Modul Abfallwirtschaft 1 SS 2007 Modul Waste Management 1. Übung Biologische Abfallbehandlung. Teil 1. Ruth Brunstermann

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1 Modul 1 SS 2007 Übung Biologische Abfallbehandlung Teil 1 Ruth Brunstermann Sprechstunde montags 14:30-15:30 Uhr in Raum V15 R01 H08 Modul 1 SS 2007 Biologische Abfallbehandlung Teil I Ziele Biologischer Prozess Rechtliche Vorschriften Kompostierung Typen der Kompostierung Bemessung einer Kompostierungsanlage Bioabfallbunker Grünabfalllager Massenbilanz Rottefläche Biofilter Kompostlager 1

2 Modul 1 SS 2007 Biologische Behandlung: Mikroorganismen (Bakterien) fressen die organische Substanz Aerob (mit Sauerstoff) Kompostierung organische Substanz, Wasser, Sauerstoff Anaerob (ohne Sauerstoff) Vergärung => Biogas organische Substanz, Wasser, Wärme Kombiniert (aerob/anaerob) Modul 1 SS 2007 Ziele der biologischen Abfallbehandlung: Nutzung des Wertstoffpotentials organischer Abfälle (Ressourcenschonung, Stoffkreislauf) Bodenverbesserung Verringerung umweltschädlicher Auswirkungen (im Falle der Deponierung) 2

3 Modul 1 SS 2007 Biologische Abfallbehandlung Abbau organischer Substanz Biologische Stabilisierung Hygienisierung Stoffliche Verwertung (Dünger) Energieerzeugung (Biogas) Gewichtsverlust Wird in der angewandt auf: Bioabfälle und Grünabfälle aus der getrennten Sammlung Restabfälle vor der Ablagerung o Mechanisch-Biologische Abfallbehandlung Modul 1 SS 2007 Vorschriften zur biologischen Abfallbehandlung Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-AbfG) } MBA Bioabfallverordnung (BioAbfV) Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV) 30. BimschV Bundesgütegemeinschaft Kompost Länderarbeitsgemeinschaft Abfall LAGA M10, etc... 3

4 Modul 1 SS 2007 MBA-Abfall Schwermetallgehalte/Schadstoffgehalte Atmungsaktivität AT4 Gasbildungspotential GB 21 Gesamtorganischer Kohlenstoff TOC < 18 % Feststoff Kompost Schwermetallgehalte/Nährstoffgehalte Hygienisierung Selbsterhitzung durch biologische Aktivität auf 55 C über 2 Wochen oder 60 C über 1 Woche Modul 1 SS 2007 Biologische Abfallbehandlung Aerob oxidativer, bakterieller Ab-, Um- und Aufbau organischer Stoffe (biochemische Oxidation) Verbrauch von Sauerstoff Produktion von Kohlendioxyd (CO 2 ) und Wärme Material besteht aus H 2 O, ots und mts - leicht (Stunden bis Tage: Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße) - weniger leicht (Wochen bis Monate: Zellulose, Hemizellulose, Lignin) - schwer umsetzbare ots (Kork, Leder, Gummi, Holz, viele Kunststoffe, Kohle) 4

5 Modul 1 SS 2007 Modul 1 SS 2007 Kompostierungsanlagen Typen unterschieden nach Rotteprozess (einstufig/mehrstufig) und Verfahrenstechnik Rotte über ca. 12 Wochen Kombination Intensivrotte/Nachrotte Intensivrotte: ca. 14 Tage Nachrotte: ca Wochen 5

6 Modul 1 SS 2007 Hauptprobleme der Kompostierung Problem Miete wird zu heiß Lösungsansatz kleinere Mieten, mehr Luft, Umsetzten, Strukturanteil erhöhen Miete zu trocken Miete zu nass Stickstoffanteil zu hoch Stickstoffanteil zu niedrig Material versauert Bewässern, weniger Luft, Umluftführung Strukturanteil erhöhen, mehr Luft Strukturanteil erhöhen (Holz, Stroh etc.) Stickstoffquelle zufügen (Gülle, Mist etc.) mehr Luft, Umsetzten, Strukturanteil erhöhen Modul 1 SS 2007 Baumuster Nr. Verfahren Anbieter/Betreiber Baumuster I: Boxen- und HerHof, ML Containerverfahren Baumuster II: Tunnel- und Passavant, Sutco Zeilenkompostierung Baumuster III: Rottetrommel Envital, Lescha Baumuster IV: Belüftete Thyssen, Bühler Mietenkompostierung Baumuster V: Unbelüftete VKW Anlagenbau Mietenkompostierung Baumuster VI: Sonderverfahren Brikollare Rethmann ohne Baumuster BAV, IMK 6

