Modul Abfallwirtschaft 1 SS 2007 Modul Waste Management 1. Übung Biologische Abfallbehandlung. Teil 2. Ruth Brunstermann

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1 Modul 1 SS 2007 Übung Biologische Abfallbehandlung Teil 2 Ruth Brunstermann Sprechstunde montags 14:30-15:30 Uhr in Raum V15 R01 H08 Modul 1 SS 2007 Bemessung Biofilter Kompostlager Flächenbedarf Inhalt Kompostierung Vergärung überschlägige Dimensionierung eines Fermemters - Raumbelastung (B R ) - Aufenthaltszeit (HRT) Gasausbeute Energiegehalt des Biogases Elektrische und thermische Energiebereitstellung 1

2 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 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 2

3 Modul 1 SS 2007 Bemessung (Biofilter) Im Mittel auf der Kompostmiete Mg 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 3

4 Modul 1 SS 2007 Bemessung Flächenbedarf Gesamtflächenbedarf: Grünabfalllager A = 4 * 60 * 25 = m 2 Bioabfallbunker A = 12 * 15,5= 186 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 Ausgangsdaten Modul 1 SS 2007 Vergärung Beispiel Einstufige mesophile Nassvergärung Mg/a Speisereste; TS-Gehalt 30 % Ziel: TS-Gehalt im Fermenterzulauf: 10 % ots-gehalt der Speisereste: 92 %-TS Dichte der Speisereste: ρ = 950 kg/m³ ots-abbaugrad: η = 85 % HRT 19 Tage Gasausbeute: 780 [l N /kg ots zu ] Methangehalt im Biogas: 70 % Wirkungsgrad BHKW: ηelek.= 35 % ηther.= 55 % 4

5 Modul 1 SS 2007 Aufgaben 1. Dimensionieren Sie den Fermenter für eine Aufenthaltszeit (HRT) von 19 Tagen. 2. Berechnen Sie die Raumbelastung BR [kg ots/m³*d]. 3. Wie groß muss ein Zwischenspeicher dimensioniert werden, wenn die Speisereste an 250 d/a angeliefert werden. 4. Berechnen Sie die durchschnittliche Gasausbeute in [m³/a] 5. Berechnen Sie den Energiegehalt des Biogases. 6. Wie viel Energie, getrennt nach Strom und Wärme, kann pro Jahr auf der Anlage erzeugt werden? 7. Welche Leistung muss das BHKW besitzen? Modul 1 SS 2007 Lösung Zu 1: VFerm. = 1.589,04 m³ gewählt VFerm. = m³ Zu 2: BR = 4,73 kg otszu/(m³*d) > 4,5 kg ots zu/(m³*d) => Aufenthaltszeit HRT vergrößern und dadurch den Fermenter neu dimensionieren HRT = 20 d VFerm. = 1.672,67 m³ gewählt m³ => BR = 4,45 kg ots/(m³*d) o.k. 5

6 Modul 1 SS 2007 Lösung Zu 3: Anlieferung der Speiseabfälle an 250 d/a Zulauf zum Fermenter an 365 d/a Werden die unbehandelten Speiseabfälle (TS=30%) für das Wochenende zwischen gespeichet, reicht ein Stahltank mit Vz = 66,33 m³ gewählt 80 m³ um auch Feiertage zu berücksichtigen. Wird die Suspension also die behandelten Speisereste (TS=10 %)gespeichert, so fällt in 5 Tage eine Menge von 192,36 m³ an die gespeichert werden muss. (gewählt 250 m³) Zu 4: bei 780 l/kg otszu VGas= 5.898,08 Nm³/d Modul 1 SS 2007 Lösung Zu 5: Energiegehalt Methan 10 kwh/m³ Methangehalt Biogas 70% Energiegehalt des Gases = 7 kwh/nm³ ,58 kwh/d Zu 6: Strom- und Wärmeerzeugung E elek. = ,30 kwh/d E therm. = ,62 kwh/d Zu 7: notwendige elek. Leistung BHKW 602,1 kwh/h gewählt 2 BHKW a 320 kw 6

7 Modul 1 SS 2007 Noch Fragen??? 7