Untersuchungen zur Verbesserung der biochemischen Umsatzrate lignocellulosehaltiger organischer Abfälle:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Ges. zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V.
2000
|
| Schriftenreihe: | Abfall, Recycling, Altlasten
20 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000 |
| Beschreibung: | XVIII, 225, 28 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3932590643 |
Internformat
MARC
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zur Verbesserung der biochemischen Umsatzrate lignocellulosehaltiger organischer Abf�
Autor: Radke, Dirk
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 ElNLEmiNG......................................................................................1
2 Naturwissenschaftliche und verfahrenstechnische
Grundlagen...................................................................................6
2.1 Biochemische Grundlagen..............................................................................6
2.1.1 Zusammensetzung und Aufbau ugnocellulosehaltiger
Verbindungen..........................................................................................6
2.1.1.1 hemiceu-ulose...................................................................................8
2.1.1.2 Cellulose........................................................................................10
2.1.1.3 ÜGNIN...............................................................................................16
2.1.1.4 Pektin..............................................................................................19
2.1.2 Biochemisches und physikalisches Verhalten einzelner
Stoffkomponenten bei erhöhtem Druck und erhöhter
Temperatur...........................................................................................20
2.1.2.1 Thermische Auswirkungen auf die Kohlenstoffhydrate.............20
2.1.2.2 Physikalische Auswirkungen auf die pflanzliche Zelle...............21
2.1.2.3 Einflub der Sattdampfbehandlung auf die spezischen
Eigenschaften von Bioabfall.........................................................25
ZA.ZA Biochemisches Verhalten thermisch freigesetzter
ügninbausteine im anaeroben mlueu..............................................27
2.2 Methoden zur Steigerung der Hydrolysierbarkeit und der
biochemischen Umsatzrate von ügnocellulose..........................................41
2.2.1 Chemische Methoden............................................................................43
2.2.1.1 oxidationsmittel, lösungsmittel und quellmittel.......................43
2.2.1.2 SÄURE...............................................................................................45
2.2.1.3 Lauge...............................................................................................47
2.2.1.4 Einsatz von Ammonium und Ammoniumsulfit...................................49
2.2.1.5 Deugnifizierung der Einsatzstoffe...............................................50
2.2.2 Physikalische Verfahren.....................................................................52
2.2.2.1 Temperaturbehandlung.................................................................52
2.2.2.2 Druckbehandlung...........................................................................53
2.2.2.3 Dampfbehandlung...........................................................................53
2.2.2.4 Sattdampfbehandlung mit Zuschlagstoffen................................56
2.2.2.5 Elektronenbestrahlung................................................................58
2.2.2.6 Zerkleinerung und Mahlen............................................................59
Inhaltsverzeichnis
2.2.2.7 Ultraschall....................................................................................60
2.2.3 Biologische Verfahren........................................................................61
2.2.3.1 Einsatz von Mikroorganismen für den Ligninabsau......................61
2.2.3.2 Einsatz von Enzymen......................................................................64
2.2.4 Technischer Einsatz von thermischen, physikalischen und
biologischen Verfahren für den Aufschlub von Klärschlämmen......65
i Entwicklung mathematischer Modelle zur stofflichen,
