Leistungssteigerung Monovergärung

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500947

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Biorender verarbeitet nahezu ausschliesslich tierische Nebenprodukte (TNP) aus Schlachthöfen und Metzgereien. Die aus den Proteinen stammende sehr hohe Stickstoffkonzentration in der Vergärung wird durch eine, ausserhalb der Vergärung angeordnete, Stickstoffreduktion gesteuert. Diese bis anhin einzigartige Technologie funktioniert in nahezu allen Verfahrensstufen gut, die Stufen Ultrafiltration, Vergärung (Schaumbildung) und Gasaufbereitung (Dimethylsulfid im Biogas) führen aber zu unbefriedigenden Gesamtleistung der Anlage. Das Projekt beantwortet folgende Fragen für die Monovergärung von tierischen Nebenprodukten: (1) Einfluss von Polyacrylamiden auf die Abbauleistung und auf die Bildung von im Betrieb störenden Feinstoffen im Schlamm. Diese Feinststoffe sind verantwortlich für schlechte Leistungen der Ultrafiltration und der Schaumbildung. Welche Ersatzhilfsstoffe stehen zur Verfügung? (2) Welche Prozesse verursachen störende Inhaltsstoffe im Rohbiogas (z.B. Dimethylsulfid)? (3) Grenzbelastungen bezüglich Ammoniumgehalt, pH-Wert, Temperatur, Schlammalter, CSB-Raumbelastung für den Fermenterbetrieb. Diese Daten definieren die Fermentergrösse, aber auch die notwendigen Leistungen von Ultrafiltration und Schlammentwässerung, generell der Fest-Flüssig-Trennung.

Schlussbericht (Deutsch)

Die Biorender AG in Münchwilen, TG verarbeitet in ihren drei Fermentern fast ausschliesslich tierische Nebenprodukte (TNP), welche als Abfallprodukte aus der Fleischverwertung anfallen. Dieses spezielle Rohmaterial, im Wesentlichen bestehend aus Protein und Fett stellt zusätzlich zur Monovergärung  sehr hohe Ansprüche an die Anlagen- und Verfahrenstechnik einer Biogasanlage und bedingt im grosstechnischen Massstab neuartige Verfahrenskombinationen. Die Anlage der Biorender AG in Münchwilen beweist eindrücklich, dass eine quasi Monovergärung von tierischen Nebenprodukten (TNP) auf einem hohen Level möglich ist. Allerdings stellt der Betrieb dieser komplexen Anlage hohe Anforderungen an die Betriebsführung.

Die Anlage erreicht die prognostizierte Leistung nicht. Die Ursachen dafür wurden in der starken Schaumbildung, die zu einem Absenken des Füllstandes in den Fermentern führt und der mangelhaf- ten Durchsatzleistung der Ultrafiltration identifiziert.

Die Ursachen der Schaumbildung werden untersucht und verschiedene Verbesserungsvorschläge aufgestellt. Dabei steht die Vermeidung von Schaum im Mittelpunkt, aber auch die Bekämpfung des Schaums wird diskutiert.

Die Ultrafiltration erbringt nur knapp 10% der Leistung, für welche sie ausgelegt wurde. Als Ursache sind drei Gründe zu vermuten: ungenügende Hydraulik innerhalb der Filterbehälter, Feinststoffe im Gärschlamm, die eine Sekundärmembrane bilden und eine Gasbildung (CO2) im Filterbehälter, wel- che die Hydraulik stört und Verstopfungserscheinungen verursacht. Massnahmen zur Behebung die- ser Ursachen werden besprochen und für die Probleme Feinststoffe und Gasbildung aufgezeigt.

Die Problematik der Bildung von organischen Schwefelverbindungen innerhalb des Anlagensystems, die im Frühjahr 2013 zur Verwerfung von Biomethan führte, ist untersucht und erste Lösungen sind realisiert.

Der hohe Ammoniumgehalt in der Vergärung zeigt keinen Einfluss auf die Abbauleistung, möglicher- weise aber auf die Schaumbildung. Kann der Ammoniumgehalt weiter gesteigert werden, ohne dass die Leistung massgebend reduziert wird, entspannt sich die Problematik der geringen Leistung der Ultrafiltration. Diese Fragestellung muss mit weiteren Versuchen überprüft werden.

Die technischen Hauptprobleme der Anlage und damit das Ziel einer höheren Anlagenleistung sind lösbar.

Zugehörige Dokumente

• Leistungssteigerung Monovergärung TNP - Schlussbericht [PDF] 9'968 kB

Schlussbericht (Englisch)

The biogas plant of the Biorender AG in Münchwilen, Switzerland is processing animal by-products (ABP) as a mono substrate. The feedstock for the three fermenters is almost exclusively by-products from the meat processing industry. This particular raw material, mainly consisting of protein and fat has high demands on the equipment and process technology of a biogas plant and requires novel process combinations for an industrial scale plant. The system of Biorender AG clearly proves that a quasi mono- digestion of animal by-products (ABP) is possible at a high level. However, the operation of this complex system places high demands on the operators.

The plant does not reach the forecasted performance. The reasons for this have been identified in the strong formation of foam, which leads to a lowering of the liquid level in the fermenter and the throughput of the ultrafiltration which is too low.

The reasons for the foam formation are investigated and several suggestions for improvement are being established. The prevention of foam has priority, but also the elimination of the foam shall be discussed.

The ultrafiltration provides only 10% of the performance for which it was designed. There are probably three reasons for this: insufficient hydraulic inside the filter container, fine material in the fermentation sludge, which form a secondary membrane and formation of gas (CO2) in the filter container, which disturbs the hydraulic and causes blockage symptoms such as scaling or fouling. Measures to avoid these problems are discussed and discussed for the problems of the fine material and gas formation.

The formation of organic sulphur compounds within the system led to the rejection of upgraded bio- methane in spring 2013. This problem was investigated and initial solutions have been realised.

The high ammonia content in the fermentation has no influence on the degradation rate, but possibly on the formation of foam. A further increase of the ammonium concentration, without major reduction of the general plant performance, would defuse the problem of the low ultrafiltration throughput. This question shall be checked with further tests.

The main technical problems of the system and the goal of a higher plant performance are solvable.