Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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| Veröffentlicht: |
Wien
Techn. Univ Wien, Inst. f. Wassergüte, Ressourcenmanagement u. Abfallwirtschaft
2015
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| Schriftenreihe: | Wiener Mitteilungen
234 |
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Wiener Mitteilungen (2015) Band 234 V
Dissertation Lydia BROOKS
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG_1
2 MIKROBIOLOGISCHE GRUNDLAGEN_3
2 1 Allgemeine Grundlagen 3
211 Anaerober Abbau 5
212 Wachstumskinetik 9
213 Bedarf an Spurenelementen und Nährstoffen 14
214 Hemmung und Toxizität 17
2 2 Bedeutung relevanter Parameter für den anaeroben Abbauprozess 18
221 pH-Wert 19
222 Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) 20
223 TOC (TOTAL ORGANIC CARBON) 21
224 Flüchtige organische Fettsäuren 21
225 Phosphorverbindungen 23
226 Stickstoffverbindungen 23
227 Schwefelverbindungen 24
228 Trockensubstanz (TS, oTS) 25
229 Sauerstoff 26
2 2 10 Pufferkapazität und Alkalität 26
2 2 11 Temperatur 28
2 2 12 Faulgaszusammensetzung 30
2 2 12 1 Methan (CH4) 31
2 2 12 2 Kohlendioxid (CO2) 32
2 2 12 3 Schwefelwasserstoff(H2S) 32
2 2 13 Schlammalter (Verweilzeit) 32
3 VERFAHRENSTECHNIKEN UND REAKTORTYPEN_34
3 1 Verfahrenstechnik 34
311 Einstufige Verfahrenstechnik 34
312 Zweistufige Verfahrenstechnik 34
3 2 Stoffströme und Durchmischung 35
3 3 Reaktortypen 36
331 Laborversuchsanlage 37
332 Pilotversuchsanlage 38
333 GROßTECHNISCHE BIOGASANLAGE 41
4 VERFAHRENSSCHRITTE ZUR HERSTELLUNG VON PRODUKTEN AUS DER
ZUCKERINDUSTRIE UND KARTOFFELVERARBEITENDEN BETRIEBEN_43
4 1 Erzeugung von Zucker aus der Zuckerrübe 43
4 2 Erzeugung von Stärke und Kartoffeldauerprodukten 45
421 Stärkeproduktion 45
422 Kartoffeldauerprodukte 46
Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie
Inhaltsverzeichnis
JHSIERIJNG DER UNTERSUCHTEN SUBSTRATE AUS PER ZUCKER-
^P ^TÄRKEPRODUKTION_47
5 1 Zuckerrübenpressschnitzel (ZPS) 47
511 weitere Reststoffe 53
5 2 Pulpe und Schälbrei 54
5 3 Zuckerüben (ZR) 56
6 UNTERSUCHUNGSMETHODEN_58
6 1 Analytik 58
6 2 Bilanzierung eines Anaerobreaktors 60
621 CSB ALS BILANZIERUNGSGRÖßE 61
622 Stickstoff als Bilanzierungsgröbe 63
623 Phosphor als Bilanzierungsgröbe 64
6 3 Betrieb der Laboranlage 64
631 Betrieb der zweistufigen Laboranlage 64
632 Betrieb der einstufigen Laboranlage 67
6321 Einstufige Versuchsanlage mit ZPS 67
6322 Einstufige Versuchsanlage mit Pülpe und Schälbrei 69
6 4 Aktivitätstests (BaTchversuche) 70
6 5 Versuche zur Nachbehandlung des Ablaufschlammes aus den
Methanreaktoren 73
651 Rest Aktivität des Ablaufschlammes von anaerob abgebauten
ZPS und P amp;S 74
652 Zentrifugentests 75
653 Aerobe Nachbehandlung 79
6531 Aerober Versuch - Batchversuch 80
6532 Aerober Versuch mit Ablaufschlamm der abgebauten P amp;S -
Durchlaufversuch 80
654 Aerober Versuch mit Ablaufschlamm der abgebauten ZR -
Batchversuch und Durchlaufversuch 82
6541 Ozon-Behandlung des Ablaufs aus dem Durchlaufreaktor 83
6 6 Betrieb der Pilotanlage 87
661 Betrieb der Pilotanlagen mit ZPS als Substrat 87
662 Versuchsdurchführung mit Zuckerrüben (ZR) als Substrat 92
663 Versuchsdurchführung mit Pülpe und Schälbrei als Substrat 92
7 DARSTELLUNG UND DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE_93
7 1 Versuchsergebnisse des zweistufigen anaeroben Abbaus von ZPS 94
711 Versuchsergebnisse des zweistufigen anaeroben Abbaus
von ZPS - Laborversuche 94
7111 Prozessstabilität im mesophilen Versäuerungsreaktor mit pH-Wert
Regelung 94
7112 Prozesseinstellungen im mesophilen Versäuerungsreaktor 99
