Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
1. ATF-Verfahren:
\nBisher wurden in der Bundesrepublik Deutschland die getrennt gesammelten organischen K\u00fcchen- und Gartenabf\u00e4lle in der Regel der Kompostierung zugef\u00fchrt. Als Alternative zur alleinigen Kompostierung k\u00f6nnen Verfahren zur anaeroben Fermentation in Kombination mit einer Nachkompostierung zur Behandlung von organischen Reststoffen eingesetzt werden. Es entsteht dabei speicherbare Energie in Form von Biogas, die f\u00fcr eine weitere Nutzung zur Verf\u00fcgung steht. Im Gegensatz dazu geht bei der ausschlie\u00dflichen Kompostierung die Energie als W\u00e4rme verloren. Es wurde eine Pilotanlage mit einem Reaktorvolumen von 100 m3 nach dem Verfahren der Anaeroben Trockenfermentation (ATF- Verfahren) erstellt. Ziel war die Erarbeitung von Bemessungsparametern zur Dimensionierung einer gro\u00dftechnischen Anlage.
\n2. HGG-Verfahren:
\nUmsetzung der Erkenntnisse aus dem Betrieb einer Versuchsanlage im Technikumsma\u00dfstab in den technischen Ma\u00dfstab.
\n–\tErlangung von Erkenntnissen zu Einflussfaktoren wie Prozesstemperatur, pH-Wert und Eingangsmaterial auf die Prozessstabilit\u00e4t.
\n–\tEntwicklung optimaler Prozessf\u00fchrungen mit maximaler Abbaurate und Biogasbildung.
\n–\tSicherstellung der seuchenhygienischen Unbedenklichkeit des Endproduktes. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im Rahmen des F&E-Projekts Hygienische Untersuchungen zum anaeroben Abbau aus getrennt gesammeltem Biom\u00fcll im HGG-Verfahren AZ 05897 (DBU), separat dargestellt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. ATF-Verfahren:
\nDie erste Phase des Projektes umfasste die Genehmigung, Planung, Konstruktion und den Bau der Anlagenteile. Zudem waren zahlreiche Probleme hinsichtlich des Arbeitsschutzes, des Explosionsschutzes und der Sicherheitstechnik zu l\u00f6sen. Mit der Inbetriebnahme der ATF-Anlage im August 1994 begann die zweite Projektphase. In den folgenden Monaten konnten aus Bioabf\u00e4llen Biogas und ein G\u00e4rr\u00fcck-stand, der sich ohne Probleme nachkompostieren lie\u00df, erzeugt werden. Es wurden erste Betriebserfahrungen gesammelt und in Kooperation mit den Firmen Haase Energietechnik und Saxlund verschiedene Ma\u00dfnahmen zur verfahrenstechnischen Optimierung der Anlage ergriffen.
\nIm Jahr 1995 war die ATF-Anlage 9 Monate durchgehend in Betrieb. W\u00e4hrend dieser Betriebsphase konnten Erkenntnisse \u00fcber Betriebsparameter gewonnen werden. Gleichzeitig wurden weitere Optimierungen an der Anlagentechnik vorgenommen. Anfang des Jahres 1996 ging die Anlage in den Dauerbetrieb \u00fcber und wurde unter verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht.
\n2. HGG-Verfahren:
\nZur Verg\u00e4rung von biogenorganischen Abf\u00e4llen hat die Holsteiner Gas-Gesellschaft mbH (jetzt HGC Hamburg Gas Consult GmbH) eine Pilotanlage zur diskontinuierlichen einstufigen anaeroben Fermentation bei hohen Feststoffgehalten im technischen Ma\u00dfstab errichtet und \u00fcber 2 Jahre betrieben. Dabei wurden 2 Fermenter (Module) jeweils zeitversetzt mit Material bef\u00fcllt, dieses behandelt und entleert. Als Eingangsmaterial wurde im wesentlichen Bioabfall aus getrennter kommunaler Sammlung eingesetzt. Die Pilotanlage hatte einen Durchsatz von bis zu 600 t\/a. Innerhalb des Berichtszeitraumes wurden 18 Versuchschargen in 6 Versuchsreihen durchgef\u00fchrt:
\n–\tProbebetriebsphase zur Beseitigung der wesentlichsten technischen M\u00e4ngel und Best\u00e4tigung der im Technikumsma\u00dfstab erzielten Ergebnisse.
\n–\tAerobe Vorbehandlung zur Aufheizung und Hygienisierung des Bioabfalls.
\n–\tAnimpfung des jeweils gerade in Betrieb genommenen Fermenters durch den schon in der stabilen Methanphase befindlichen.
\n–\tZerkleinerung des Eingangsmaterials.
