Biogaserzeugung und -verwertung auf der Kläranlage Moosburg

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1 Biogaserzeugung und -verwertung auf der Kläranlage Moosburg Hochschule Landshut Fakultät Maschinenbau Folie Nr. 1

2 Gliederung 1. Einführung 2. Kläranlage Moosburg im Überblick 3. Gaserzeugung und -verwertung 4. Schlammentsorgung 5. Zusammenfassung und Ausblick Folie Nr. 2

3 Hochschule Landshut im Überblick 1972 als Außenstelle der FH-Weihenstephan gegründet 1978 eigenständige Fachhochschule, Studiengänge Betriebswirtschaft und Sozialwesen 1983 Einrichtung der technischen Studiengänge Elektrotechnik und Maschinenbau 1993 Studiengang Informatik (ab 2001 eigenständige Fakultät) Diese fünf Fakultäten bieten die Basis für über 20 Studiengänge (3.500 Studenten) ein breites Weiterbildungsangebot Wissens- und Technologietransfer mit Leichtbau-Cluster, Cluster Mikrosystemtechnik Folie Nr. 3

4 Vita von Dr. Josef Hofmann geboren 1962 in Freising Studium Chemie-Diplom an der Technischen Universität München Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Konstanz 1990 Promotion an der Technischen Universität München 1990 Wissenschaftlicher Angestellter am Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried und Referent für Abfallwirtschaft an der Regierung von Niederbayern, Landshut (zuletzt Regierungsdirektor) Referent für Deponien und stellvertretender Leiter des Referats Altlasten am Bayerischen Umweltministerium seit 1. September 2009 Professor für Energie- und Umwelttechnik an der Hochschule Landshut Tätigkeitsschwerpunkte: Regenerative Energietechnik (Biogas, Holzgas, Photovoltaik) Umwelttechnik (Schwerpunkte: Abfallwirtschaft, Abwasserreinigung) Chemie Folie Nr. 4

5 Biogas-Skandal Neuendettelsau 2002 Die Fakten Ein Landwirt und Biogasanlagenbetreiber hatte ca t gefährliche Abfälle illegal angenommen und ca t auf eigene und gepachtete Flächen ausgebracht. Dies führte zur Kontamination von landwirtschaftlichen Böden mit organischen Schadstoffen wie Toluol, Anilin etc. Sanierungsmaßnahmen 2,5 Mio. Euro für Sanierung der Felder und Entsorgung der Abfälle vom Freistaat Bayern in Ersatzvornahme aufgewendet, Inhalt des Biogasfermenters wurde über bayerischen Sonderabfallentsorger GSB entsorgt Genehmigungssituation der Biogasanlage nach Baurecht genehmigt, keine Zulassung von Sonderabfällen Quelle: Folie Nr. 5

6 Konsequenzen aus Neuendettelsau Biogashandbuch Bayern Genehmigungsleitfaden für Biogasanlagen in Bayern Deutlich geringere Einspeisevergütungen für elektrischen Strom aus Biogasanlagen, die Abfälle als Kofermentate einsetzen Verstärkte behördliche Überwachung von Biogasanlagen Verschärfte Anforderungen an den Einsatz von Abfällen in Biogasanlagen und in Faultürmen von Kläranlagen Folie Nr. 6

7 Gliederung 1. Einführung 2. Kläranlage Moosburg im Überblick 3. Gaserzeugung und -verwertung 4. Schlammentsorgung 5. Zusammenfassung und Ausblick Folie Nr. 7

8 Steckbrief der Kläranlage Moosburg Stadt Moosburg: Einwohner, 45 km nordöstlich von München Kläranlage Moosburg ausgebaut für EW (Einwohnerwerte) derzeit belastet mit EW (u. a. durch Gewerbe wie Käserei, Molkerei etc.) Mittlere Zulaufmenge: m³/h Trockenwetterzufluss: m³/h dreistufige Abwasserbehandlung (mechanisch, biologisch, chemisch) Anaerobe Behandlung der Überschussschlämme Folie Nr. 8

9 Fließbild Kläranlage KA Moosburg Siebrechen Zulauf Denitrifikation Nachklärbecken Belebungsbecken Phosphatfällmittel Belüfteter Fett/Sandfang Vorklärbecken Vorfluter: Isar Luft Rechengut Sand und Fett SBR- Anlage Zentratwasser Primärschlamm Überschussschlamm Mischbehälter Mischschlamm Voreindicker Rücklaufschlamm Belebtschlamm Mischbehälter Faulbehälter Gasbehälter Faulschlamm MTU-Karbonat- Brennstoffzelle Gas-Ottomotor- BHKW Gas-Notfackel Annahme Kofermentate Zwischenspeicher Nacheindicker Schlammtrocknung Entsorgung über externe Verbrennung Quelle: Übersichtsplan Korbinian Zens, modifiziert Zentratwasser In Kürze: Allotherme Vergasung Folie Nr. 9

