Vorteile der Nassvergärung im Rahmen einer MBA am Beispiel der MBA León (Spanien)

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1 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 1 von 7 Vorteile der Nassvergärung im Rahmen einer MBA am Beispiel der MBA León (Spanien) Dr.-Ing. Jörg Kliefoth, Dipl.-Ing. Rolf Sieksmeyer In der Diskussion über Vergärungstechnik im Rahmen von MBA-Anlagen werden so genannte Trocken- bzw. Nass-Verfahren häufig kontrovers diskutiert. Hintergrund ist die Frage des Stoffstrom-Managements, insbesondere die Meinung, dass bei der Nassvergärung mehr Überschusswasser entsteht als bei der Trockenvergärung. Die Kernfragen sind demnach: Wohin mit dem Überschusswasser aus der Nassvergärung, und wie beeinflusst das Wassermanagement die Kostenbilanz? Die Sorge um Wasser- und Kostenfluten bei der Nassvergärung ist unbegründet, wie unsere siebenjährigen Erfahrungen mit Nassvergärung nach dem Biostabilator- Verfahren zeigen. Vielmehr ergeben sich aus der Nassvergärung zahlreiche Vorteile, die hier am Beispiel dess aktuellen Projekts MBA León erläutert werden sollen. HAASE Anlagenbau baut zur Zeit gemeinsam mit der Firma Horstmann eine MBA-Anlage für die Behandlung von Tonnen Haushaltabfall in León, Spanien (-> Bild 1). Das Projekt wird von der Europäischen Union gefördert (-> Bild 2). Die Vergärung eines Teilstroms von ca Tonnen p. a. mit dem Biostabilator Verfahren wird komplett von der HAASE Anlagenbau AG erstellt. Bild 1: MBA-Anlage León im Bau: Annahmehalle und Vergärung.

2 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 2 von 7 Bild 2: Die MBA León wird von der EU gefördert. In León kommt eine Vergärungstechnik zum Einsatz, die bereits seit Jahren an anderen Standorten erfolgreich betrieben wird, so in Nordhausen (Nentzelsrode) 1, wo seit 1999 eine MBA-Anlage für rund Tonnen Abfall p. a. mit dieser Technik in Betrieb ist (-> Bild 3). Unsere Erfahrungen mit Art, Zusammensetzung und Verhalten der Stoffströme erlauben mit den daraus entwickelten mathematischen Modellen eine sichere Bilanzierung derartiger Anlagen. Bild 3: Abfallbehandlungsanlage Nentzelsrode ( Tonnen p.a.) 1 Über die Vergärungsanlage Nentzelsrode gibt es eine Video-Dokumentation.

3 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 3 von 7 MBA León: Die Anlagenkonzeption Das Input-Material aus der Annahme ist unsortierter Haushaltabfall und besteht zu 47 % aus biogenen Stoffen. Davon sind ca. 6 % anhaftende Sande. Der Rest sind 32 % Papier, Karton und Plastik, 11 % Glas, 4 % Metall, 1 % Composite und 5 % übrige Stoffe. In der Halle ist die komplette mechanische Vorbehandlung installiert. Hier wird das Inputmaterial durch eine Reihe von Sieb- und Abscheideverfahren in separate Stoffströme sortiert. Parallel dazu ist in der Halle eine DSD-Linie untergebracht, die der Aufbereitung des gelben Sackes entspricht. Wert- und Störstoffe werden getrennt. Der Siebschnitt wird mit einem Anteil biogenen Materials aus der Vorbehandlung anteilig in die Rotte bzw. in die Vergärung weiter geleitet. Die Stoffströme sind in Bild 4 schematisch dargestellt. Bild 4: Schema der MBA-Anlage León Die Vergärung ist für einen Durchsatz von ca Tonnen Input p. a. ausgelegt. Im Mixer wird das Gemisch aus Inerten und Biomasse mit Prozesswasser angemaischt. Diese Nassbehandlung ermöglicht es, an dieser Stelle