\n–\tVariation des Eingangsmaterials (u. a. Gr\u00fcnschnitt, Obst- und Gem\u00fcseabf\u00e4lle).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
1. ATF-Verfahren:Beim an der Technischen Universit\u00e4t Hamburg-Harburg entwickelten Verfahren zur Anaeroben Trockenfermentation (ATF-Verfahren) handelt es sich um ein einstufiges Verg\u00e4rungsverfahren, das mit hohen Feststoffgehalten arbeitet und sich durch eine einfache und kosteng\u00fcnstige Systemtechnik auszeichnet. In dem Reaktor laufen die Prozesse der Hydrolyse, S\u00e4ure- und Methanbildung simultan ab. Auf die Zugabe von Wasser zu Beginn des Prozesses wird verzichtet, so dass die aufwendige k\u00fcnstliche Entw\u00e4s-serung des ausgefaulten Materials (Anaerobmaterial) entf\u00e4llt. Anstelle einer Durchmischung des Sub-strates im Fermenter wird nur das anfallende Prozesswasser rezirkuliert und auf diese Weise der Stoffaustausch gew\u00e4hrleistet.
\nDie ATF-Anlage in Hamburg-Bergedorf nahm am 16.08.1994 den Betrieb aufgenommen. Die aufgrund der ersten Betriebserfahrungen durchgef\u00fchrten Umbauma\u00dfnahmen (insbesondere Austragsaggregate, Prozesswasserkreislauf) f\u00fchrten zu einer deutlichen Optimierung des ATF-Prozesses, so dass ein reibungsloser Dauerbetrieb mit arbeitst\u00e4glicher Beschickung und Entnahme realisiert werden konnte. Das Inputmaterial stammte aus der getrennten Sammlung kommunaler Bioabf\u00e4lle. W\u00e4hrend der Betriebsphase 1995 konnte je Tonne zugef\u00fchrtem, feuchten Bioabfall bei ann\u00e4hernd station\u00e4ren Verh\u00e4ltnissen mit quasikontinuierlicher Beschickung und Entnahme und einer mittleren Aufenthaltszeit von 42 Tagen eine durchschnittliche Gasproduktionsrate von etwa 70 m3 mit einem Methangehalt von etwa 55 Vol.-% ermittelt werden. Mit dem ATF-Verfahren lie\u00dfen sich somit Gasproduktionsraten erzielen, die mit denen anderer Verfahren vergleichbar waren. Die Bioabf\u00e4lle hatten dabei einen mittleren Wassergehalt zwischen 55 und 60 %. Der Gehalt an organischer Trockensubstanz gemessen als Gl\u00fchverlust des Trockenr\u00fcckstandes schwankte zwischen 30 und 67 %. Aufgrund der Siedlungsstruktur enthielten die Bioabf\u00e4lle einen relativ hohen Anteil an Gartenabf\u00e4llen, was zu starken Schwankungen der Bioabfallzu-sammensetzung f\u00fchrte.
\nDurch die Optimierung der Austragsaggregate konnten in der Betriebsphase 1996 deutlich k\u00fcrzere Aufenthaltszeiten erreicht werden. Die mittlere Aufenthaltszeit lag 1996 bei 25 Tagen. Damit sank die Gasproduktion jedoch bezogen auf die Feuchtmasse an zugef\u00fchrtem Bioabfall auf 45 m\u00b3\/t FS. Bei Wassergehalten von 55 bis 60 Gew.-% ergibt dies bezogen auf die Trockenmasse eine Gr\u00f6\u00dfenordnung von etwa 100 m\u00b3\/t oTS, umgerechnet auf die organische Trockensubstanz liegen die Werte zwischen 220 und 250 m\u00b3\/toTS zugef\u00fchrt bei oTS-Gehalten um 45 %TS.
\nDas ausgefaulte Material konnte ohne Probleme direkt nachkompostiert werden. W\u00e4hrend der Nachkompostierung wurde durch eine ausreichende Selbsterhitzung eine sichere Hygienisierung des Materials erreicht. Der entstehende Kompost entsprach dem Rottegrad V und hielt die Anforderungen der Bundesg\u00fctegemeinschaft Kompost ein.
\nDie Vorteile des ATF-Verfahrens werden besonders anhand der niedrigen zu erwartenden Abfallbehandlungskosten bei einer gro\u00dftechnischen Anlage deutlich. F\u00fcr eine ATF-Anlage mit einem Jahresdurchsatz von 11.500 Mg je nach Anlagenausf\u00fchrung und Erl\u00f6ssituation werden die spezifischen Abfallbehandlungskosten auf 134.– bis 173,– DM pro Tonne angeliefertem Bioabfall gesch\u00e4tzt. Diese Zahlen belegen, dass das ATF-Verfahren gegen\u00fcber anderen am Markt befindlichen Verg\u00e4rungsverfahren konkurrenzf\u00e4hig ist.
\n2. HGG-Verfahren:
\nBeim diskontinuierlichen Betrieb einstufiger anaerober Verfahren ist eine Absenkung des pH-Wertes und somit eine Verz\u00f6gerung der stabilen Methanbildung ohne \u00e4u\u00dfere Eingriffe unvermeidlich. Im HGG-Verfahren wurde die Startphase durch eine kurze Vorbel\u00fcftung und eine anschlie\u00dfende Animpfung durch einen stabilen Fermenter hinsichtlich der Prozessstabilit\u00e4t wesentlich optimiert. Dieses \u00e4u\u00dferte sich durch eine fr\u00fchzeitige Initiierung der Methanbildung sowie durch eine Stabilisierung des pH-Wertes bei etwa pH = 7. Die Startphase konnte auf weniger als 3 Tage reduziert werden.
