampfung 12 in flüssiger Form verlassen, enthalten eine hinreichende Konzentration, um unmittelbar als Pflanzendünger verfügbar zu sein.

Die in 2 dargestellte Einrichtung zur Vorvergärung umfaßt einen Vorreaktor 19, von dem aus der Stoffstrom in die Aussprtierungseinrichtung 20 für Feststoffe geleitet wird und anschließend in den Fermenter 4 eingebracht wird. Der Vorreaktor 19 mit der Feststoffaussortiereinheit 20 ist somit im Schema nach 1 zwischen der Aufbereitung 3 und dem Fermenter 4 anzuordnen.

Damit können beliebige organische Reststoffe in die anaerobe Fermentierung geleitet werden.

In der Aufbereitung 3 werden die einlaufenden Stoffströme 2 einer mechanischen Vorbehandlung unterzogen und in den Vorreaktor 19 eingeleitet. Hier findet eine Vorvergärung statt, die entweder als Naßvergärung oder als Trockenvergärung ausgeführt wird. Bei der Naßvergärung beträgt der Feststoffanteil weniger als etwa 15%, so daß eine homogene Suspension entsteht, die gut pumpfähig ist und mit Flüssigkeitspumpen transportabel ist. Bei der Trockenvergärung liegt eine inhomogene oder homogene Suspension mit einem Feststoffanteil von bis zu etwa 30% vor, für deren Transport spezielle Fördereinrichtungen wie Feststoffpumpen oder Förderschnecken erforderlich sind.

Bei kontinuierlicher Beschickung des Vorreaktors 19 durch die Aufbereitung 3 wird der sogenannte Gärrest aus dem Vorreaktor 19 kontinuierlich entnommen und der Aussortierungseinrichtung 20 zugeführt. Diese umfaßt eine Abpreßeinrichtung, mit der grobe Bestandteile abgetrennt werden. Dieses können beispielsweise organische Bestandteile sein, die nur unter erheblichem Aufwand anaerob umgewandelt werden können, und um Störstoffe wie etwa Kunststoffe, die aus dem Stoffstrom entfernt werden müssen. Die aus der Abpreßeinrichtung herausgeführten Stoffe 23 können in der Regel als Kompost mit einem Feststoffgehalt von mehr als 25 % unmittelbar als handelsfähiges Gut verkauft werden.

Die in dem flüssigen Preßwasser verbleibenden organischen Stoffe werden dem Fermenter 4 zum weiteren anaeroben Abbau zugeführt. Hierbei wird durch die Abpreßeinrichtung sichergestellt, daß die weitergeleitefe Flüssigkeit nicht mehr als 8 % Feststoffanteil enthält. Um dies zu erreichen, findet eine Vorverdünnung derart statt, daß aus dem Fermenter 4 eine oder mehrere Rückleitungen 21 eine Rückführung in den Vorreaktor 19 und/oder in die Aussortierungseinrichtung 20 ermöglichen. Durch dieses Rückimpfen wird die Stabilität der Prozeßführung verbessert. Ca. 15 % bis 50 % von der in den Fermenter 4 eingeleiteten Stoffmenge werden über die Leitung 21 zum Vorreaktor 19 oder zur Auspreßeinrichtung geführt. Das im Vorreaktor 19 entstehende Gas wird mit dem im Fermenter 4 entstehenden Gas zusammengeführt, so daß beide 25 gemeinsam einer energetischen Verwertung zugeführt werden können.

Stark sedimentierende Stoffe (z. B. Glas, Metall, Sand usw.) werden als Sediment 24 dem Vorreaktor 19 entzogen.

Auch bei schwermetallhaltigen Ausgangstoffe (z. B. Klärschlamm) bietet die Vorvergärung den Vorteil, daß die Schwermetalle über den Kompost oder über Sedimente ausgeschieden werden und der weitere Aufbereitungsablauf nach der Feststofftrennanlage 5 unbelastete Stoffe enthält, die als handelsfähiger Dünger unmittelbar verkauft werden können, wie dies oben beschrieben wurde. Dieses ist dadurch verursacht, daß die Schwermetalle sich zum größten Teil an Feststoffen haftend anlagern und dadurch abgeführt werden können, während die für die Düngemittelherstellung wichtigen Mineralstoffe im Stoffstrom verbleiben und somit dem Verfahren weiter zur Verfügung stehen.