WIENER MITTEILUNGEN. Biogasproduktion aus. organischen Reststoffen WASSER ABWASSER GEWÄSSER. Band 234. Lydia Brooks. aus der Lebensmittelindustrie

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Meike Ritter
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1 WIENER MITTEILUNGEN WASSER ABWASSER GEWÄSSER Band 234 Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie Lydia Brooks Herausgeber: Univ.Prof. Dr.Ing. Jörg Krampe Ass.Prof. DI Dr. Karl Svardal Technische Universität Wien Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft

Herausgeber: Univ.Prof. Dr.Ing. Jörg Krampe Ass.Prof. DI Dr.

2 Wiener Mitteilungen (2015) Band 234 Dissertation Lydia BROOKS V h EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG I 2. MIKROBIOLOGISCHE GRUNDLAGEN allgemeine grundlagen Anaerober Abbau Wachstumskinetik Bedarf an Spurenelementen und Nährstoffen Hemmung und Toxizität Bedeutung relevanter Parameter für den anaeroben Abbauprozess phwert Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) toc (total organic carbon) Flüchtige organische Fettsäuren Phosphorverbindungen Stickstoffverbindungen Schwefelverbindungen Trockensubstanz (TS, ots) Sauerstoff Pufferkapazität und Alkalität Temperatur Faulgaszusammensetzung Methan (CR,) Kohlendioxid (C02) Schwefelwasserstoff (H2S) Schlammalter (Verweilzeit) 32 i VERFAHRENSTECHNIKEN UND REAKTORTYPEN Verfahrenstechnik Einstufige Verfahrenstechnik Zweistufige Verfahrenstechnik Stoffströme und Durchmischung Reaktortypen Laborversuchsanlage Pilotversuchsanlage großtechnische blogasanlage VERFAHRENSSCHRITTE ZUR HERSTELLUNG VON PRODUKTEN AUS DER ZUCKERINDUSTRIE UND KARTOFFELVERARBEITENDEN BETRIEBEN Erzeugung von Zucker aus der Zuckerrübe Erzeugung von Stärke und Kartoffeldauerprodukten Stärkeproduktion Kartoffeldauerprodukte 46

2.3 toc (total organic carbon) 2 1 2.2.4 Flüchtige organische Fettsäuren 21 2.2.5 Phosphorverbindungen 23 2.2.6 Stickstoffverbindungen 23 2.2.7 Schwefelverbindungen 24 2.2.8 Trockensubstanz (TS, ots) 25 2.

3 Batchversuch Laborversuche VI Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie 5. CHARAKTERISIERUNG DER UNTERSUCHTEN SUBSTRATE AUS DER ZUCKER UND STÄRKEPRODUKTION Jl 5.1 zuckerrübenpressschnitzel(zps) weitere Reststoffe pülpe und Schälbrei Zuckerüben (ZR) UNTERSUCHUNGSMETHODEN analytik Bilanzierung eines Anaerobreaktors csb als bilanzierungsgröße Stickstoff als Bilanzierungsgröije Phosphor als Bilanzierungsgröbe Betrieb der Laboranlage Betrieb der zweistufigen Laboranlage Betrieb der einstufigen Laboranlage Einstufige Versuchsanlage mit ZPS Einstufige Versuchsanlage mit Pülpe und Schälbrei Aktivitätstests (Batchversuche) versuche zur Nachbehandlung des ablaufschlammes aus den Methanreaktoren Restaktivität des Ablaufschlammes von anaerob abgebauten ZPSUNDP&S zentrifugentests aerobe Nachbehandlung Aerober Versuch Aerober Versuch mit Ablaufschlamm der abgebauten P&S Durchlaufversuch Aerober Versuch mit Ablaufschlamm der abgebauten ZR Batchversuch und Durchlaufversuch OzonBchandlung des Ablaufs aus dem Durchlaufrcaktor Betrieb der Pilotanlage Betrieb der Pilotanlagen mit ZPS als Substrat Versuchsdurchführung mitzuckerrüben (ZR) als Substrat Versuchsdurchführung mit Pülpe und Schälbrei als Substrat DARSTELLUNG UND DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE Versuchsergebnisse des zweistufigen anaeroben Abbaus von ZPS Versuchsergebnisse des zweistufigen anaeroben Abbaus von ZPS Laborversuche Prozessstabilität im mesophilen Vcrsäucrungsrcaktor mit phwert Regelung Prozesseinstellungen im mesophilen Versäuerungsrcaktor Einfluss von Bioziden auf die Versäuerung Prozcssstabilität im thermophilcn Versäuerungsrcaktor Prozessstabilität und Abbaugrade in den mesophilen Methanreaktoren als zweite Stufe 106

2 Bilanzierung eines Anaerobreaktors 60 6.2.1 csb als bilanzierungsgröße 61 6.2.2 Stickstoff als Bilanzierungsgröije 63 6.2.3 Phosphor als Bilanzierungsgröbe 64 6.3 Betrieb der Laboranlage 64 6.3.1 Betrieb der zweistufigen Laboranlage 64 6.