7 Modul 1 SS 2007 Rottegrad Der Rottegrad ist ein Maß für die Reife, Stabilität und Qualität von Komposten. Bestimmung über Selbsterhitzungsversuch Skala von I-V Rohkompost: Frischkompost: Fertigkompost: I II-III IV-V Modul 1 SS 2007 Rottetechnische Grundgrößen (Vorgaben/Wahl) Bemessung Gesamtmassenverlust von Gew.% mts bleibt innerhalb der Rotte konstant ots wird um etwa % abgebaut aus 100 % Bioabfall bilden sich durchschnittlich % Kompost Bioabfall: H 2 O %, GV % Kompost: H 2 O %, GV ca. 30 % 7

8 Modul 1 SS 2007 Beispiel: Überschlägige Bemessung einer Kompostierungsanlage Vorgaben/Wahl: Baumuster IV: Belüftete Mietenkompostierung zum Beispiel Mg Bioabfall zum Beispiel Mg Grünabfall 250 Arbeitstage pro Jahr; 8 h/d tägl. Entleerung des Annahmebunkers Kompostziel Rottegrad IV-V Kompostlager für 3 Monate Modul 1 SS 2007 Bemessung einer Kompostierungsanlage Annahme- und Aufbereitungshalle 8

9 Modul 1 SS 2007 Bemessung Grünabfalllager bei gegebenen Jahresmengen Gegeben: Mg/a Grün- und Bioabfälle Davon 1/3 Grünabfälle Mg/a Grünabfälle Spitzenanlieferung im November: 50 % jährlichen Grünabfälle Verarbeitungsmenge pro Monat /12 = Mg/Monat Spitzenanlieferung im November * 0,5 = Mg Zum Zwischenlager: = Mg Modul 1 SS 2007 Bemessung Grünabfalllager bei gegebenen Jahresmengen Bemessung auf Spitzenwert: Grünabfall = Mg Schüttdichte Grünabfall: 0,35 Mg/m 3 V = 6.250/0,35 = ,2 m 3 Gewählt: Trapezmieten α = 45, b = 25 m, h = 3,5 m A = 3,5 * ( *3,5)/2 A = 75,25 m 2 L = V/A = 17857,2/75,25 = 237,3 m Gewählt: 4 Mieten á 60 m Lagerfläche Ages = 4*60*25 = m 2 9

10 Modul 1 SS 2007 Bemessung Bioabfallbunker Ermittlung der täglich anfallenden Bio- und Grünabfallmengen 250 AT/a = 20,8 AT/Monat Menge Bioabfall November: 11,23% der Jahresmenge Bio Nov = Mg 3.370/20,8 = 162 Mg/AT Bemessung Bioabfallbunker auf eine maximale Tageslieferung (Störungen, etc.) Gew.: Flachbunker, Radladerbeschickung Max = 162 Mg/AT Schüttgewicht Bioabfall: 0,35 Mg/m 3 Vmax = 463 m 3 /AT Schütthöhe Bioabfall: 2,5 m A = 463/2,5 = 185,2 m 2 Gewählt: A = 12 m*15,5 m = 186 m 2 Modul 1 SS 2007 Beispiel für das Fließschema einer Kompostierungsanlage Bioabfall Waage Grünabfall Annahmebunker Grünabfalllager Sieb 80 mm Zerkleinerung Fe-Verwertung Magnet Mischtrommel Rotte Biofilter Sieb Deponie Folienabscheidung Hartstoffabscheider Lager Vertrieb 10

