Presswasserreduktion Minimierung und Verwertung von flüssigen Gärresten aus Bioabfällen

Transkript

1 Presswasserreduktion Minimierung und Verwertung von flüssigen Gärresten aus Bioabfällen Hitachi Zosen Inova AG 4. März 2016 DR. MICHAEL KERN GESCHÄFTSFÜHRER WITZENHAUSEN-INSTITUT

2 Gliederung 1. Hintergrund und Veranlassung 2. Bioabfallvergärung und Gärreste 3. Aufbereitung und Verwertung - Fester Gärrest - Flüssiger Gärrest 4. Minimierung und Verwertung von flüssigen Gärresten 5. Wirtschaftliche Betrachtung 6. FAZIT 2

3 Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH gegründet als beratendes und planendes Ingenieurbüro 1990 Schwerpunkt: 10. Bad Hersfelder Biomasse-Forum Biologische Abfallbehandlung - Biogasanlagen/Kompostierung - Stoffstrommanagement - Abfallwirtschaftsplanung 28. Kasseler Abfall- und Bioenergieforum Witzenhausen-Institut 3

4 Bioabfall-Vergärungsanlage Backnang-Neuschöntal Inbetriebnahme: 2011 Kapazität: t/a Verfahren: Pfropfenstrom (Kompogas) Foto: AWG kontinuierlich thermophil 4

5 Biovergärungsanlage Backnang-Neuschöntal Übersichtsplan 2 liegende Fermenter Anlieferung/ Aufbereitung Siebpressen/Becken Nachrotte/Kompostaufbereitung?! Flüssigdüngerspeicher m³ Quelle: AWG 5

6 Problem: Speicherkapazität flüssiger Gärrest nicht ausreichend (Layoutbegrenzung durch Hochspannungsleitung) Zu kleine Gärrestlager geplant a) höheres Aufkommen an flüssigem Gärrest als geplant, z.b. durch Zugabe von Wasser b) zunehmend reduzierte Ausbringzeiten, -mengen und -flächen (DüV) in der Landwirtschaft AwSV (Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen) Entwurf AwSV 23: Ein Lagervolumen für 9 Monate vorzuhalten (vorgesehene Übergangsfrist für bestehende Anlagen: 5 Jahre) 6

7 Bioabfallvergärung Massenbilanz Vergärung Methan + CO 2 ca. 10% Gärrest ca. 90% Fokus auf beide Produkte der Vergärung legen: Biogas und Gärprodukte Planung am Ende anfangen 7

8 Ziele Gärrestmanagement 1. Hygienisierung im Sinne der BioAbfV und / oder TierNebV (wenn nicht bereits bei Vergärung nachgewiesen) 2. Rotte zur Stabilisierung fester Gärreste 3. Mengenreduktion durch Rotte- und Wasserverlust bzw. technische Verfahren 4. Erreichung der Siebfähigkeit fester Gärreste zum Austrag verbleibender Fremdstoffe und Konditionierung der Produkte 5. Reduzierung von Umweltbelastungen (Klimagase, geruchsintensive Komponenten) 8

9 Vergärungsverfahren und Gärreste Verfahren TS Input: 12-15% TS Gärrest: 5-10% Pfropfenstrom TS Input: 20-30% TS Gärrest: 15-25% Nassvergärung Trockenvergärung Boxenverfahren TS Input: 30-40% TS Gärrest: 25-35% Neuanlagen Überwiegend Trockenvergärung 9

10 Vergärung von Bioabfällen Pfropfenstrom- Vergärung kontinuierlich 1 Mg Bioabfall Flüssiger Gärrest ca. 0,4 Mg Biogas > 100 Nm³ Vergärung Fest-/Flüssigtrennung Gärrest fest ca. 0,4Mg kwh Strom kwh Wärme 0,2 Mg Kompost 10

11 11 Wauwil Betonfermenter

12 12 Winterthur Stahlfermenter

13 Gärrestseparation Schneckenpresse Fester Gärrest TS ca. 35% TS = 22% Flüssiger Gärrest TS ca. 15% Kompostierung Landwirtschaftliche Verwertung 13

14 Schneckenpressen Fulda Schneckenpressen Fulda Quelle: Fa. Dörfler 14

15 Schneckenpressen Zürich (Quelle: Fa. Dorset) Schneckenpressen Zürich Dekanter Quelle: Fa. Dörfler 15

16 Fermenteraustrag TS 22% Fester Gärrest TS 35%?! Kompostierung Schneckenpresse TS 15% Flüssiger Gärrest 16

17 Biogut TS=40%; ots=65% Vergärung Fester Gärrest TS=35% ots=50% 31% ots Biogut (1.000 kg) fester Gärrest (Pfropfenstrom ( kg) 80 kg 460 kwh 60% TS 60% TS 30 % ots % 55 % ots l Wasser 56% ots 100 kg 570 kwh l Wasser Kompost u.a. Siebfähigkeit TS=60% Kompost u.a. Siebfähigkeit TS=60% 17

