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Hygienisierung von
Küchenabfällen und
gleichgelagerten Produkten
Jörg Sattler, Dieter
Sattler, Armin Bergmann, Roger Kliche, Frank Becker
Eine Sonderstellung bei der
Erfassung von Bioabfällen nehmen die Speiseabfälle tierischer
Herkunft ein. Mengen von mehr als 10 kg/Tag müssen nach wie vor
in Tierkörperbeseitigungsanstalten verarbeitet werden.
Kompostierungsversuche zur Hygienisierung dieser Abfälle
verliefen im Technikumsmaßstab positiv.
Daraufhin baute man eine
vorhandene dynamische Kompostieranlage mit 5 m³ Nutzvolumen zu
einer Hygienisierungsanlage mit gleichem Grundprinzip um. Weitere
Informationen dazu erhalten Sie auf der IFAT, Halle B3, Stand
410, oder über die Kennziffer 424 (BioSal).
Die Technische Anleitung
Siedlungsabfall (TASi) basiert auf den Vorschriften des
Abfallgesetzes (AbfG) vom 27.08.1986 sowie dem
Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-AbfG) vom 27.09.1994
und bestimmt- unter Einschluss von Übergangsregelungen bis zum
Jahr 2005- dass in Deutschland alle organischen Abfälle
(Bioabfälle) nicht mehr auf Deponien verbracht, sondern ohne
unzulässige Beeinträchtigung der Umwelt unter Einhaltung des
Bundesseuchengesetzes zu verwerten sind.
Eine Sonderstellung bei der
Erfassung der Bioabfälle nehmen die Speiseabfälle tierischer
Herkunft ein. Sie stellen aufgrund einer möglichen Kontamination
mit human- und veterinärmedizinisch relevanten Seuchenerregern
eine potentielle Gefahr dar und müssen deshalb in
Tierkörperbeseitigungsanstalten (TKBA) verarbeitet werden. Für
geringe Mengen von Tierkörperteilen- und -erzeugnissen, wie sie
täglich in Ein- bis Vierpersonenhaushalten anfallen, wurde von
den Veterinärbehörden der Bundesrepublik Deutschland eine
Ausnahmeregelung beschlossen. Sie lässt eine Verarbeitung
außerhalb von Tierkörperbeseitigungsanstalten zu.
Küchenabfälle von mehr als 10
kg/Tag müssen jedoch weiterhin durch die TKBA verarbeitet
werden.
Die Abholung dieser aus zum Teil
weit entfernt liegenden Einrichtungen stellt häufig ein kaum zu
lösendes logistisches Problem für die TKBA dar. Es ergibt sich
eine regional teilweise sehr unterschiedliche Preisgestaltung
für die Verwertung von Bio- und Küchenabfällen. Dieser Zustand
erfordert im Interesse der Bürger annähernd einheitliche und
ökonomisch vertretbare Regelungen.
Verschiedene Einrichtungen sind
an die Firma BioSal Anlagenbau mit dem Wunsch herangetreten, eine
in der Größenordnung variable Anlage zur Hygienisierung von
Küchenabfällen oder gleichgelagerten Produkten zu erwerben.
Das Institut für Tierhygiene
und Öffentliches Veterinärwesen der Universität Leipzig
verfügt über langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der
Kompostierung und besitzt u.a. die technischen Vorraussetzungen
zur Überprüfung von Kompostier- und Biofiltertechniken.
Aus den vorstehend beschriebenen
Gründen haben sich die Autoren diese Beitrages entschlossen,
durch enge wissenschaftliche und technische Zusammenarbeit eine
Anlage zur Hygienisierung von Küchenabfällen sowie
gleichgelagerten Produkten zu entwickeln, die dem Bedarf
potentieller Kunden entspricht. Die alleinige Verwertung von
Küchenabfällen, wie sie der Titel diese Beitrages erwarten
lassen könnte, ist auf dem Weg der aeroben Behandlung der
Materialien jedoch nicht möglich. Erst ein bestimmtes Volumen
grobstrukturierter Bioabfälle ermöglicht eine Kompostierung.