11 Modul 1 SS 2007 Massenbilanz einer Kompostierungsanlage Wahl der Eingangsgrößen Mg/a H2O TS GV Input Bio % 40 % 60% Input Grün % 60 % 65% Modul 1 SS 2007 Massenbilanz einer Kompostierungsanlage Wahl der Eingangsgrößen Mg/a H2O TS GV ots mts Input Bio % 40 % 60% 24 % 16 % Input Bio Mg/a Input Grün % 60 % 65% % % Input Grün Mg/a 11

12 Modul 1 SS 2007 Modul 1 SS 2007 Bemessung Rottefläche Überschlägig Summe Input Bio + Grünabfall = Mg/a Output Kompost = 40 % von Summe Input Output Kompost = * 40 / 100 = Mg/a Aufenthaltszeit in der Rotte: 12 Wochen = 1 Rottedurchgang Durchgänge pro Jahr: 52 / 12 = 4,33 Rotteinput = / 250 = 180,0 Mg/AT Rotteoutput = / 250 = 72,0 Mg/AT Rotteinput pro Durchgang = 180 * 5 * 12 = Mg Mg/AT*AT/Woche*Wochen/Durchgang Rotteoutput pro Durchgang = 72,0 * 5 * 12 = Mg Im Mittel liegen auf Miete: ( )/2 =7.560 Mg 12

13 Modul 1 SS 2007 Bemessung (Rottefläche) Im Mittel liegen auf Miete: ( )/2 =7.560 Mg Schüttgewicht auf der Miete = 0,5 Mg/m 3 V = / 0,5 = m 3 Gewählt: Trapezmieten α = 45, b = 20 m, h = 2,5 m A = 2,5 * ( *2,5)/2 A = 43,75 m 2 L = V/A = / 43,75 = 345,6 m Gewählt: 5 Mieten á 70 m Mietenfläche Ages = 5*70*20 = m 2 Modul 1 SS 2007 Im Mittel liegen auf Miete: ( )/2 =7.560 Mg Bemessung (Rottefläche) 2. Variante zur Mengenberechnung Rotteverlust liegt bei 60 % Annahme: lineare Abnahme => 30 % ansetzen * 0,6 = Mg haben sich abgebaut, Mg Kompost bleiben übrig ( ) / 2 = Mg / 4,33 = Mg = m 3 A = 43,75 m² L = V/A = / 43,75 = 333 m Gewählt: 5 Mieten á 67 m Mietenfläche Ages = 5*67*20 = m 2 13

14 Modul 1 SS 2007 Bemessung (Biofilter) Luftbedarf bei der Kompostierung: 1 10 m 3 /h*m 3 FM Gewählt: 5 m 3 /(h*m 3 FM) V = Mg / 0,5 = m 3 Luftvolumen: 5 * = m 3 Belastbarkeit des Biofilters: m 3 Abluft/h*m 2 Filterfläche Gewählt: 100 m 3 /(h*m 2 ) /100 = 756 m 2 Gewählt: A = 27*28 = 756 m 2 Modul 1 SS 2007 Bemessung (Kompostlager) Trapezmieten, Lager für 3 Monate Menge für 3 Monate: /12*3 = Mg Schüttgewicht Kompost: 0,5 Mg/m /0,50 = m 3 Gewählt: Trapezmieten α = 45, b = 20 m, h = 3,5 m A = ( * 3,5)/ 2 * 3,5 = 57,75 m 2 L = V/A = 9.000/57,75 = 155,85 m Gewählt: 3 Mieten á 52 m A = 3 * 20 * 52 = m 2 14

15 Modul 1 SS 2007 Bemessung Flächenbedarf Gesamtflächenbedarf: Grünabfalllager A = 4 * 60 * 25 = m 2 Bioabfallbunker A = 12 * 15,5= 150 m 2 Rottehalle A = 5 * 67 * 20 = m 2 Biofilter A = 27 * 28 = 756 m 2 Kompostlager A = 3 * 20 * 53 = m 2 Summe A = m 2 Zusätzlich erforderliche Flächen: Aufbereitungshalle Bioabfall Feinaufbereitung Kompost Sozialräume Verkehrsflächen 15