energetischen und wirtschaftuchen bilanzierung...................70
3.1 Modell des Stoffaufschlub und des biologischen Stoffumsatzes............70
3.1.1 Veranlassung und Grundlagen...........................................................70
3.1.2 Modell zur Bilanzierung der Veränderung der biochemischen
Verfügbarkeit infolge eines Stoffaufschlusses...............................72
3.1.3 Modellzur Bilanzierung des stationären anaeroben
biologischen Stoffumsatzes................................................................74
3.2 Bestimmung der stoffspezifischen und aufschlubspezifischen
Basisparameter.............................................................................................80
3.2.1 Parameterauswahl...............................................................................80
3.2.2 Dynamische Simulation der Batch-Abbauversuche.............................83
3.3 Bilanzierung von Vergärungsanlagen........................................................86
3.3.1 Verfahrenstechnische Integrationsmöglichkeiten für einen
Stoffaufschlub....................................................................................86
3.3.1.1 Einstufige Verfahren.....................................................................87
3.3.1.2 Zweistufige Verfahren..................................................................88
3.3.1.3 Dreistufige Verfahren...................................................................89
3.3.2 Stoff-und Energiebilanz einer Vergärungsanlage...........................90
3.3.3 Betriebswirtschaftliche Grundlagen zur Ermittlung der
Wirtschaftlichkeit von Vergärungsanlagen.....................................96
3.3.4 SenSITIVITÄTSANALYSE ZUR BEURTEILUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT
von Vergärungsanlagen....................................................................103
Experimentelle Untersuchungen zur biochemischen
Verfügbarkeit organischer Abfälle.......................................111
4.1 Versuchs- und Laboranlagen zum Stoffaufschlub und Methoden zur
Bestimmung des biochemischen Potentials................................................111
4.1.1 Versuchsanlage zum Stoffaufschlub...............................................111
-u-
Inhaltsverzeichnis
4.1.1.1 Prozebbeschreibung....................................................................111
4.1.1.2 Kondensatanfall während der Sattdampfbehandlung..............115
4.1.2 Ermittlung der biochemischen Verfügbarkeit..................................116
4.1.2.1 Die Labobanlage zur Durchführung der Abbauversuche..........116
4.1.2.2 Auswertung des Abbauversuchs über die Oxidationszahl........117
4.2 Untersuchungen mit Bioabfall...................................................................121
4.2.1 Stoffcharakteristik...........................................................................121
4.2.1.1 Mengenpotential und Zusammensetzung....................................121
4.2.1.2 Probenherstellung......................................................................123
4.2.1.3 Stoffanalyse der Proben............................................................127
4.2.2 Faserfraktion der Rohpulpe.............................................................130
4.2.2.1 lösuchkeitsveränderung............................................................130
4.2.2.2 Veränderung der biochemischen Verfügbarkeit........................133
4.2.3 Frischsuspension................................................................................137
4.2.3.1 lösuchkeitsveränoerung............................................................137
4.2.3.2 Veränderung der biochemischen Verfügbarkeit........................139
4.2.4 Faserfraktion der Frischsuspension................................................142
4.2.4.1 lösuchkeitsveränderung............................................................142
4.2.4.2 Veränderung der biochemischen Verfügbarkeit........................144
4.2.5 Gärrückstand.....................................................................................147
4.2.5.1 lösuchkeitsveränderung............................................................147
4.2.5.2 Veränderung oer biochemischen Verfügbarke(t........................148