Mit der neu entwickelten und
gefertigten Kompaktanlage zur Hygienisierung von Küchenabfällen
oder gleichgelagerten Produkten "BioSal-HYG" sollen
folgende Arbeitsziele erfüllt werden:
- Freiheit von pathogenen
Keimen im gesamten Kompost;
- Ermittlung eines
optimalen Temperatur-/Zeitverhältnisses zur Erreichung einer
wirksamen Hygienisierung;
- automatisierte
Nachweisführung über die Temperatur als Teilaspekt des
Hygienisierungsprozesses;
- optimale Energieausnutzung
durch innovative Prozessführung.
Für die Durchführung der
Versuche im Technikumsmaßstab wurde eine Pilotanlage mit zwei
dynamischen Reaktorkammern gebaut. Der Reaktor ist aus Edelstahl
gefertigt und mit witterungsbeständigem Isoliermaterial auf
EPDM-Basis isoliert. Um eine optimale Homogenisierung des
Inputmaterials zu erreichen, befindet sich in jeder Kammer eine
Hohlwelle, die mit speziellen dynamischen Elementen versehen ist.
Die Kraftumsetzung erfolgt durch Getriebe, deren Motoren zur
Drehzahlsteuerung Frequenzumformer besitzen.
Das Belüftungssystem der Anlage
besteht aus korrosionsgeschützten Niederdruck-Ventilatoren und
einem Edelstahl-Lufthandsystem für eine neuartig kombinierte
Freibord-/Inputbelüftung. Zur Abluftdesodorierung wird ein
"BioSal"-Biofilter mit integriertem Wärmetauscher für
die Zulufterwärmung eingesetzt. Dem Biofilter nachgeschaltet ist
ein UV-Gerät, das eine Keimminderung der Abluft bewirkt. Die
Temperaturmessung, die für die Prozessnachweisführung von
entscheidender Bedeutung ist, erfolgt über automatisch
arbeitende fahrbare Temperaturfühler.
In der Versuchsphase sind fünf
Temperaturmessfühler je Reaktorkammer einbezogen.
Die Steuerung des neuartigen
Belüftungssystems und der dynamischen Antriebseinheiten wird
über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
vollautomatisch betrieben. Die Eingabe von Prozessparametern
sowie von Soll- und Grenzwerten kann über eine mit Display
versehene Bedieneinheit der SPS variabel ausgeführt werden. Die
Registrierung prozessrelevanten Daten ist über einen papierlosen
Schreiber mit Farbdisplay und Diskettenlaufwerk realisiert.
Optional kann an die Steuereinheit ein Prozessleitsystem bzw. ein
Modul zur Datenfernübertragung angeschlossen werden.
Die Sammlung der Speiseabfälle
erfolgt in Einrichtungen mit Zentralküchen verschiedener Größe
durch 120-l-Abfallbehälter im sog. Austauschprinzip. Von den
Abfallbehältern gelangen die Speiseabfälle unter Zumischung von
Strukturmaterial direkt in den Reaktor des
"BioSal-HYG".
Nach Ablauf der Hygienisierung
erfolgt der Austrag des Kompostmaterials über eine Klappe, die
sich an der Reaktorstirnseite befindet. Die Abfallbehälter
werden nach jeder Entleerung gereinigt und desinfiziert. Das
anfallende Waschwasser wird durch ein kombiniertes Verfahren mit
UV-Reaktor und Oxidationsstufe behandelt.
Basierend auf den ersten
positiven Ergebnissen der Entwicklungsarbeiten mit der
Technikumsanlage wurde eine vorhandene dynamische
Kompostieranlage mit 5 m³ Nutzvolumen mit gleichem Grundprinzip
als Hygienisierungsanlage umgebaut und der Versuchsbetrieb
vorbereitet. Die mit dieser Anlage geplanten Versuche sollen vor
allem Erkenntnisse zur Maßstabsübertragung für die
Fertigungsvorbereitung größerer Anlagen erbringen.
Die Ziele der mikrobiologischen
Untersuchungen während der Entwicklungsphase liegen im Nachweis
der sicheren Hygienisierung der eingebrachten Küchenabfälle
oder gleichgelagerten Produkten während des Kompostierprozesses.