18 Hemmnisse für die Verwertung von flüssigem Gärrest Verfügbare Flächen sind in dicht besiedelten Gebieten begrenzt Geringe Transportwürdigkeit flüssiger Gärreste Konkurrenz zu flüssigen Wirtschaftsdüngern (Gülle) Ausbringung von Düngemitteln aus Biogut auf Grünland in D bisher nicht gestattet Wert des flüssigen Gärrests seitens der Landwirtschaft gering (Monopolstellung/Abhängigkeit!) 18

19 Optimierung Gärresteverwertung Prozessoptimierung Vergärung Mechanische Verfahren Thermische Verfahren Abwassertechnik Brauchwasser -management Dekanter Bandfilter pressen Bandtrockner Teilstromvergärung Pressschnecken Trommeltrockner solar unterstützte Trockner vorhandene Kläranlagen Membranverfahren Verschiedene Kombinationen denkbar, je nach Standort Eindampfung 19

20 Brauchwassermanagement (TS-Gehalte einstellen) 40% TS 5% TS 26% TS animpfen 15% TS 22% TS 15% TS Brauchwasser (Dachflächen etc.) 20

21 Konzeptansatz Teilstromvergärung Pfropfenströmer ohne flüssigen Gärrest Teilstrom ca. 30 % Biogut Aufbereitung Fermenter (2 Wochen) Mischer (keine Presse) Störstoffe Mittelkorn aus Konfektionierung Konfektionierung Tunnelkompostierung (2-3 Wochen) Kompost Vortrag: P. Cesaro Presswasserfreie Anlage 21

22 Thermische Verfahren Bandtrockner Bandtrockner Leonberg Trommeltrockner (Quelle: Fa. Dorset) Quelle: Fa. Dörfler 22

23 Grundsätzliche Überlegungen zur Erhöhung des TS - Gehalts 1 Mg Bioabfall ~ 100 Nm 3 Biogas (550 kwh) bei 40% th. Wirkungsgrad: 220 kwh th bei 30% Eigenbedarf für Fermenter verbleiben: 155 kwh th 130 l Wasser 1000 kg 800 kg 600 kg 400 kg 400 kg 200 kg 200 kg ca. 350 kwh th ca. 190 kwh th mechanisch thermisch biologisch abzutrennendes Wasser Wasser Trockensubstanz 250 kg TS / 900 kg = 27,8 % 0 kg 0 kg 25% 35% 45% 55% 65% 25% 35% 45% 55% 65% TS-Gehalt von Gärrest im Verlauf der Trocknung TS-Gehalt von Gärrest im Verlauf der Trocknung kg Wasser kg Wasser kg Wasser - 70 kg Wasser 23

24 Wirtschaftliche Betrachtung Gärrestverwertung Immer standortspezifisch Kosten und Bedingungen örtliche Kläranlage/Sickerwasserkläranlage Kosten landwirtschaftliche Verwertung Kosten Wärme Kosten Fläche U.a. 24

25 Abschätzung wirtschaftlicher Kennziffern /m³ 70 verschiedener Maßnahmen zur Vermeidung / Reduzierung flüssiger Gärreste STANDORTBEZOGEN Erlöse (externe Biogutmengen) Entsorgung / Vermarktung Betriebskosten Kapitalkosten 0 zusätzliches Gärrestlager SiWaKA Deponie Solar flüssig Teilstromvergärung Trommeltrocknung Bezugsgröße: Verwertung von m³ flüssigem Gärrest (davon m³ landwirtschaftlich, davon m³ variantenspezifisch) 25

26 Zusammenfassung und Fazit Hochwertige Verwertung = Kaskadennutzung mit stofflicher und energetischer Verwertung Grundlage der Konzepte und Planung muss die stoffliche Verwertung der Gärprodukte Da wo flüssige Gärprodukt gut verwertbar ökologisch und ökonomisch optimal Da wo flüssige Gärprodukt nicht gut verwertbar Teilstromvergärung (Presswasserfrei) Primärmaßnahmen: Wassermanagement Sekundärmaßnahmen: Trocknen, Verdampfen, Aufbereitung für Abwassertechnik 26

27 Vielen Dank! Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH Werner-Eisenberg-Weg 1, WITZENHAUSEN Tel: /