Betriebserfahrungen mit Nassvergärungsanlagen

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1 Betriebserfahrungen mit Nassvergärungsanlagen Dipl.-Ing. Rolf Sieksmeyer Zusammenfassung Die Nassvergärung von Biomasse mit anschließender Aerobisierung in der nassen Phase und thermischer Trocknung ist das verfahrenstechnische Konzept der MBA Lübeck-Niemark. HAASE Anlagenbau AG hat diese Anlage für die Hansestadt Lübeck errichtet und betreibt sie im Rahmen des Probebetriebs. Sie ist ausgelegt für die Behandlung von max Tonnen Abfall aus der Region pro Jahr. Behandlungsziel der Anaerobtechnik ist die Erzeugung eines nach den Vorgaben der AbfAblV deponiefähigen Materials. HAASE Energietechnik hat mit diesem verfahrenstechnischen Konzept in Lübeck und auf einer weiteren Anlage über 2 Jahre intensive Betriebserfahrungen gesammelt, die in diesem Beitrag kurz geschildert werden sollen. Das Konzept Nassvergärung+nasse Aerobisierung hat auch international große Aufmerksamkeit gewonnen. So wurde HAASE mit der Errichtung ähnlicher MBA-Anlagen in England, Malta und Portugal beauftragt. Weitergehendes Interesse besteht auch in Australien, Korea und im mittleren Osten. Abb. 1: Luftaufnahme der MBA Lübeck

2 1. Aufbau der MBA Lübeck Der angelieferte Abfall wird zunächst in einer geschlossenen Halle einer mechanischen Vorbehandlung (Sortierung) unterzogen. Die ausgesiebte organische Fraktion wird in geschlossenen Behältern angemischt, erwärmt und einem zweistufigen Anaerobprozess zugeführt. Das entstehende Biogas wird in einem Blockheizkraftwerk zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt. Weitere Biogasnautzer sind die RTO-Anlage und der Trockner. Eine Hochtemperatur- Fackelanlage sichert die Gasentsorgung im Fall eines BHKW-Stillstands ab. Das vergorene Substrat wird in geschlossene Aerobisierungsbehälter geleitet und in der flüssigen Phase aerob behandelt. Von dort aus wird das Substrat der mechanischen Entwässerung zugeführt. Die entwässerte Fraktion wird mit der Abwärme des Biogas-BHKW getrocknet und entspricht im Ergebnis den Anforderungen der Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV). Falls aufgrund des Feuchtigkeitsgehalts des Abfalls Überschusswasser anfällt, wird dieses in einer Membrananlage mit Ultrafiltration und Umkehrosmose behandelt. Das Konzentrat aus der Membrananlage wird einer Sickerwasserbehandlungsanlage zugeführt, das Permeat wird direkt eingeleitet. Die Abluft wird an allen relevanten Punkten der Anlage abgesaugt und zur Reinigung gemäß BImSchV einer HAASE VocsiBox zugeführt. Wegen der durchgehend nassen Verfahrensführung in geschlossenen Behältern ist die Anlage besonders emissionsarm. Ca m 3 thermisch zu behandelnde Abluft ist ein herausragend niedriger Wert. Nachfolgend einige Ausführungen zu den Betriebserfahrungen mit den verschiedenen Anlagenteilen.

3 2. Mechanische Vorbehandlung Bild 2: Blick in die Mechanische Vorbehandlung der MBA Lübeck Für die Optimierung der mechanischen Vorbehandlung ist es zunächst wichtig, das Behandlungsziel einer MBA-Anlage klar zu definieren. Was will man am Ende erzeugen? In der MBA-Anlage Lübeck geht es darum, eine biogene Fraktion mit maximalem biologischen Potenzial zu erzeugen. Das bedeutet u. a., dass Sand und Störstoffe wie Glasscherben, Kabel, Tonbänder oder flächige Kunststoffe soweit wie irgend möglich bereits in der trockenen, mechanischen Vorbehandlung abzuscheiden sind. Für die weitere Konditionierung des Materials vor der Anaerobstufe hat sich ein Siebschnitt von <40 mm für die organische Fraktion als geeignet erwiesen, um optimale Voraussetzungen für den Vergärungsprozess zu schaffen. In Lübeck sah sich das Betriebspersonal außerdem mit hohen Anteilen von 20 bis 40 % Sand im Restmüll konfrontiert. Der zunächst eingebaute Standard-Sandfang konnte diese Mengen nicht erfolgreich ausschleusen. HAASE Anlagenbau optimierte daraufhin den Sandfang. Das Problem wurde nachhaltig gelöst.

