Flüssiger Gärrest - Hitachi Zosen Inova AG

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Witzenhausen-Institut
Presswasserreduktion
Minimierung und Verwertung von
flüssigen Gärresten aus Bioabfällen
Hitachi Zosen Inova AG
4. März 2016
DR. MICHAEL KERN
GESCHÄFTSFÜHRER
WITZENHAUSEN-INSTITUT
Gliederung
1. Hintergrund und Veranlassung
Hitachi Zosen Inova AG 2016
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
für Abfall, Umwelt und Energie GmbH
gegründet als beratendes und planendes Ingenieurbüro 1990
Schwerpunkt: -
Biologische Abfallbehandlung
-
Biogasanlagen/Kompostierung
-
Stoffstrommanagement
-
Abfallwirtschaftsplanung
10. Bad Hersfelder
Biomasse-Forum
27.-28.10. 2016
28. Kasseler Abfall- und
Bioenergieforum
11.-13.4. 2016
3
Bioabfall-Vergärungsanlage
Backnang-Neuschöntal
Inbetriebnahme:
2011
Kapazität:
41.000 t/a
Verfahren:
Pfropfenstrom
(Kompogas)
Foto: AWG
kontinuierlich
thermophil
4
Biovergärungsanlage Backnang-Neuschöntal
Übersichtsplan
2 liegende
Fermenter
Anlieferung/
Aufbereitung
Siebpressen/Becken
Nachrotte/Kompostaufbereitung
?!
Flüssigdüngerspeicher
6.300 m³
Quelle: AWG
5
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
Bioabfallvergärung
Massenbilanz
Vergärung
Methan
+ CO2
ca. 10%
Gärrest
ca. 90%
Fokus auf beide Produkte der Vergärung legen:
Biogas und Gärprodukte
Planung am Ende anfangen…
7
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
Vergärungsverfahren und Gärreste
Verfahren
Nassvergärung
Trockenvergärung
TS Input: 12-15%
Boxenverfahren
TS Input: 30-40%
TS Gärrest: 5-10%
Pfropfenstrom
TS Input: 20-30%
TS Gärrest: 25-35%
Neuanlagen
TS Gärrest: 15-25%
Überwiegend
Trockenvergärung 9
Vergärung von Bioabfällen
PfropfenstromVergärung
kontinuierlich
1 Mg Bioabfall
Flüssiger
Gärrest
ca. 0,4 Mg
Fest-/Flüssigtrennung
Vergärung
Biogas
> 100 Nm³
220 - 240 kWh Strom
240 - 280 kWh Wärme
Gärrest fest
ca. 0,4Mg
≈ 0,2 Mg
Kompost
10
Wauwil
Betonfermenter
11
Winterthur
Stahlfermenter
12
Gärrestseparation
Schneckenpresse
TS = 22%
Fester Gärrest
TS ca. 35%
Kompostierung
Flüssiger Gärrest
TS ca. 15%
Landwirtschaftliche
Verwertung
13
Schneckenpressen Fulda
Schneckenpressen Fulda
Quelle: Fa. Dörfler
14
Schneckenpressen Zürich
(Quelle: Fa. Dorset)
Schneckenpressen Zürich
Dekanter
Quelle: Fa. Dörfler 15
Fermenteraustrag
TS 22%
Schneckenpresse
Fester Gärrest
TS 35%
?!