\nDie Vorbel\u00fcftung im Fermenter f\u00fchrte zu einem eigenst\u00e4ndigen Anstieg der Temperatur des Inputmaterials bis \u00fcber 65 \u00b0C, so dass bereits hier eine hygenisierende Temperatur vorlag und ein weiteres Aufheizen f\u00fcr den anschlie\u00dfenden termophilen Betrieb nicht mehr notwendig war.
\nDurch die Optimierung der Startphase konnte die Behandlungszeit soweit verk\u00fcrzt werden, dass bei einem anaeroben Betrieb von 21 Tagen zuz\u00fcglich einer Bel\u00fcftungszeit von insgesamt einer Woche eine Gesamtverweilzeit von 28 Tagen im Fermenter realisierbar war.
\nBei einer mittleren spezifischen Biogasbildung von ca. 60 kg\/t Input f\u00fcr alle beschriebenen Versuche konnte ein stabiler G\u00e4rrest erzeugt werden. Die h\u00f6chste spezifische Biogasbildung wurde mit mehr als 100 kg\/t Input erreicht. Der Methangehalt des Biogases lag bei ca. 60 Vol.-%.
\nDer Abbaugrad organischer Trockensubstanz betrug f\u00fcr Bioabfall bei optimierter Verfahrensweise im Mittel 35 Gew.-%. Der h\u00f6chste Wert von fast 50 Gew.-% bei einer anaeroben Verweilzeit von 42 Tagen schien f\u00fcr den eingesetzten Bioabfall nahezu die Grenze der anaeroben Abbaubarkeit darzustellen.
\nDer Prozesswassereinsatz f\u00fcr den anaeroben Betrieb betrug 5,5 m3\/Charge bzw. 0,3 m3\/t Input. F\u00fcr den eingesetzten Bioabfall ergab sich eine Prozesswasser\u00fcberschussmenge von 1,3 m3\/Charge bzw. 70 l\/t Input. Der kontinuierliche Wiedereinsatz des Prozesswassers war ohne Probleme m\u00f6glich. Eine Erh\u00f6hung der Ammoniumwerte und der Leitf\u00e4higkeit durch den Wiedereinsatz war nicht zu beobachten. Die Ammoniumwerte lagen zwischen 1400 bis 2500 mg\/l und die mittlere Leitf\u00e4higkeit des Prozesswassers betrug 20 bis 23 ms\/cm. Die Werte f\u00fcr gel\u00f6sten Kohlenstoff (DOC) im Prozesswasser wurden in der Regel von anf\u00e4nglich 7400 bis 14000 mg\/l auf einen Plateauwert von 4000 bis 5000 mg\/l zum Ende der Versuche reduziert.
\nDer im HGG-Verfahren erzeugte G\u00e4rrest erreichte in der Regel bereits den Rottegrad IV. Nach der anschlie\u00dfenden Mietenkompostierung betrug der Rottegrad immer V. Die notwendige Dauer der Kompostierung nach der anaeroben Fermentation betrug etwa 3 bis 6 Wochen. Die Anforderungen der Bundesg\u00fctegemeinschaft Kompost e. V. wurden bis auf Ausnahmen beim Wassergehalt erf\u00fcllt.
\nIm Anschluss an das Forschungsvorhaben wurden in der Versuchsanlage auch Restm\u00fcll und Rechengut aus Kl\u00e4ranlagen unter Anwendung des optimierten Verfahrens mit Erfolg behandelt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1. ATF-Verfahren:
\nDas Verfahren wird durch die Firma Haase Energietechnik vermarktet und wurde bei einschl\u00e4gigen Messen und Tagungen pr\u00e4sentiert. Beispielhaft seien genannt: DECHEMA\/TUHH Tagung in Hamburg 1994, 51. Informationsgespr\u00e4ch des ANS in Baden-Baden, 1995; Kasseler Abfallforum 1995, IFAT 1996
\n2. HGG-Verfahren:
\nAnzeigen in Fachzeitschriften.Pr\u00e4sentation auf Messen und Ausstellungen<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Vorhabens wurde die Betriebsweise und die Verfahrenstechnik der Anlage optimiert, so dass das Verfahren bis zur Marktreife entwickelt werden konnte. Die Betriebserfahrungen zeigen, dass mit der ATF-Anlage bei arbeitst\u00e4glicher Beschickung mit organischen Abf\u00e4llen und Entnahme von ausgefaultem Material ein stabiler Betrieb und somit Entsorgungssicherheit gew\u00e4hrleistet werden kann. Das Verfahren zeichnet sich durch einfache Handhabung und hohe Betriebssicherheit aus.
\nDas diskontinuierliche, einstufige HGG-Verfahren zur anaeroben Fermentation organischer Reststoffe konnte im Hinblick auf die gro\u00dftechnische Anwendung wesentlich optimiert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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