4 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 4 von 7 Sink- und Schwimmstoffe abzutrennen. Die Schwimmstoffe sind im Wesentlichen Plastikanteile und Holz, die einen hohen Glühverlust ausweisen. Ohne die Ausschleusung würden sie in der Rotte verbleiben und das Ergebnis negativ beeinflussen. Die Sinkstoffe sind Sand, kleine Steine, Metall und Glas, also weitest gehend inerte Stoffe. Nach Abscheidung der Störstoffe an dieser Stelle wird das gelöste Biomaterial über den Mischtank als Tagespuffer dem Hydrolysebehälter zugeführt. Bei der Anlage León ist vor der Vergärung keine Hygienisierung vorgesehen, da dies in Spanien bei derartigen Anlagen nicht vorgeschrieben ist. Bilder 5+6: Vergärungsmodul León: 3D-Planung und Baustelle. Mischtank, Hydrolyse, Reaktoren 1+2, Lagerbehälter. Dahinter Gaslager und Notfackel.

5 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 5 von 7 Herzstück der Anlage sind die beiden Bioreaktoren vom Typ Biostabilator. Hier wird der vorbehandelte Abfall bei Temperaturen um C rund 15 Tage vergoren. Die zu vergärende Maische enthält rund 15 % Trockensubstanz und einen Organikanteil von ca %. Die Auslegung der Vergärung mit dem Biostabilator Verfahren kann individuellen Behandlungszielen angepasst werden. Der Abbau im Biostabilator hängt vom Organikanteil der biologischen Fraktion und von der Verweilzeit ab. Abbauraten von über 60 % sind für Substrate mit höherem Organikanteil durchaus erzielbar. Wassermanagement Der Gärrest wird dem Dekanter zugeführt, der den Stoffstrom in Feststoff und Wasser trennt. Der Feststoff wird mit Siebschnitt vermischt und geht in die Nachrotte (Tunnelrotte). Das nicht benötigte Prozesswasser wird in eine Membrananlage geleitet. In León kommt an dieser Stelle eine Container-Umkehrosmose (UO) mit einem Durchsatz von 200 m 3 /d zum Einsatz. Aus genehmigungsrechtlichen Gründen musste diese Anlage bereits im Mai 2002 aufgestellt werden. Bild 7 zeigt einen Panorama-Blick über das Deponiegelände, aufgenommen vom Dach des Mischbehälters. Auf der rechten Seite ist der UO-Container im Gelände zu erkennen. Bild 7: Panorama-Blick vom Dach des Mischbehälters über das Deponiegelände León. UO-Container in der Bildmitte rechts. Das Permeat aus der Umkehrosmose wird in das Vorlagebecken der Prozesswassereinspeisung zurückgeführt. Das Überschusswasser wird damit fast vollständig recycelt, bis auf die Ausschleusung des UO-Konzentrats. Es gibt also keine Probleme mit der Ableitung großer Wassermengen. Das Wassermanagement erfolgt im Wesentlichen durch die Prozesssteuerung. Die Nassaufbereitung des Siebschnitts aus der Vorbehandlung (Siebung, Sortierung) mit Mixer, Sieb und Sedimentation erlaubt eine effektive Abtrennung der Störstoffe Plastik, Glas und Sand. Dadurch sind die