4.2.6 Gärrückstand (chemikauenbehandelt)..............................................152
4.2.6.1 lösuchkeitsveränderung............................................................152
4.2.6.2 Veränderung der biochemischen Verfügbarkeit........................154
4.2.7 Zusammenfassung der Versuchsergebnisse.....................................157
4.2.8 Wirtschaftlichkeit der Bioabfallvergärung mit und ohne
Stoffaufschlub..................................................................................160
4.3 Untersuchungen mit Theber.......................................................................170
4.3.1 Zusammensetzung und Mengenpotentiale.........................................170
4.3.2 lösuchkeitsveränderung..................................................................175
4.3.3 Veränderung der biochemischen Verfügbarkeit..............................176
4.3.4 Wirtschaftlichkeit der Trebervergärung mit und ohne
Stoffaufschlub..................................................................................180
4.4 Untersuchungen mit Trester.....................................................................188
4.4.1 Zusammensetzung und Mengenpotential...........................................188
-III-
Inhaltsverzeichnis
4.4.2 lösuchkeitsveränderung..................................................................193
4.4.3 Veränderung der biochemischen Verfügbarkeit..............................194
4.4.4 Wirtschaftlichkeit der Trestervergärung mit und ohne
Stoffaufschlub..................................................................................197
5 Zusammenfassung und Ausblick...............................................205
6 Literaturverzeichnis................................................................213
7 Anhang.......................................................................................224
-IV-
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2-1: Die Kohlenstoffhydratfraktionen in organischen
Substanzen [Müller, B.A., 1984].................................................8
Abbildung 2-2: Die wichtigsten Bausteine und Hauptketten der
Hemicellulose..............................................................................9
Abbildung 2-3: Darstellung der 1 ,4-b-glykosidischen Bindung von ß-D-
GLUCOSE [KÜRSCHNER, K., 1966]..................................................11
Abbildung 2-4: DuRCHSCHNrmjCHER Polymerisattonsgrad von Cellulose
in verschiedenen Substanzen [Kürschner, K., 1966]................11
Abbildung 2-5: Darstellung des Elementarkörpers der Cellulose A =
0,82 NM; C = 1,03 nm; B = 0,78 nm; b = 84O23 [KÜRSCHNER,
K., 1966]......................................................................................12
Abbildung 2-6: Makro und Mikrofibrille der pflanzlichen Zellwand mit
kristallinen und amorphen (parakristalunen) bereichen
der Cellulose [Bruchmann, E. E., 1982]...................................13
Abbildung 2-7: Schematicher Querschnitt einer Pflanzenzelle
[Kürschner, K., 1966].................................................................14
Abbildung 2-8: Chemische Verbindungen in der Pflanzenzeu-E und ihre
mengenmäßige verteilung..........................................................15
Abbildung 2-9: Hauptbausteine des ügnins [Schlegel, H.G., 1992J..................17
Abbildung 2-10: Ausschnitt aus der Struktur des Fichtenholz-Ljgnins
[Schlegel, H.G, 1992, 454].........................................................18
Abbildung 2-11: Rasterelektronische Aufnahmen (*1000) eines
unbehandelten (links) und sattdampfbehandelten
Gärrückstandes.........................................................................26
Abbildung 2-12: Versuchsanlage und angewandtes Analyseschema.................28
Abbildung 2-13: Gaschromatogramme defi Alkane der Druckrltrate der
unbehandelten und mit sattdampf behanoelten bloabfälle.....31
Abbildung 2-14: Gaschromatogramme der Druckfiltrate der
Gärschlämme aus den einzelnen Vergärungsreaktoren.........32
-V-
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2-15: Gaschromatogramme der HeteroFraktionen in den
Druckfiltraten der unbehandelten und
sattdampfbehandelten bioabfälle; signalbezeichnung
siehe Tabelle 2-5........................................................................35
Abbildung 2-16: Gaschromatogramme der HeteroFraktionen in den