7113 Einfluss von Bioziden auf die Versäuerung 102
7114 Prozessstabilität im thermophilen Versäuerungsreaktor 103
7115 Prozessstabilität und Abbaugrade in den mesophilen
Methanreaktoren als zweite Stufe - Laborversuche 106
Wiener Mitteilungen (2015) Band 234 VII
Dissertation Lydia BROOKS
712 Versuchsergebnisse des zweistufigen anaeroben Abbaus von ZPS -
Pilotversuche 114
7 2 Versuchsergebnisse des einstufigen anaeroben Abbaus von ZPS 117
721 Ergebnisse im einstufigen Betrieb - Laborversuche 117
722 Ergebnisse im einstufigen Betrieb - Pilotversuche 128
7 3 Ergebnisse zum anaeroben Abbau von ZR im einstufigen Betrieb -
Pilotversuche 138
7 4 Ergebnisse beim anaeroben Abbau von Pülpe und Schälbrei im einstufigen
Betrieb 142
741 Versuchsergebnisse im Labormabstab 142
742 Versuchsergebnisse im Pilotmabstab 146
8 UNTERSUCHUNGEN ZUR HEMMUNG DER METHANBAKTERIEN_149
8 1 Hemmwirkung von Bioziden 149
8 2 Hemmwirkung von Entschäumern 152
8 3 Limitierung durch Spurenelementemangel (Batchversuch) 155
8 4 Limitierung durch Mangel an Nährstoffen beim anaeroben Abbau
von ZPS 159
8 5 Limitierung durch Mangel an Nährstoffen beim anaeroben Abbau von
Zuckerrüben 162
9 START-UP VERSUCHE UND ABBAUERGEBNISSE IM EINSTUFIGEM VERFAHREN
MIT FAULSCHLAMM AUS DER KOMMUNALEN KLÄRANLAGE BUDAPEST 164
9 1 Start-up Versuche im Labormabstab 164
9 2 Start-up Versuche im Pilotmabstab 170
9 3 Hochfahrversuche der Reaktoren nach einer Betriebspause 175
931 Hochfahrversuche im Labormabstab 175
932 Hochfahrversuche im Pilotmabstab 177
933 Zusammenfassung der Start-up -und Hochfahrversuche 179
10 CHARAKTERISIERUNG DES RESTMATERIALS (ABLAUFSCHLAMM) AUS DEM
ANAEROBEN ABBAU ORGANISCHER SUBSTRATE_182
10 1 Nachbehandlung des Ablaufschlammes anaerob abgebauter ZPS 182
10 1 1 Biologische Restaktivität der anaerob abgebauten ZPS 182
10 1 2 Aerobe Abbaubarkeit der anaerob abgebauten ZPS 185
10 1 3 Entwässerbarkeit des Ablaufschlamms aus den
Anaerobreaktoren 187
10 1 4 Entwässerungseigenschaften des Ablaufschlammes aus der
GROßTECHNISCHEN BIOGASANLAGE 188
10 1 5 VERBESSERUNG DER ENTWÄSSERBARKEIT DES ABLAUFSCHLAMMES
aus den Anaerobreaktoren mit Konditionierungsmittel 191
10 2 Abschätzung der Stoffströme aus dem anaeroben Abbau von ZPS
am Standort Kaposvar 195
10 3 Abschätzung der ökologischen Folgen durch die Biogasanlage 200
VIII
Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie
Inhaltsverzeichnis
1L ENTSORGUNG DES RESTMATERIALS NACH ANAEROBEM ABBAU VON
ZR UND P amp;SB_203
11 1 Entwässerungseigenschaften des Ablaufschlammes von anaerob
ABGEBAUTEN ZUCKERRÜBEN 204
11 1 1 Zentrateigenschaften des entwässerten Ablaufschlammes der
ANAEROB ABGEBAUTEN ZUCKERRÜBEN HINSICHTLICH DER ENTSORGUNG 207
11 2 Entwässerungseigenschaften des Ablaufschlammes von anaerob
ABGEBAUTEM P amp;SB 208
11 2 1 Zentrateigenschaften des entwässerten Ablaufschlammes des
ANAEROB ABGEBAUTEN P amp;SB HINSICHTLICH DER ENTSORGUNG 212
11 3 Ergebnisse der aeroben Nachbehandlung 213
11 3 1 Ergebnisse der aeroben Nachbehandlung der anaerob abgebauten
ZR im Durchlaufversuch 214
11 311 CSB-Abbau 214
10 312 Nitrifikation 217
11 3 2 Ergebnisse der aeroben Nachbehandlung des anaerob
ABGEBAUTEN P amp;SB IM AEROBEN DURCHLAUFVERSUCH 220
11 321 CSB-Abbau 220
11 322 Nitrifikation 222
11 323 Verdünnungsversuche 223
12 WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG DER GROßTECHNISCHEN
BIOGASANLAGE_225
12 1 Einsparung an Kosten für fossile Energie 225
12 2 Zusätzliche Einnahmen durch den Verkauf von Emissionszertifikaten 225
12 3 „Break even point“ zwischen Investition- und Betriebskosten 227
13 ZUSAMMENFASSUNG_228 |
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