Um diese zu erreichen, werden umfangreiche Messungen
rottespezifischer Parameter (Temperatur, Sauerstoffzehrung,
Trockensubstanzgehalt, ph-Wert, etc.) durchgeführt. Die
Auswertung dieser Daten ist die Grundlage für eine optimale
Steuerung der Rotte.
Über die im Rahmen der
Bioabfallverordnung geforderten Untersuchungen zur Hygienisierung
von Bioabfällen- durch Einbringen von Salmonella Senftenberg
775 W auf Baumwollläppchen in typische Rottezonen- hinaus, wird
die rein thermische Hygienisierung überprüft. Dazu werden
geschlossene Keimträger (verschraubbare Polypropylenampullen,
Inhalt 4 ml) mit einer Keimsuspension von Salmonella
Senftenberg 775 W in Nährbouillon I eingebracht. Auf diese
Weise ist das Absterben der Salmonellen nur noch von der
erreichten Temperatur und deren Einwirkzeit abhängig. Aus dem
Vergleich der Wiederauffindungsraten von Salmonella
Senftenberg auf den Baumwollläpchen und in den Ampullen
lassen sich dann Rückschlüsse auf den Einfluss von nicht
thermischen Faktoren auf die Hygienisierung ziehen und
zusätzlich die Temperatur und Einwirkzeit ermitteln, bei der
eine Hygienisierung sicher erreicht wird.
Um den Vorgang der Kompostierung
aus Sicht der wechselnden Keimspektren näher zu untersuchen,
werden jeweils Gesamtkeimzahlbestimmungen und -differenzierungen
des Ausgangsmaterials (Küchenabfall-Strukturgemisch) während
der Intensivrotte und des Endprodukts Kompost durchgeführt.
Besonderes Interesse gilt dabei human- und veterinärmedizinisch
relevanten Keimen. Die Identifizierung der Keimen erfolgt nach
einer Voranreicherung auf Grundlage der unterschiedlichen
Stoffwechselleistungen. Zusätzlich erfolgt eine Differenzierung
mit dem "MIS"-System
(Mikroorganismen-Identifikations-System). Dieses basiert auf der
gaschromatographischen Erfassung der keimspezifischen
Fettsäuremuster.
Einen weiteren wesentlichen Teil
der Untersuchungen bildet die chemische Analytik der Abluft der
Anlage im Hinblick auf die Geruchsemission und -zusammensetzung.
Mit Hilfe einer Kopplung Gaschromatograph-Massenspektrometer
werden die Geruchsemissionen vor und nach der Passage des in die
Anlage integrierten Biofilters differenziert und die
Hauptkomponenten qualitativ und quantitativ bestimmt. Anhand der
anfallenden Messergebnisse kann dann der Wirkungsgrad der
Biofilteranlage ermittelt und durch geeignete Modifikationen
verbessert bzw. die Anlage ausreichend dimensioniert werden.
Zusammenfassung
Die an der Entwicklung
beteiligten Institutionen verfolgen das Ziel, eine
Kompostieranlage zu entwickeln, die den Kaufinteressenten ein
hygienisiertes Endprodukt bei vertretbarer Geruchsemission
zusichert.
Bereits mit Beginn der Versuchs-
und Laborarbeiten wurden die zuständigen örtlichen Behörden
einbezogen, wie u.a. das Regierungspräsidium Leipzig, Referat
Tierhygiene, und das Landratsamt Muldentalkreis, vertreten durch
das Umweltamt und das Lebensmittelüberwachungs- und
Veterinäramt. Von diesen Behörden wurde eine laufende
Projektbegleitung zugesagt, verbunden mit der Erwartung positiver
Ergebnisse zur Lösung der Hygienisierungsproblematik.
Nach einer erfolgreichen
Beendigung des Projekts und dem Erhalt der erforderlichen
behördlichen Genehmigungen ist geplant, den
"BioSal-HYG" in den Anlagegrößen (Nutzvolumina) 0,5-1
m³, 5 m³, 20 m³ und 100 m³ zu fertigen.
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