4 7.1.2 Versuchsergebnisse des zweistufigen anaeroben Abbaus von ZPS 7.3 Ergebnisse zum anaeroben Abbau von ZR im einstufigen Betrieb Laborversuche Pilotversuche Wiener Mitteilungen (2015) Band 234 Dissertation Lydia BROOKS VII Pilotversuche Versuchsergebnisse des einstufigen anaeroben Abbaus von ZPS Ergebnisse im einstufigen Betrieb Ergebnisse im einstufigen Betrieb Pilotversuche Ergebnisse beim anaeroben Abbau von Pülpe und Schälbrei im einstufigen Betrieb Versuchsergebnisse im Labormabstab Versuchsergebnisse im Pilotmabstab UNTERSUCHUNGEN ZUR HEMMUNG DER METHANBAKTERIEN Hemmwirkung von Bioziden Hemmwirkung von Entschäumern Limitierung durch Spurenelementemangel (Batchversuch) Limitierung durch Mangel an Nährstoffen beim anaeroben Abbau von ZPS Limitierung durch Mangel an Nährstoffen beim anaeroben Abbau von Zuckerrüben STARTUP VERSUCHE UND ABBAUERGEBNISSE IM EINSTUFIGEM VERFAHREN MIT FAULSCHLAMM AUS DER KOMMUNALEN KLÄRANLAGE BUDAPEST Startup Versuche im Labormabstab Startup Versuche im Pilotmabstab Hochfahrversuche der Reaktoren nach einer Betriebspause Hochfahrversuche im labormabstab Hochfahrversuche im Pilotmabstab Zusammenfassung der Startupund Hochfahrversuche CHARAKTERISIERUNG DES RESTMATERIALS (ABLAUFSCHLAMM) AUS DEM ANAEROBEN ABBAU ORGANISCHER SUBSTRATE Nachbehandlung des Ablaufschlammes anaerob abgebauter ZPS Biologische Restaktivität der anaerob abgebauten ZPS Aerobe Abbaubarkeit der anaerob abgebauten ZPS Entwässerbarkeit des Ablaufschlamms aus den Anaerobreaktoren Entwässerungseigenschaften des Ablaufschlammes aus der großtechnischen blogasanlage Verbesserung der Entwässerbarkeit des Ablaufschlammes aus den Anaerobreaktoren mit Konditionierungsmittel Abschätzung der Stoffströme aus dem anaeroben Abbau von ZPS am Standort Kaposvar Abschätzung der ökologischen Folgen durch die Biogasanlage 200

2 Versuchsergebnisse des einstufigen anaeroben Abbaus von ZPS 117 7.2.1 Ergebnisse im einstufigen Betrieb 7.2.2 Ergebnisse im einstufigen Betrieb 117 128 Pilotversuche 138 7.

5 VIII Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie IL ENTSORGUNG DES RESTMATERIALS NACH ANAEROBEM ABBAU VON ZR UND P&SB ENTWÄSSERUNCSEIGENSCHAFTEN des Ablaufschlammes von anaerob ABGEBAUTEN ZUCKERRÜBEN 204 ll.l.l Zentrateigenschaften des entwässerten Ablaufschlammes der ANAEROB ABGEBAUTEN ZUCKERRÜBEN HINSICHTLICH DER ENTSORGUNG ENTWÄSSERUNGSEIGENSCHAFTEN DES ABLAUFSCHLAMMES VON ANAEROB ABGEBAUTEM P&SB ZENTRATEIGENSCHAFTEN DES ENTWÄSSERTEN ABLAUFSCHLAMMES DES AN AEROB ABGEBAUTEN P&SB HINSICHTLICH DER ENTSORGUNG ERGEBNISSE DER AEROBEN NACHBEHANDLUNG ERGEBNISSE DER AEROBEN NACHBEHANDLUNG DER ANAEROB ABGEBAUTEN ZR IM DURCHLAUFVERSUCH CSBAbbau Nitrifikation ERGEBNISSE DER AEROBEN NACHBEHANDLUNG DES ANAEROB ABGEBAUTEN P&SB IM AEROBEN DURCHLAUFVERSUCH CSBAbbau Nitrifikation Verdünnungsversuche WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG DER GROßTECHNISCHEN BIOGASANLAGE einsparung an kosten für fossile energie zusätzliche einnahmen durch den verkauf von emissionszertifikaten Break even point" zwischen Investitions und Betriebskosten ZUSAMMENFASSUNG LITERATURVERZEICHNIS 232

..207 11.2 ENTWÄSSERUNGSEIGENSCHAFTEN DES ABLAUFSCHLAMMES VON ANAEROB ABGEBAUTEM P&SB 208 1 1.2.1 ZENTRATEIGENSCHAFTEN DES ENTWÄSSERTEN ABLAUFSCHLAMMES DES AN AEROB ABGEBAUTEN P&SB HINSICHTLICH DER ENTSORGUNG 212 11.

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