6 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 6 von 7 nachfolgenden Anlagenteile mechanisch geschützt, und eine aufwendige Feinaufbereitung, wie sie in der Regel nach einer aeroben Stufe (Rotte) erforderlich ist, kann entfallen. Durch die Wahl der Aufenthaltszeit in der Vergärung und die exakte Einstellung der Entwässerung kann ein Endprodukt mit Rottegraden von 3-4 entstehen. Das erlaubt eine kostengünstige Ausführung der Nachrotte und führt zu einer Verringerung der Schadstofffracht in der Abluft der Rottetunnel. MBA-Abluftbehandlung Inertgase und Abluft aus der MBA können prinzipiell entweder über einen Biofilter oder thermisch behandelt werden. In Deutschland und an sensiblen Standorten im Ausland setzt HAASE Anlagenbau vorzugsweise die thermische Behandlung in einer RTO 2 nach dem VocsiBox-Verfahren ein. Eine VocsiBox (-> Bild 8) crackt bei ca C Spurenstoffe, Geruchsstoffe und auch das umweltrelevante Methan zuverlässig. Die Grenzwerte der 30. BImSchV werden sicher eingehalten. Der Nachweis hierfür wurde im Rahmen eines BMBF- Forschungsvorhabens in Bassum erbracht und an anderer Stelle veröffentlicht. 3 Eine Referenzanlage mit einer Behandlungskapazität von Bm 3 /h MBA-Abluft ist inzwischen in Deutschland in Betrieb. Bei geringeren örtlichen Anforderungen insbesondere im Ausland - kommen Biofilter zum Einsatz. Das gilt auch für die MBA León, deren Standort weit entfernt von Wohnbebauung angesiedelt ist. Das bei der Vergärung entstehende Biogas wird in einem Blockheizkraftwerk (BHKW -> Bild 9) in Strom und Wärme umgewandet. Eine Biogas-Fackel nimmt Überschuss-Gasmengen auf und sichert den Notbetrieb ab. Ein minimaler Teilstrom des Biogases kann gegebenenfalls eingesetzt werden, um eine VocsiBox zur Behandlung der Abluftströme zu befeuern. Bild 8: VocsiBox zur MBA-Abluftbehandlung Bild 9: HAASE-BHKW in Container-Bauweise 2 RTO: Regenerativ Thermische Oxidation 3 Ergebnisse eines BMBF-Forschungsvorhabens zur MBA-Abluftreinigung; Dr. Roland Kahn, in: WLB Wasser, Luft und Boden 5/2002

7 Dr. J. Kliefoth / Rolf Sieksmeyer: Nassvergärung am Beispiel MBA León für WLB 9/2003 Seite 7 von 7 Biogasnutzung In Verbindung mit hoch effizienter Motorentechnik im BHKW kann aus dem in der Vergärungsanlage erzeugten Biogas genügend elektrische und thermische Energie erzeugt werden, um die gesamte MBA-Anlage energieautark zu betreiben. Dies ist ein wesentlicher Faktor zur Optimierung der Kostenbilanz. Aus t Restabfall lassen sich rund 100 bis 300 m 3 /h Biogas mit einem Methananteil von Vol.-% gewinnen. Der Bonus an regenerativer Energie beträgt mindestens 650 kwh / t Input. Davon sind etwa 40 % elektrisch und 55 % thermisch nutzbar. Damit wird auch ein wirksamer Beitrag zu den angestrebten CO 2 -Minderungszielen erreicht. Weitere umweltrelevante Aspekte sind, dass im Gegensatz zu rein aeroben Verfahren keine Pilzsporen zu verzeichnen und Geruchsprobleme wesentlich gemindert sind. Zusammenfassung Die Nassvergärung ermöglicht auf Grund des besseren Stoffaufschlusses für die Mikroorganismen eine effizientere Nutzung der organischen Bestandteile, zumal die Flüssigphase besser durchmischt und homogenisiert werden kann als ein Festbett. Beim Festbett kann es durch die störenden Randbedingungen wie Kanalbildungen und schlechteren Stoffaustausch zu wesentlichen Problemen bei der Beschickung des Reaktors und den Stofftransport durch den Reaktor kommen. Alles in allem ist nach unserer Erfahrung ein Nassverfahren der technologisch einfachere Prozess. Die Nassvergärung in einem Biostabilator ist ein hoch effizientes Verfahren innerhalb einer MBA-Anlage. Durch intelligentes Wassermanagement und eine optimale energetische Verwertung des Biogases ist dieses Anlagenkonzept auch wirtschaftlich eine empfehlenswerte Lösung. Das Endprodukt ist ein für die Deponierung geeigneter Feststoff. Die Anlagentechnik für die Nassvergärung ist bei HAASE weit gehend standardisiert.

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