Druckfiltraten der Gärschlämme............................................36
Abbildung 2-17: Repräsentative Ligninstruktur nach Healy Young
[1979]...........................................................................................39
Abbildung 2-18: Schritte beim anaeroben Abbau von Ligninmonomeren am
Beispiel der Ferularsäure.........................................................40
Abbildung 3-1: Schematische Zusammensetzung des Stoffstromes vor
und nach einem stoffaufschlub (se, sel kennzahlen zum
stoffaufschlu8).........................................................................72
Abbildung 3-2: Stoffflub während der biologischen Hydrolyse und
Methanisierung..........................................................................76
Abbildung 3-3: Methodik zur Ermittlung der Basisparameter für die
Auslegung von Vergärungsanlagen.........................................82
Abbildung 3-4: Verfahrenstechnsiche Konfiguratinen für eine
vehgärungsanlage mit und ohne sattdampfaufschluß............87
Abbildung 3-5: Energie- und Stoffströme am Beispiel einer dreistufigen
Vergärungsanlage mit integriertem Stoffaufschlub
durch Sattdampf........................................................................91
Abbildung 3-6: Einsatzmöguchkeit eines Wärmetauschers (WT) im
konventionellen prozeß unter annahme sinnvoller
Temperaturverhältnisse..........................................................92
Abbildung 3-7: Einsatz von Wärmetauschern im modifizierten Prozeb mit
einem Sattdampfaufschlub unter Annahme sinnvoller
Temperaturverhältnisse...........................................................95
Abbildung 3-8: Auswirkung einer Veränderung relevanter
elnflubgröben auf die wirtschaftlichkeit von
Vergärungsanlagen (K:=Kosten)............................................107
Abbildung 3-9: Einflub der Preissteigerung Stromkosten auf die
spezifischen Behandlungskosten von Vergärungsanlagen
aufgrund der erlössteigerung (bezugsjahr 1997;
Auslegungszeitraum: 25 Jahre)..............................................108
-VI-
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 3-10: Auswirkung einer Veränderung stoffucher
Einflubgröben auf die spezifischen Behandlungskosten
(Parameter siehe Tabelle 3-8).................................................108
Abbildung 3-11: Auswirkung einer Zunahme der biochemischen
Verfügbarkeit auf die spezifischen Behandlungskosten.......109
Abbildung 4-1: Versuchsanlage zur Sattdampfbehandlung..........................111
Abbildung 4-2: Druckreaktor (Autoklav) mit Kondensator...........................112
Abbildung 4-3: Verfahrensfuebbild der Sattdampfbehandlung inklusive
der Dampferzeugung...............................................................113
Abbildung 4-4: Schematische Darstellung des Druckreaktors....................114
Abbildung 4-5: Spezifische Kondensatmengen [kg Dampf/ kg TB] in
Abhängigkeit des Trockenrückstandes des Inputs JlmlT =
15°C).........................................................................................115
Abbildung 4-6: Schema der Laborversuchsanlage zur Bestimmung der
anaeroben biochemischen Verfügbarkeit...............................116
Abbildung 4-7: Zusammenhang zwischen dem CSB/TOC-Verhältnis und
der Oxidationszahl des Kohlenstoffs [Spies, P; 1986]..........118
Abbildung 4-8: Zusammenhang des anaeroben Stoffumsatzes, der
Oxidationszahl des Kohlenstoffs und der zu erwartenden
Biogaszusammensetzung (für z.B.: tvtoc=0,5)..........................120
Abbildung 4-9: Beispiel einer Zusammensetzung kommunaler Bioabfälle
(mit Wassergehalt) nach Stoffklassen [Frick, B.R.; 1992]...121
Abbildung 4-10: Einflus des Ugnin-Cellulose-Verhältnisses auf das
Hydrolysepotential [Pfirter, A. etal., 1989]........................123
Abbildung 4-11: Prozebschema der Bioabfallvergarungsanlage für die
Substratherstellung..............................................................124
Abbildung 4-12: Stoffbilanzen für die anaerobe biologische Verwertung
der eingesetzten bloabfallcharge in der bta-
Technikumsanlage (München Garching).................................126
Abbildung 4-13: Veränderung der gelösten Antble der Taserfrakdon
der Rohpulpe durch bne Sattdampfbehandlung in
