Bioabfall vs. organikreiche Restabfälle als Co-Substrat für bestehende Faultürme auf Kläranlagen

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Gertrud Althaus
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1 Bioabfall vs. organikreiche Restabfälle als Co-Substrat für bestehende Faultürme auf Kläranlagen Michael Meirer Doktorand und wiss. Mitarbeiter Universität Innsbruck Fakultät für Technische Wissenschaften Abfall- und Ressourcenmanagement

2 Übersicht 1. Co-Vergärung von Bioabfällen 2. Projektidee 3. Co-Vergärung organikreicher Restabfälle 2

3 1. Co-Vergärung von Bioabfällen 1. Co-Vergärung von Bioabfällen 1.1 Stand der Technik Co-Vergärung 1.2 Aufbereiteter getrennt gesammelter Bioabfall 1.3 Überblick Situation Co-Vergärung Tirol 2. Projektidee 3. Co-Vergärung organikreicher Restabfälle 3

4 1.1 Definition Co-Vergärung Definition: Unter Co-Vergärung auf Kläranlagen wird die Beimischung eines organischen (Rest-)Stoffs (= Co-Substrat) zu einem Hauptsubstrat (den Abwasserschlämmen) verstanden. Vorteil freie Faulraumkapazitäten können genutzt werden gängigste Co-Substrate: Fettabscheiderinhalte Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie Flotate aus Schlachtereien Molke Bäckereiabfälle Vorteile Zusammensetzung in der Regel relativ konstant bzw. homogen geringer Störstoffanteil 4

5 1.2 Aufbereiteter getrennt gesammelter Bioabfall Seit einigen Jahren aufbereiteter getrennt gesammelter Bioabfall als Co-Substrat Gängigste Aufbereitung Hammermühle Nachteil Enthält Störstoffe (Fehlwürfe, Knochen, Kerne, Sand etc.) Probleme durch Störstoffe 1. Verschleiß in Rohrleitungen und Maschinenteilen (Pumpen, Rührwerke, Entwässerungseinrichtungen) 2. Absetzen von Schwerstoffen wie Steinen, Glaspartikeln oder Metallen 3. Schwimmschichten durch Leichtstoffe (insbesondere Kunststofffolien) 4. Blockaden an bewegten Teilen wie Absperrarmaturen oder Rührwerken 5

1.3 Überblick Situation Co-Vergärung Tirol 17 ARA in Tirol mit Co-Vergärung 25.

6 1.3 Überblick Situation Co-Vergärung Tirol 17 ARA in Tirol mit Co-Vergärung Mg/a Co-Substrat gehen in Co-Vergärung Quelle: Land Tirol, 2014; Mölgg, 2016 Michael Meirer Bioabfall vs. organikreichem Restabfälle Restabfall als Co-Substrat für bestehende Faultürme auf Kläranlagen 6

7 2. Projektidee 1. Co-Vergärung von Bioabfällen 2. Projektidee 2.1 Nachteile der Bioabfall-Co-Vergärung 2.2 Möglicher neuer Verwertungsweg 2.3 Potenzial 3. Co-Vergärung organikreicher Restabfälle 7

8 2.1 Nachteile der Bioabfall-Co-Vergärung Störstoffe (Fehlwürfe, Knochen, Kerne, Sand etc.) Kreislauf Biomasse wird unterbunden Seit 1986 Richtlinie 86/278/EWG auf EU-Ebene geregelt, wie Klärschlämme auf landwirtschaftlichen Flächen eingesetzt werden dürfen Klärschlammverwertung in Österreich Länderkompetenz in Tirol und Wien generelles Verbot für das Ausbringen von Klärschlämmen auf landwirtschaftlichen Flächen Salzburg nur in Extremlagen erlaubt enthaltene Nährstoffe werden nach Co-Vergärung (Vermischung mit minderwertigerem Faulschlamm) verbrannt stoffliche Nutzung geht verloren 8

9 2.2 Möglicher neuer Verwertungsweg nieder Wertschöpfung hoch Keine Verwertung Organik im Restabfall MBA aerob Deponie Energetische Verwertung Bioabfall Müllverbrennung Stoffliche Verwertung Gewinnung neuer Rohstoffe (z.b. Milchsäure) Kompostierung Co-Vergärung in Kläranlagen + künftig stoffl. Phosphor-Nutzung MBA anaerob Energetische + stoffliche Verwertung Vergärung in Biogasanlagen + stoffliche Nutzung der Gärreste 9

10 2.3 Potenzial Sortierfraktion (% (w/w)) FRA ITA ENG OÖ KÄR TIROL Bereich Organik 9, Papier 14 Karton 9, ,3 11 9, Hygieneartikel 8, Kunststoff , ,3 10 Verbundstoffe 3,6 2,6 2, Textilien 3, ,3-4,1 4,8 5,2 1-8 Glas 4,2 3,8-8,6 3,0 4,2 3, Inertstoffe/Steine 0,3-5,1 2,0 6, Metall 5, ,9-4,5 2,3 4,0 1,8 1-9 Holz 2-4 1,3 2-4 Elektro- & Elektronikaltgeräte 0,1-2,9 0,4 0,8 0-3 Problemstoffe 1,1 0,1-1,1 0,3 0,4 0-1 Feinfraktion (< 20 mm, <10 mm, -) 21 0,4-2, Sortierrest 6,6 6, ,

