Anaerobtechni k. Springer. Wolfgang Bischofsberger Norbert Dicht1 Karl-Heinz Rosenwinkel Carl Franz Seyfried Botho Böhnke (Hrsg.)

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1 Wolfgang Bischofsberger Norbert Dicht1 Karl-Heinz Rosenwinkel Carl Franz Seyfried Botho Böhnke (Hrsg.) Anaerobtechni k 2., vollständig überarbeitete Auflage Mit 224 Abbildungen Springer

2 Inhalt Verzeichnis der Autoren... xi11 Anschriften... XIV Abbildungsverzeichnis... XVII Tabellenverzeichnis... XXVII 1 Geschichte der Anaerobtechnik Historische Entwicklung Weitere Entwicklungen der anaeroben Schlammstabilisierung Anaerobe Abwasserbehandlung Mikrobiologische Grundlagen Energiegewinn aus mikrobiellen Stoffwechselprozessen Anaerober Abbau - Überblick und Organismen Hydrolysierende und versäuernde Bakterien Acetogene Bakterien Methanbakterien Aufbau von Pellets Bedingungen der Pelletbildung Anaerobe Abbauprozesse organischer Stoffe Hydrolyse Versäuerung Acetogenese Methanogenese Nährstoff- und Spurenelementbedarf anaerober Abbauprozesse 45 3 Einflussfaktoren auf die anaeroben biologischen Abbauvorgänge Einfluss der Temperatur Einfluss des ph-wertes und der Säurekapazität Einfluss der Durchmischung Einfluss der Substratzusammensetzung Substrat-Konzentration Feststoffgehalt Verhältnis von CSB, Stickstoff und Phosphor Kalziumgehalt... 64

3 VIIi Inhalt 3.5 Einfluss hemmender und toxischer Stoffe Begriffserklärung Sauerstoff Schwefelverbindungen Organische Säuren Schwermetalle Sonstige Hemmstoffe Spurenelemente Verfahrenstechniken zur Behandlung von Klärschlamm Klärschlammmengen und -beschaffenheit Primärschlamm Sekundärschlamm Tertiärschlamm Rohschlamm Stabilisierte Schlämme, Faulschlamm Stoffbedingte Eigenschaften von Klärschlämmen Klärschlammmengen Behandlung kommunaler Schlämme Schlammstabilisierung Klärschlammdesintegration Klärschlammentseuchung Schlammwasserabtrennung Rückbelastung der Kläranlage aus der Schlammbehandlung Wertstoffrückgewinnung aus Klärschlamm Schlammfaulung auf deutschen Kläranlagen Beispiele zur Co-Fermentation Einleitung Co-Substrate Großtechnische Erfahrungen Zusammenfassung Anaerobe Abwasserbehandlung Vor- und Nachteile der anaeroben Behandlung von Abwässern gegenüber den aeroben Verfahren Verfahrenstechniken zur Behandlung von Abwässern Grundsätzliches sowie Gliederung anaerober Verfahren Ausschwemmreaktor (CSTR) Anaerobe Belebung (Kontakt.Prozess) Membranunterstützte Anaerobreaktoren UASB-Reaktoren (Schlammbettreaktoren)

4 Inhalt IX EGSB-Reaktoren Festbettreaktoren Fließbettreaktoren Hybridreaktoren Beispiele zur Behandlung von industriellen Abwässern aus der Lebensmittelindustrie Fruchtsaftindustrie Erfrischungsgetränkeindustrie Brauereien Schlacht- und Fleischverarbeitungsbetriebe Stärkeherstellung Kartoffelveredelungsindustrie Pektinfabriken Zuckerindustrie Brennereien und Hefefabriken Süßwarenindustrie Beispiele zur Behandlung von sonst. industriellen Abwässern Zellstoff- und Papierfabriken Tierkörperbeseitigungsanstalten Anlagen mit anorganischen Abwässern Chemische- und Pharmazeutische Industrie Beispiele zur Behandlung von kommunalen Abwässern Einleitung Vor- und Nachteile der Anaerobtechnik bei kommunalem Abwasser Reaktortypen Einflussgrößen und Bemessungsparameter der anaeroben Reinigung kommunaler Abwässer Technische Details bei kommunalen UASB-Reaktoren Beispiele von UASB-Reaktoren zur kommunalen Abwasserreinigung Landwirtschaftliche Vergärungsanlagen Verfahrenstechniken Historische Entwicklung und Einordnung Herkunft und Potential der eingesetzten Substrate Verfahrenskonzepte Aufbereitung und Speicherung von Biogas Beispiele landwirtschaftlicher Vergämngsanlagen Vorbemerkungen Einstufige Kofermentation Zweistufige Kofermentation

5 X Inhalt Zweistufige Kofermentation mit therm. Desintegration Kofermentations-Gemeinschaftsanlage mit Gärrückstandskonditionierung Trocken-Nass-Simultanvergärung Vergärung von Bio- und Restabfällen Status quo Rechtliche Rahmenbedingungen Mengen. Qualitäten und Potenziale Verwertung von Bioabfallen und sonstiger qualitativ hochwertiger organischer Abfallstoffe Behandlung von Restabfallen Anlagen- und Verfahrenstechnik Anlieferung Mechanische Aufbereitung vor der Vergärung Vergärung Konfektioniemng nach dem Vergärungsprozess Biogasvenvertung Abluftemissionen Abluftemissionen bei der Bioabfallvenvertung Abluftemissionen bei der Restabfallbehandlung Abwasseremissionen Abwasseremissionen bei der Bioabfallbehandlung Abwasseremissionen bei der Restabfallbehandlung Energiebilanz Ausgewählte Leistungsdaten Leistungsdaten der Bioabfallvergärung Leistungsdaten der mechanisch-biologischen Restabfallbehandlung Ausblick Einrichtungen zur Nutzung / Verwertung von Faulgas Allgemeines Faulgasanfall Eigenschaften von Faulgas Faulgastransport und -speicherung Faulgastransport Faulgasspeicherung Ausrüstungsteile für das Gassystem Gashaube/Schaumfalle Gasfackel Entwässerungseinrichtungen

6 Inhalt XI Gasfilter Flammenrückschlagsicherungen Messeinrichtungen Faulgasaufbereitung Entschwefelung Anlagen zur Gastrocknung Anlagen zur Siloxanentfemung Gasvenvertung Allgemeines Energiebedarf auf Kläranlagen Gasverwertung in Heizkesseln Verwertung in BHKW Sonstiges Stromübergabe ins Netz Bauliche Hinweise Beispielrechnung Annahmen Bemessung des Faulbehälters Energiebedarfsberechnung der gesamten Anlage Energieangebot Faulgas Energienutzung und -deckung Vergleich der ermittelten Werte für die gewählten Arten der Gasnutzung Sicherheitsaspekte im Umgang mit Faulgas Allgemeine sicherheitstechnische Hinweise Allgemeines Erstickungsgefahr Vergiftungsgefahr Explosionsgefahr Beispiele ex-gefährdeter Bereiche bei Faul- und Gasbehältern Mess- und Kontrolleinrichtungen Bauliche Hinweise Vorschriften Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole Sachwortverzeichnis