Kompostierung
TS 15%
Flüssiger Gärrest
16
Biogut
TS=40%; oTS=65%
Biogut (1.000 kg)
140 260
fester Gärrest (Pfropfenstrom
(1.000 640
kg)
180 180
- 380 l
56%
Wasser
oTS
60% TS
55 % oTS
570 kWh
140 180 220
TS=35%
oTS=50%
100 kg
oTS
600
460 kWh
31%
80 kg
Vergärung
Fester
Gärrest
180 80 170
- 470 l
Wasser
60%
60%
TS
30 % oTS
Kompost
Kompost
u.a. Siebfähigkeit
TS=60%
u.a. Siebfähigkeit
TS=60%
17
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
Optimierung Gärresteverwertung
Prozessoptimierung
Vergärung
Mechanische
Verfahren
Thermische
Verfahren
Abwassertechnik
Brauchwasser
-management
Pressschnecken
Bandtrockner
vorhandene
Kläranlagen
Teilstromvergärung
Dekanter
Trommeltrockner
Membranverfahren
Bandfilter
pressen
solar
unterstützte
Trockner
Verschiedene
Kombinationen denkbar,
je nach Standort
Eindampfung
19
Brauchwassermanagement
(TS-Gehalte einstellen)
animpfen
≈ 40% TS
≈ 26% TS
≈ 5% TS
Brauchwasser
(Dachflächen etc.)
≈ 22%
TS
≈ 15% TS
≈ 15% TS
20
Konzeptansatz Teilstromvergärung
Pfropfenströmer ohne flüssigen Gärrest
Teilstrom ca. 30 %
Biogut
Aufbereitung
Fermenter
(2 Wochen)
Mischer
(keine Presse)
Mittelkorn
aus
Konfektionierung
Störstoffe
Konfektionierung
Tunnelkompostierung
(2-3 Wochen)
Kompost
Vortrag: P. Cesaro „Presswasserfreie Anlage“
21
Thermische Verfahren
Bandtrockner
Trommeltrockner
Bandtrockner Leonberg
(Quelle: Fa. Dorset)
Quelle: Fa. Dörfler
22
Grundsätzliche Überlegungen
zur Erhöhung des TS - Gehalts
1 Mg Bioabfall ~ 100 Nm3 Biogas (550 kWh)
bei 40% th. Wirkungsgrad: 220 kWhth
bei 30% Eigenbedarf für Fermenter verbleiben: 155 kWhth  130 l Wasser 
1000 kg
abzutrennendes Wasser
ca. 350 kWhth
800 kg
Wasser
ca. 190 kWhth
600 kg
kg
600
Trockensubstanz
250 kg TS / 900 kg = 27,8 %
400 kg
400 kg
mechanisch
thermisch
200 kg
200 kg
biologisch
0 kg
0 kg
25%
25%
35%
35%
45%
45%
55%
55%
65%
65%
TS-Gehalt von Gärrest im Verlauf der Trocknung
TS-Gehalt von Gärrest im Verlauf der Trocknung
100 kg
- 286
Wasser
- 160 kg
Wasser
- 100 kg
Wasser
- 70 kg
Wasser
23
•
•
•
•
•
•
Wirtschaftliche Betrachtung
Gärrestverwertung
Immer standortspezifisch
Kosten und Bedingungen örtliche
Kläranlage/Sickerwasserkläranlage
Kosten landwirtschaftliche
Verwertung
Kosten Wärme
Kosten Fläche
U.a.
24
Abschätzung wirtschaftlicher Kennziffern
verschiedener Maßnahmen zur Vermeidung / Reduzierung flüssiger
Gärreste
STANDORTBEZOGEN
€/m³
70
60
50
Erlöse (externe Biogutmengen)
Entsorgung / Vermarktung
Betriebskosten
40
Kapitalkosten
30
20
10
0
zusätzliches
Gärrestlager
SiWaKA
Deponie
Solar
flüssig
Teilstromvergärung
Trommeltrocknung
Bezugsgröße: Verwertung von 19.000 m³ flüssigem Gärrest
(davon 8.400 m³ landwirtschaftlich, davon 10.600 m³ variantenspezifisch)
25
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
Vielen Dank!
für Abfall, Umwelt und Energie GmbH
Werner-Eisenberg-Weg 1, 37213 WITZENHAUSEN
Tel: 05542-9380-0 / www.witzenhausen-institut.de

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