Abhängigkeit der PROZEBBEDtNGUNGEN....................................131
-VII-
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 4-14: Spezifische Biogasproduktionskurven der unbehandelten
und der sattdampfbehandelten taserfraktion der
Rohpulpe .................................................................................133
Abbildung 4-15: Produziertes Biogas in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen der Sattdampfbehandlung
( Faserfraktion der Rohpulpe )..............................................136
Abbildung 4-16: Veränderung der gelösten Anteile der
Frischsuspension durch eine Sattdampfbehandlung in
Abhängigkeit der Prozebbedingungen....................................138
Abbildung 4-17: Spezifische Biogasproduktionskurven der unbehandelten
und der sattdampfbehandelten frischsuspension ..............140
Abbildung 4-18: Produziertes Biogas in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen der Sattdampfbehandlung
( Frischsuspension )................................................................142
Abbildung 4-19: Veränderung der gelösten Anteile der faserhaltigen
Frischsuspension durch eine Sattdampfbehandlung in
Abhängigkeit der Prozebbedingungen....................................143
Abbildung 4-20: Spezifische Biogasproduktionskurven der unbehandelten
und der sattdampfbehandelten faserfraktion der
Frischsuspension ....................................................................145
Abbildung 4-21: Produziertes Biogas in Abhängigkeit der
proze6bedingungen der sattdampfbehandlung
(Taserfraktion der Frischsuspension ).................................146
Abbildung 4-22: Veränderung der gelösten Anteile des Gärrückstandes
(Hydrolysereststoff) durch eine Sattdampfbehandlung
in Abhängigkeit der Prozebbedingungen 148
Abbildung 4-23: Spezifische Biogasproduktionskurven des unbehandelten
und des sattdampfbehandelten gärrückstandes ................149
Abbildung 4-24: Produziertes Biogas in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen der Sattdampfbehandlung
(Gärrückstand)........................................................................151
Abbildung 4-25: Lösuchkeitsverhalten des unbehandelten und des
sattdampfbehandelten gärrückstandes
(chemikauenbehandelt)............................................................154
- VIII -
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 4-26: Spezifische Biogasproduktionskurven des unbehandelten
und sattdampfbehandelten gärrückstandes
(chemikauenbehandelt) ...........................................................155
Abbildung 4-27: Produziertes Biogas in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen der Sattdampfbehandlung
(gärrückstand, chemikalien behandelt)..................................156
Abbildung 4-28: Verteilung leichtflüchtiger Säuren (FOS) auf Kondensat
UND RETENTAT VOR UND NACH EINER SATTDAMPFBEHANDLUNG
(20 BAR/15 MIN)..........................................................................158
Abbildung 4-29: Organische Säuren im Kondensat der
sattdampfbehandelten substrate..........................................159
Abbildung 4-30: Verfahrensschemas für eine Vergärungsanlage mit
integriertem stoffaufschlub..................................................160
Abbildung 4-31: Kosten der Sattdampfvorbehandlung für Bioabfälle in
Abhängigkeit des Trockenrückstands im
Anmaischaggregat (Trockenrückstand des
BlOABFALUNPUTS: 35%)..............................................................162
Abbildung 4-32: Spezifische Behandlungskosten und Erlöse von einer
einstufigen vergärungsanlage in abhängigkeit der
DuncHFLuazEiT im Anaerobreaktor und des gewählten
Anlagensystems für Bioabfall (Durchsatz 20.000 t/a
Bioabfall; SE Sattdampfbehandlung).....................................163
Abbildung 4-33: Spezifische Behandlungskosten von Bioabfall in
Abhängigkeit der Anlagenkapazität und dem Anlagentyp......166
Abbildung 4-34: Investttionsanteile einer Vergärungsanlage mit und ohne
vorherigem stoffaufschlub der bloabfälle...........................167
Abbildung 4-35: Spezifische Behandlungskosten in Abhängigkeit der
aufschlubleistung (se.sel) (anlagentyp: einstufig;
externer sattdampfbezug; 20.000 t/a bloabfall)...................168
Abbildung 4-36: Veränderung der gelösten Anteile des Trebers durch