4 Abb. 3: Sandfang in der MBA Lübeck 3. Vergärung Abb. 4: Im Hintergrund die Fermenter der MBA Lübeck Die biologische Prozessführung in den Fermentern verlief insgesamt problemlos. Die von HAASE eingesetzten Reaktorbehälter bestehen aus geschweißtem Stahlblech in einer Qualität und Verarbeitung, wie sie im Schiffbau üblich ist. Die Durchmischung des Substrats erfolgt jeweils durch ein einziges Zentralrührwerk, das in der Mitte des Behälterdachs verankert ist

5 Biomasse-Forum 4. Nasse Aerobisierung Abb. 5: Aerobisierungshalle der MBA Lübeck Die nasse Aerobisierung des Gärsubstrats aus den Fermentern nimmt in dem verfahrenstechnischen Konzept eine Schlüsselstellung im Hinblick auf die Einhaltung der AbfAblV ein. Hier erfolgen der Abbau des restlichen Kohlenstoffs und die Nitrifikation. 5. Abluftbehandlung Abb. 6: VocsiBox (RTO-Anlage) zur Abluftbehandlung auf der MBA Lübeck Durch die von Anfang bis Ende geschlossene Verfahrensführung (geschlossene Hallen, geschlossene Behälter und Rohrsysteme) erwies sich die Belastung der

6 Prozessluft als wesentlich geringer wie zunächst erwartet. Entscheidend ist hier die Dauer der Lagerung von Abfallstoffen in der Annahmehalle. Die Abluftbehandlung mittels regenerativ-thermischer Oxidation (HAASE VocsiBox ) stellte sich zwar als äußerst wirksam heraus. Jedoch hätte wahrscheinlich auch ein Biowäscher gereicht, um die Grenzwerte einzuhalten. Bei der Konzeption der RTO war man noch von Betriebserfahrungen mit älteren MBA-Anlagen ausgegangen, die nach einem anderen verfahrenstechnischen Konzept gebaut wurden und deshalb eine wesentlich höhere Abluftbelastung aufwiesen. 6. Prozesswasserbehandlung Abb. 7: Membrananlage auf der MBA Lübeck mit Pumpencontainer Das Wassermanagement in der MBA-Anlage Lübeck wird mittels einer membrananlage durchgeführt. In der Membrananlage wird eine Kombination aus Ultrafiltration und Umkehrosmose eingesetzt, um das Überschusswasser aus dem Vergärungsprozess zu entfrachten. Dabei geht es in erster Linie um das Entfernen von gelösten Salzen aus dem Prozess. Das gereinigte Wasser (Permeat) wird als Ansetzwasser für Polymere in den Prozess zurückgeführt. Das Konzentrat wird entsorgt. 7. Trocknung und Ablagerung Nach der nassen Aerobisierung des Materials wird es in einem Dekanter entwässert. Im laufenden Betrieb wurde die Anwendung von Flockungshilfsmitteln zur

7 Entwässerung erforderlich. Der Dekanter entlässt das entwässerte Substrat mit einem TS-Gehalt von 30 bis 35 %. Dieses Substrat wird der thermischen Trocknung zugeführt, wo der TS-Gehalt emäß der AbfAblV auf 65 % erhöht wird. An dieser Stelle ist ein kritisches Wort zur AbfAblV angebracht. Nach den Erfahrungen mit der Ablagerung des Endprodukts auf der Deponie könnte man auf die weitergehende thermische Trocknung getrost verzichten. Denn das Material wird offen und nicht witterungsgeschützt in die Deponie eingebaut. Sobald es regnet, saugt es sich wieder voll Wasser, und der ganze Aufwand mit der Trocknung, der in der AbfAblV vorgegeben ist, war dann für die Katz. 8. Fazit Die MBA Lübeck war aufgrund des neuen verfahrenstechnischen Ansatzes mit einigen Kinderkrankheiten behaftet, die auch mit unerwarteten Qualitätsmerkmalen des angelieferten Rohabfalls zusammenhingen. So erwies sich der hohe Anteil von Sand im Rohabfall zunächst als ernsthaftes Problem. Durch den Einbau eines von HAASE Anlagenbau optimierten Sandfangs konnten diese Probleme jedoch nachhaltig gelöst werden. Insgesamt erwies sich die angewandte Verfahrenstechnik als betriebssicher und zielführend. Zum Fazit gehört aber auch die Erkenntnis, dass für den Betrieb einer MBA-Anlage dieser Größenordnung qualifiziertes und motiviertes Betriebspersonal erforderlich ist. Hier wurden leider unerwartete Erfahrungen gemacht. Der Vermeidung von Organisations- und Personaldefiziten muss bei ähnlichen Projekten eine weitaus größere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Dies obliegt den Auftraggebern, die die Anlage betreiben wollen, und nicht dem Anlagenbauer. Dipl.-Ing. Rolf Sieksmeyer

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