11 3. Co-Vergärung organikreicher Restabfälle 1. Co-Vergärung von Bioabfällen 2. Projektidee 3. Co-Vergärung organikreicher Restabfälle 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung 3.3 Vergleich zu getrennt gesammelten Bioabfällen 11

12 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Seit mehr als 2 Jahren ~ monatliche Probenahmen von Restabfall < 40 mm aus der MA Ahrental 12

13 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Trockenrückstand bzw. org. Trockenrückstand 13

14 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Trockenrückstand bzw. org. Trockenrückstand Gärtest Prozesstemperatur 37 C Verweilzeit mind. 21 Tage (VDI 4630) 14

Trockenrückstand Gärtest Siebung (frisch) in 8

15 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Trockenrückstand bzw. org. Trockenrückstand Gärtest Siebung (frisch) in 8 Korngrößenklassen < 2 mm 2-4 mm 4-6,3 mm 6,3-10 mm mm mm mm mm 15

16 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Trockenrückstand bzw. org. Trockenrückstand Gärtest Siebung (frisch) in 8 Korngrößenklassen < 2 mm 2-4 mm 4-6,3 mm 6,3-10 mm mm mm mm mm Sortierung in 6 Fraktionen Sortierung in 12 Fraktionen Trockenrückstand Glührückstand 16

3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm 4 Korngrößenklassen < 10 mm < 2 mm 2-4 mm 4-6,3 mm 6,3-10 mm 4 Korngrößenklassen 10-40 mm 10-16 mm 16-25 mm 25-32 mm 32-40 mm 1. Organik 2.

17 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm 4 Korngrößenklassen < 10 mm < 2 mm 2-4 mm 4-6,3 mm 6,3-10 mm 4 Korngrößenklassen mm mm mm mm mm 1. Organik 2. Kunststoff 3. Metall 4. Steine 5. Glas 6. Sortierrest 1. Organik 2. Kunststoff 2D 3. Kunststoff 3D 4. Metall Fe 5. Metall NE 6. Steine 7. Glas 8. Sortierrest 9. Papier 10. Textil 11. Holz 12. Problemstoffe 17

18 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Trockenrückstand bzw. org. Trockenrückstand Gärtest Siebung (frisch) in 8 Korngrößenklassen < 2 mm 2-4 mm 4-6,3 mm 6,3-10 mm mm mm mm mm Sortierung in 6 Fraktionen Sortierung in 12 Fraktionen Trockenrückstand Glührückstand Siebung in 5 Korngrößenklassen 2-1 mm 1-0,5 mm µm µm µm < 63 µm 18

19 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Massenverteilung feucht (%) 50 Restabfall 0-40 mm ( =100%)

20 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Korngrößenverteilung (%) Korngrößenverteilung ( =100%) ,3 6, ,5 31,5-40 Korngröße (mm) 20

21 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Organik NICHT-Organik Massenverteilung (%) ,3 6, ,5 31,5-40 Korngröße (mm) 0-10 mm: 63,1 % Organik mm: 27,2 % Organik 0-40 mm: 44,4 % Organik 21

22 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Frachtenverteilung (%) Organik Sortierrest Schwerfraktion ( Steine, Glas, Metall) Leichtfraktion ( Kunststoff, Papier, Holz, Textil) Gesamt , , Korngröße (mm) 22

23 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Sieb und Windsichter und/oder Ballistikseparator + optional NIR + optional XRF 23

24 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Spannwellensieb Luftherd Ballistikseparator 24

25 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Sieb und Windsichter Kolbenpresse oder Schneckenpresse und/oder Ballistikseparator + optional NIR + optional XRF 25

26 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Aufbereitung durch Pressen: Kolbenpressen (2 verschiedene Typen wurden getestet) Schneckenpressen 26

27 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Sieb und Windsichter und/oder Ballistikseparator + optional NIR + optional XRF Kolbenpresse oder Schneckenpresse Pulper Hydrozyklon 27

28 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Nassaufbereitung: Pulper Hydrozyklon 28

29 3.2 Möglichkeiten der Aufbereitung Sieb und Windsichter und/oder Ballistikseparator + optional NIR + optional XRF Kolbenpresse oder Schneckenpresse Pulper Hydrozyklon und/oder Absetzbecken/Sandfang 29

30 3.1 Ausgangssituation Zusammensetzung Restabfall < 40 mm Probenahme Rückstellprobe Aufbereitungsversuch Analyse wie bei nicht aufbereitetem Restabfall Siebung mit Wasser Aufschwemmversuch Sortierung und Korngrößenanalyse 30

3.3 Vergleich zu getrennt gesammelten Bioabfällen Youtube: Michael Meirer - Duell der Giganten Science Slam 2015 Bioabfall 600-1.

31 3.3 Vergleich zu getrennt gesammelten Bioabfällen Youtube: Michael Meirer - Duell der Giganten Science Slam 2015 Bioabfall m³ Biogas /Mg otr Restabfall <40 mm 700 m³ Biogas /Mg otr otr unaufbereitet = 70-75% (TR) otr aufbereitet = 70-75% (TR) otr unaufbereitet = 55-60% (TR) otr aufbereitet = 75-80% (TR) Menge Störstoffe [g]/m³ Biogas = 160 Quelle: Science Slam 2016 Menge Störstoffe [g]/m³ Biogas =

32 Bioabfall vs. organikreichen Restabfällen als Co-Substrat für bestehende Faultürme auf Kläranlagen Michael Meirer Doktorand und wiss. Mitarbeiter Universität Innsbruck Fakultät für Technische Wissenschaften Abfall- und Ressourcenmanagement

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