eine Sattdampfbehandlung in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen..................................................................176
Abbildung 4-37: Spezifische Biogasproduktionskurven des unbehandelten
uno des sattdampfbehandelten trebers................................177
-IX-
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 4-38: Produziertes Biogas in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen der Sattdampfbehandlung (Treber)......178
Abbildung 4-39: Spezifische Kosten der Sattdampfbehandlung von Treber
(TR 25%) in Abhängigkeit des eingestellten
Wassergehaltes......................................................................181
Abbildung 4-40: Spezifische Behandlungskosten (negative Werte
entsprechen erlösen) in abhängigkeit der durchflu8zeit
einer einstufigen vergärungsanlage und des anlagentyps
(Durchsatz: 20.000 t/a) SE: Sattdampfbehandlung; Fw
Fernwärme; A Anmaischen.......................................................182
Abbildung 4-41: Spezifische Behandlungskosten für Treber in
Abhängigkeit der Anlagenkapazität verschiedener
Anlagentypen...........................................................................185
Abbildung 4-42: Investitionsanteile einer Bioabfallbehandlungsanlage mit
und ohne sattdampfaufschlub................................................186
Abbildung 4-43: Spezifische Behandlungskosten in Abhängigkeit der
aufschlubleistung (se, sel) der sattdampfbehandlung
(Anlagentyp: SE-Fw; Durchsatz: 20.000 t/a).........................187
Abbildung 4-44: Gelösten Anteile des Tresters vor und nach einer
Sattdampfbehandlung in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen..................................................................194
Abbildung 4-45: Spezifische Biogasproduktionskurven des unbehandelten
und des sattdampfbehandelten Tresters...............................195
Abbildung 4-46: Produzierte Biogas in Abhängigkeit der
Prozebbedingungen der Sattdampfbehandlung (Trester) .... 196
Abbildung 4-47: Spezifische Kosten der Sattdampfbehandlung für
Trester in Abhängigkeit des Wassergehaltes und des
Durchsatzes.............................................................................199
Abbildung 4-48: Spezifische Erlöse, Investitionen und Behandlungskosten
einer einstufigen vergärungsanlage von trester in
Abhängigkeit der Durchfluszeit und des Anlagentyps
(Durchsatz 20.000 t/a Trester, SE Sattdampfbehandlung,
Fw Fernwärme, a Anmaischen)................................................200
Abbildung 4-49: Spezifische Behandlungskosten für Trester in
Abhängigkeit der Anlagenkapazität und des Anlagentyps
(einstufig).................................................................................202
-X-
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 4-50: Investitionsanteile einer Biogasanlage für Trester mit
und ohne stoffaufschlub........................................................203
Abbildung 4-51: Spezifische Kosten in Abhängigkeit der
aufschlubleistung (se.sel) der sattdampfbehandlung
(Anlagentyp: SE-Fw; 20.000 t/a Trester)...............................204
-XI-
Tabellenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1 -1: organische Reststoffe (nach LAGA) für eine biologische
Verwertung [Statistische Bundesamt: Abfallbeseitigung
im produzierenden gewerbe und in krankenhäusern; 1993]......3
Tabelle 2-1: Vorkommen und Eigenschaften der wichtigsten
Naturstoffe [Georgi-Jänsch, etal.: 1988 in Grüneklee,
C.E. etal.].....................................................................................7
Tabelle 2-2: Bei der ügninisolierung anfallende Ligninahten und ihre
Merkmale....................................................................................17
Tabelle 2-3: Spezifische Oberfläche der Frischsuspension von
Bioabfall vor und nach der Sattdampfbehandlung.................27
Tabelle 2-4: Alkane, Aromaten und Heteros in den Extrakten der In-
und Outputströme einer einstufigen anaeroben
biologischen Stabilisierung......................................................29
Tabelle 2-5: Identifizierte Substanzen in den Heterofraktionen der
Druckfiltrate der Gärschlämme und der Druckfiltrate
der Bioabfälle............................................................................34