10 Luftbild Kläranlage Moosburg Quelle: Roland Littmann: Vortrag beim 3. Moosburger Umwelltechnikforum, 9. März Folie Nr. 10

11 Gliederung 1. Einführung 2. Kläranlage Moosburg im Überblick 3. Gaserzeugung und -verwertung 4. Schlammentsorgung 5. Zusammenfassung und Ausblick Folie Nr. 11

12 Biogaserzeugung KA Moosburg Faulturm der Kläranlage Moosburg: Einsatzstoffe Fett aus dem Fettfang Mischschlamm Fettabscheiderinhalte Speiseabfälle Molkereiabfälle Ablauf Faulung aus der KA Moosburg externe Kofermentate Mesophile Faulung bei 37 C, m³ Faulturmvolumen, Tage Aufenthaltszeit Quasi kontinuierliche Zugabe der vorgemischten Einsatzstoffe nach exakter Fütterungsplanung, Prozessüberwachung mit Online-Gasanalytik Gasmenge ca m³ pro Tag (Stand 2010) Folie Nr. 12

13 Biogasverwertung KA Moosburg Gasanfall pro Tag: ca m³ (65% CH 4, 35% CO 2 ) Verwertung in einer Karbonat-Brennstoffzelle der MTU Onsite Technology GmbH: 250 KW elektr. Leistung, 200 kw thermische Leistung η elektrisch : 49,9%, η thermisch : ca. 40% bei 380 C Stromproduktion pro Jahr: kwh * Abwärmenutzung zur Klärschlammtrocknung Drei Gas-Ottomotor-BHKW: 1 x 190 kw + 2 x 40 kw elektr. Leistung Stromproduktion pro Jahr: kwh * Abwärmenutzung zur Klärschlammtrocknung * Daten 2008 Folie Nr. 13

14 Karbonat-Brennstoffzelle Quelle: P. Berger, MTU-Onsite-Technology Folie Nr. 14

15 Karbonat-Brennstoffzelle Klärgasproduktion Gasreinigung Laufende Kontrolle Gasstrecke Nutzung Lfd. Ertragsoptimierung (Eigennutzung / EEG / KWKG) Quelle: Roland Littmann: Vortrag beim 3. Moosburger Umwelltechnikforum, 9. März Laufende Betriebskontrolle Betrieb der Nutzwärmekoppelung in die Trocknung Quelle: P. Berger, MTU-Onsite-Technology Folie Nr. 15

16 Gliederung 1. Einführung 2. Kläranlage Moosburg im Überblick 3. Gaserzeugung und -verwertung 4. Schlammentsorgung 5. Zusammenfassung und Ausblick Folie Nr. 16

17 Schlammentsorgung Entwässerung des Klärschlamms Entwässerung des Schlamm mit Zentrifuge nach Faulung auf ca. 25% Trockensubstanz (TS) Zentrifugatwasser wird SBR-Reaktor zur Nitrifizikation/Denitrifikation zugeführt Trocknung des Schlamms Entwässerter Schlamm wird zu Endlosschlange gepresst und auf Bandtrockner aufgegegeben Abwärme aus Brennstoffzelle wird zur Trocknung des Schlamm verwendet Resultat: Klärschlammpellets mit 90% TS Derzeitige Entsorgung: Kohlekraftwerk Künftige Entsorgung: Allotherme dezentrale Vergasung neben KA Moosburg Produktion von Synthesegas (CO/H 2 ) Folie Nr. 17

18 Schlammentsorgung Aufgabe des entwässerten Schlamms auf Trocknerband Entwässerung mit Zentrifuge Anfall von ca t getrockneter Schlamm p.a. Heizwert wie Braunkohle: 8 bis 10 MJ/kg Getrockneter Schlamm TS ~ 90% Folie Nr. 18

19 Gliederung 1. Einführung 2. Kläranlage Moosburg im Überblick 3. Gaserzeugung und -verwertung 4. Schlammentsorgung 5. Zusammenfassung und Ausblick Folie Nr. 19

20 Zusammenfassung und Ausblick KA Moosburg auf dem Weg vom Energiefresser zur kommunalen Energiezentrale: 80% * des Strombedarfs wird selbst erzeugt, Wärmeüberschuss wird demnächst in kommunales Wärmenetz abgegeben KA Moosburg auf dem Weg zur Klärschlammentsorgungsautarkie: Allotherme Vergasung liefert demnächst wasserstoffreiches Synthesegas, Nutzung z.b. als Gas für Brennstoffzelle, zur Benzin- und Chemikaliensynthese KA Moosburg als Entsorgungszentrum für Schlämme umliegender Gemeinden und biogene Abfälle zur Kofermentation Prüfung der Möglichkeit zur Nährstoffrückgewinnung von Ammoniumstickstoff und Phosphat * Daten 2008 Folie Nr. 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hochschule Landshut Fakultät Maschinenbau Am Lurzenhof Landshut Tel. 0871/ Fax: 0871/ josef.hofmann@fhlandshut.de Folie Nr. 21