Leistungsmerkmale und Grenzen der mehrphasigen anaeroben Behandlung kommunaler Bioabfälle:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Garching
Ges. zur Förderung des Lehrstuhls für Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Techn. Univ. München e.V.
2003
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176 |
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IX
INHALTSVERZEICHNIS
DANKSAGUNG......................................................................................................................
I
KURZFASSUNG...................................................................................................................
щ
SUMMARY
...........................................................................................................................
VII
1 AUFGABENSTELLUNG...............................................................................................1
2 BIOCHEMISCHE UND VERFAHRENSTECHNISCHE GRUNDLAGEN.......................3
2.1 Anaerober Abbau von Abfällen.........................................................................3
2.1.1 Stufen des anaeroben Stoffumsatzes.....................................................3
2.1.2 Abbau von Fetten...................................................................................5
2.1.3 Abbau von Kohlenhydraten....................................................................5
2.1.4 Abbau von Proteinen..............................................................................6
2.1.5 Der Magendarmtrakt von Wiederkäuern als Vorbild einer
technischen Hydrolyse...........................................................................6
2.2 Organische Abfälle............................................................................................8
2.2.1 Herkunft und Zusammensetzung............................................................8
2.2.2 Chemisch-physikalische Eigenschaften der wesentlichen
organischen Stoffgruppen......................................................................9
2.2.3 Biogaspotenzial unter Berücksichtigung des C/L-Verhältnisses...........11
2.3 Stand der Abfallvergärung..............................................................................13
2.4 Aufbereitung und Vorbehandlung..................................................................16
2.4.1 Aufbereitungsverfahren........................................................................16
2.4.2 Verfahren zum Voraufschluss organischer Feststoffe...........................17
2.5 Verfahrenstechnik der Vergärung...................................................................20
2.5.1 Verfahrensgestaltung...........................................................................20
2.5.2 Reaktorsysteme...................................................................................23
2.5.3 Prozessbedingungen............................................................................25
3 FOLGERUNGEN UND ZIELSETZUNGEN FÜR DIE UNTERSUCHUNGEN..............33
* EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN................................................................37
4.1 Untersuchungsprogramm...............................................................................37
4.2 Verfahrenstechnischer Aufbau der untersuchten Vergärungsanlagen.......39
4.2.1 Demonstrationsanlage Garching..........................................................39
4.2.2 Vergärungsanlage Brunnthal-Kirchstockach.........................................41
4.2.3 Technikumsanlage des Lehrstuhls für Wassergüte-
und Abfallwirtschaft..............................................................................43
Inhaltsverzeichnis
4.3
Mess-
und Analysenmethoden.......................................................................44
ERGEBNISSE UND DISKUSSION.............................................................................47
5.1 Charakterisierung von Bioabfällen aus dem Geschosswohnungsbau
und gemischten Siedlungsstrukturen............................................................47
5.1.1 Einwohnerspezifische Menge...............................................................47
5.1.2 Bioabfallzusammensetzung..................................................................48
5.1.3 Chemische Parameter..........................................................................50
5.1.4 Bewertung............................................................................................54
5.2 Nass-mechanische Aufbereitung der Bioabfalle...........................................55
5.2.1 Massenbilanz der Aufbereitung............................................................55
5.2.2 Zusammensetzung der Aufbereitungsreststoffe...................................57
5.2.3 Bewertung............................................................................................58
5.3 Charakterisierung der Bioabfallsuspensionen..............................................59
5.3.1 Chemische Parameter..........................................................................59
5.3.2 Gärverhalten........................................................................................63
5.3.3 Abbaukinetik.........................................................................................66
5.3.4 Bewertung............................................................................................69
5.4 Thermische Vorbehandlung............................................................................70
5.4.1 Hygienisierung.....................................................................................70
5.4.2 Feststotfaufschluss...............................................................................71
5.4.3 Bewertung............................................................................................74
5.5 Fest-Ftüesig-Trennung und anaerobe Feststoffhydrotyse............................7S
5.5.1 Fest-Rüssig-Trennung der Bioabfallsuspension...................................77
5.5.2 Betriebsmodus und-Stabilität der Hydrolysen......................................78
5.5.3 Leistung der Hydrolysestufen...............................................................80
5.5.4 Kinetik der Hydrolyse...........................................................................85
5.5.5 Menge und Qualität des Hydrolysegases.............................................88
5.5.6 Menge und Qualität des Hydrolysereststoffes......................................90
5.5.7 Bewertung............................................................................................92
5.6 Methanisierung des Zerrtrates im Festbettreaktor.........................................9*
5.6.1 Wirkungsgrad und Abbauleistung.........................................................95
5.6.2 Abbaukinetik.........................................................................................96
5.6.3 Qualität des Methanreaktorgases sowie des Gesamtbiogases.............99
5.6.4 Qualität und Reinigung des Prozesswassers......................................101
5.6.5 Bewertung..........................................................................................107
Inhaltsverzeichnis
XI
5.7 Gesamtbilanz des mehrphasigen Verfahren................................................108
5.7.1 Massenbilanz.....................................................................................108
5.7.2 Energiebilanz.....................................................................................108
5.7.3 Bewertung..........................................................................................110
5.8 Betriebserfahrungen und
-probleme
............................................................110
5.8.1 Nass-mechanische Aufbereitung........................................................110
5.8.2 Thermische Vorbehandlung...............................................................111
5.8.3 Fest-Flüssig-Trennung der Bioabfallsuspension.................................112
5.8.4 Hydrolysestufe...................................................................................112
5.8.5 Festbettreaktor...................................................................................113
6
ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNGEN DER ERGEBNISSE
DER MEHRPHASIGEN BEHANDLUNG KOMMUNALER BIOABFÄLLE................115
7 LITERATUR..............................................................................................................125
ANHANG...........................................................................................................................135
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