Tabelle 2-6: Mengenanteile der identifizierten Substanzen in den
heteroextrakten der druckfiltrate der
sattdampfbehandelten Bioabfälle............................................37
Tabelle 2-7: Zusammenfassende Darstellung der identifizierten
Substanzen in den untersuchten Stoffströmen......................38
Tabelle 2-8: Übersicht ausgewählter Verfahren für die
Vorbehandlung ugnocellulosehaltiger Substanzen
(Feststoffe) [MatsE. k, 1987 ergänzt]....................................42
Tabelle 2-9: Oxidationsmittel für Cellulose [Kürschner, K., 1966;
Fan, L. T. etal. 1982].................................................................43
Tabelle 2-10: Lösungsmittel und Quellmittel für Cellulose........................44
Tabelle 2-11: Zeitliche Entwicklung von Verfahren der sauren
Druckerhitzung für die Cellulosehydrolyse
[zusammengestelltausReitterF.-J. etal.; 1982]....................46
-XII-
Tabellenverzeichnis
Tabelle 2-12: Entwicklung der verfahren zur Erhöhung der
Verdaubarkeit von ugnocellulosehaltigen Substraten
durch die Verwendung von gasförmigem oder wäbrigem
Ammoniak.....................................................................................50
Tabelle 2-13: Möglichkeiten zur Deugnifizierung organischer
Reststoffe [zusammengestellt aus Fan, LT. etal. 1982]........51
Tabelle 2-14: Merkmale von Dampf-Druck-Verfahren in Kombination mit
Extraktionsverfahren (SE: Steam Explosion).........................57
Tabelle 2-15: Holzangreifende Mikroorganismen..........................................62
Tabelle 2-16: Bekannte Schlammaufschlubverfahren...................................66
Tabelle 3-1: Unterteilung eines Stoffstromes in verwertbare und
nicht verwertbare kohlenstoff- und
Nichtkohlenstoffanteile ........................................................71
Tabelle 3-2: Konstanten zur Leistungsbeschreibung der Biozönose
für die Feststoffhydrolyse und die Methanproduktion [in
Anlehnung an Pavlostathis etal; 1991]..................................79
Tabelle 3-3: Basisparameter und zugehörige Bestimmungsmethoden
vor und nach einem stoffaufschlub..........................................81
Tabelle 3-4: Temperaturverhältnisse beim Einsatz von
Wärmetauschern (WT)..............................................................94
Tabelle 3-5: Konstanten zur Berechnung der Energiebilanz einer
Vergärungsanlage.....................................................................96
Tabelle 3-6: Eingangsgrösen der Wirtschaftuchkeitsberechnung,
PLANUNGS-, NUTZUNGSZEtTRÄUME UND PREISTEIGERUNGSRATEN
(nach Beckereit 1988; ergänzt)...............................................100
Tabelle 3-7: Angenommene Anlagenausstattung für die Kostenanalyse
von Vergärungsanlagen..........................................................102
Tabelle 3-8: Prozebspezifische Ausgangsdaten zur Festlegung des
System-punktes für die SENsmvrrÄTSANALYSE und
Gegenüberstellung der simulierten Daten mit Daten aus
der Praxis [Gessleh, etal.; 1995]...........................................105
Tabelle 4-1: Ermittelte Varianzen für verschiedene Abbaugrade der
Ffbschsuspension nach einem anaeroben Stoffumsatz..........117
-XBt-
Tabellenverzeichnis
Tabelle 4-2: Zusammensetzung von Bioabfall nach organischen
Stoffgruppen [Bidungmaier (1983); in Grüneklee et al.].......122
Tabelle 4-3: Analyseergebnisse der aus verschiedenen
prozeß abschnitten entnommenen substratphoben...............127
Tabelle 4-4: Sattdampfverbrauch, pH-Wert und Feststoffgehalt der
unbehandel-ten und der sattdampfbehandelten
faserhaltigen Rohpulpe ........................................................130
Tabelle 4-5: Stoffdaten der unbehandelten und der
sattdampfbehandelten faserfraktion der rohpulpe ..........132
Tabelle 4-6: Einflub der Sattdampfbehandlung auf die biochemische
Verfügbarkeit der Taserfraktion der Rohpulpe .................134
Tabelle 4-7: Biochemische Parameter der unbehandelten und der
sattdampfbehandelten faserfraktion der rohpulpe ..........135
Tabelle 4-8: Stoffdaten der unbehandelten und der
sattdampfbehandelten Frischsuspension ............................139
Tabelle 4-9: Biochemische Parameter der unbehandelten und der
sattdampfbehandelten frischsupension ..............................141
Tabelle 4-10: Biochemische Parameter der unbehandelten und der
sattdampfbehandelten faserfraktion der
frischsupension ......................................................................146
Tabelle 4-11: Einflub der Sattdampfbehandlung auf die biochemische
Verfügbarkeit des Gärrückstandes ....................................149
Tabelle 4-12: Biochemische Parameter des unbehandelten und des
sattdampfbehandelten Gärrückstandes .............................150
Tabelle 4-13: Konzentrationen für die Säure - und Basenimprägnierung ... 152
Tabelle 4-14: Sattdampfbehandlung (20 bar/1 0 min) des mit und ohne
Chemikalien imprägnierten Gärrückstandes im Vergleich
zum unbehandelten Garrückstand..........................................153
Tabelle 4-15: Biochemische Parameter des unbehandelten und des
sattdampfbehandelten gärrückstandes
(chemikalienbehandelt)............................................................156
Tabelle 4-16: Qualitativer Einflub der Sattdampfbehandlung auf die
biochemische Verfügbarkeit verschiedener Stoffströme
aus einer Vergärungsanlage...................................................160
-XIV-
Tabellenverzeichnis
Tabelle 4-17: Stoffliche Zusammensetzung des Bioabfallinputstromes
(TR=35%)..................................................................................161
Tabelle 4-18: Prozebparameter einer einstufigen Vergärungsanlage
mit und ohne vorherigem stoffaufschluß des bloabfalls
(Durchsatz 20.000 t/a).............................................................165
Tabelle 4-19: Hauptverwertungsmögljchkeiten von Biertrebern
[Scharf, P. etal.; 1990]...........................................................171
Tabelle 4-20: Chemische Zusammensetzung der Biertreber [Anonym
1985; Jeroch, H. etal.; 1993; Kirchgessner, M.; 1992].........172
Tabelle 4-21: Schwer verwertbare Inhaltsstoffe von Biertrebern
[MÖLLER, M.; 1992]....................................................................172
Tabelle 4-22: Biochemische Parameter des unbehandelten und des
sattdampfbehandelten trebers..............................................178
Tabelle 4-23: Überblick über die Auswirkungen der
Sattdampfbehandlung auf Treber..........................................179
Tabelle 4-24: Anzahl und Anteil am Gesamtbierausstob der betriebenen
Braustätten in Deutschland (1994) [nach Dt. Brauer-
Bund e.V.; 1995]........................................................................180
Tabelle 4-25: Stoffliche Zusammensetzung der Treber (Treber:
TR=25%)...................................................................................181
Tabelle 4-26: Reaktorleistung der einstufigen Vergärungsstufe mit
uno ohne einem vorherigen stoffaufschlub des trebers
(20.000 T/A)................................................................................183
Tabelle 4-27: Kennzahlen des Futterwertes von Trester und Treber
[Jeroch, H; 1993]......................................................................190
Tabelle 4-28: Organische und anorganische Komponenten in Tbester.......191
Tabelle 4-29: Weinerzeugung in der Europäischen Union in 1000 hl
(ohne Mostmengen zur Traubensafterzhjgung) 1.................192
Tabelle 4-30: Deutsche Betriebe mit über 50% der gesamten
Betriebseinnahmen aus Weinbau (Erhebung aus dem Jahre
1989/90) ..................................................................................193
Tabelle 4-31: Biochemische Verfügbarkeit des Kohlenstoffs des
unbehandelten und des sattdampfbehandelten tresters.....196
-XV-
Tabellenverzeichnis
Tabelle 4-32: Überblick über die Auswirkungen der
Sattdampfbehandlung auf Trester.........................................197
Tabelle 4-33: Stoffliche Zusammensetzung des Inputstromes (Trester:
TR=41,5%)................................................................................198
Tabelle 4-34: Reaktorleistung der einstufigen Vergärungsstufe mit
und ohne einem vorherigen stoffaufschluß des tresters
(20.000 T/a)................................................................................201
Tabelle 5-1: Wesentliche Untersuchungsergebnisse für die
Vergärung von Bioabfall, Treber und Trester vor und
nach Integration eines Sattdampfaufschlusses
(Kostenstand 1997)..................................................................211
-XVI-
|
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