Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
|
Organische Abfälle können in einer Perkolationsanlage kostengünstig zu Kompost und Biogas umgesetzt werden. Diese besteht im Prinzip aus einem Perkolator, in dem das Abfallmaterial aerob aufbereitet (Hydrolyse) und ausgewaschen wird, sowie einem Biogasfermenter, in dem das beladene Waschwassers gereinigt wird. Dabei setzen Methanbakterien die gelöste Organik zu Biogas um. Das gekklärte Waschwasser wird anschliessend in den Perkolator rezykliert. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effizienz der Perkolation von Grüngut durch Optimierung chemisch-physikalischer, verfahrenstechnischer und mechanischer Parameter deutlich zu steigern. Die Versuche wurden in einer Perkolationsanlage im Pilotmassstab durchgeführt. Bei den Untersuchungen ist der CSB-Gehalt im ausgewaschenen Perkolationswasser entscheidend: eine hohe CSB-Auswaschrate ermöglicht eine hohe Biogasausbeute. Durch die geeignete Wahl von Waschwassermenge, Belüftungsrate und der mechanischen Parameter konnte die aerobe Hydrolyse optimiert und dadurch die Menge an ausgewaschenem CSB um das 7-fache gesteigert werden. Die Biogasausbeute erreichte bis zu 85 Nm3/ m3 Grüngut bei einer idealen Aufenthaltszeit des Grünguts im Perkolator von 2 Tagen. Nach der Behandlung erreichte der produzierte Kompost den Rottegrad IV.Die Ergebnisse zeigen, dass Grüngut mittels einer Perkolationsanlage effizient behandelt werden kann. Das Verfahren hat den Vorteil, dass die Behandlung des Abfallmaterials innert 4 Tagen vollzogen ist; herkömmliche Biogasanlagen benötigen dafür eine Verweilzeit von 20-25 Tagen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Nova Energie GmbH
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Widmer,Ch.
Wellinger,Arthur
Schober,G.
Zugehörige Dokumente
|
Schlussbericht
(Deutsch)
|
Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Grüngut mittels Perkolation und anaerober Vergärung - einem Verfahren, welches für Restmüll entwickelt wurde - effizient zu Kompost und Biogas umgesetzt wird. Das Perkolationsverfahren besteht im Prinzip aus einem Perkolator, in dem das Abfallmaterial aerob aufbereitet und die gelösten Substanzen bei 45°bis 50°C ausgewaschen werden, sowie einem mesophilen Biogasfermenter, in dem die Reinigung des beladenen Waschwassers stattfindet. Dabei setzen Methanbakterien die gelöste Organik zu Biogas um. Das gereinigte Waschwasser wird anschliessend in den Perkolator rezykliert. Dieses System unterscheidet sich vor allem durch deutlich kürzere Verweilzeiten von den üblichen Vergärungssystemen: Die Abtrennung des belasteten Abwassers vom strukturreichen Abfallmaterial ermöglicht eine problemlose Kompostaufbereitung mit kürzerer Rottedauer. Die Vergärung des Abwassers im Hybridreaktor kann bei sehr kurzen Aufenthaltszeiten von 3 - 4 Tagen durchgeführt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effizienz der Perkolation von Grüngut und der anschliessenden Vergärung durch Optimierung chemisch-physikalischer, verfahrenstechnischer und mechanischer Parameter deutlich zu steigern. Die Versuche wurden in einer batch betriebenen Perkolationsanlage im Pilotmassstab (1 m3) und einem anaeroben Hybridfilter (4m3) durchgeführt. Durch die geeignete Wahl von Perkolationswassermenge, Belüftungsrate und der Optimierung mechanischer Parameter konnte die aerobe Hydrolyse, d.h. der CSB-Austrag auf 340kgCSB/t Bioabfall gesteigert werden. Der Fermenter konnte unter optimierten Bedingungen mit Raumbelastungen bis zu 5.6kg CSB/m3*d und Aufenthaltszeiten über 1.5 Tagen gefahren werden. Das Optimum lag bei 4 Tagen mit einer Gasausbeute von 53m3/t Grüngut. Die höchste erzielte Gasausbeute betrug 85m3 pro Tonne. Das verwendete Material der Kompostieranlage Tägerschen wies einen sehr hohen Anteil an ligninhaltigem Gartenabraum auf und hatte daher ein tiefes Gaspotential. In Batch-Versuchen, bei welchen das gesamte Material ohne Perkolation vergärt wurde, konnten nur Gaserträge zwischen 35m3 und 69m3 pro Tonne Grüngut erzielt werden. Die entsprechenden Gasausbeuten aus dem Perkolationswasser lagen bei rund 75% der Werte mit Vollvergärung, d.h. zwischen 25m3 und 53m3 Gas pro Tonne eingebrachtem Grüngut. Nach der Behandlung erreichte der produzierte Kompost den Rottegrad IV. Die Ergebnisse zeigen, dass Grüngut mittels einer Perkolationsanlage effizient behandelt werden kann. Innerhalb von 3 bis 4Tagen Behandlungszeit werden 75% des Gasertrages erreicht im Vergleich zu einer konventionellen Vollvergärung bei 12 bis 20 Tagen Aufenthaltszeit. Zudem ist das ausgelaugte Material bereits aerob und damit ohne NH4-belastete Abluft. Damit kann auf eine geschlossene Halle mit Abluftbehandlung verzichtet werden. Trotz reduziertem Gasertrag ist der ganze Prozess immer noch energetisch positiv.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Nova Energie
AFAG-Engineering
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schober,Gabriele
Wellinger,Arthur
Widmer,Christian
Zugehörige Dokumente
|
Schlussbericht
(Englisch)
|
The percolation process is a new two-step, two-phase system for waste treatment with biogas generation. The main components of a percolation system are the percolator itself and the anaerobic digester. In the percolator, the organic compounds are aerobically hydrolyzed. This is the first step of the percolation process. While the waste material passes the tank in a plug-flow mode, low molecular products are washed out at 45° to 50°C to obtain high charged wastewater, which is then fed to the digester. Aerating and stirring to improve aerobic hydrolysis, heat generation, and to ensure a regular washout of the whole material enhance the leaching procedure in the percolator. In the anaerobic hybrid reactor, the second step of the percolation process occurs: the organic matter is degraded to biogas at mesophilic temperatures (37 °C). The overflow water is then recycled to the percolator to be reloaded with organic compounds. As biowaste is rich in sand and fibers, a sand separator and a sieve are integrated into the system to avoid fermenter plugging. So far, the process has never been applied with biowaste. For this reason, the percolation behavior of biowaste was investigated. The main focus of the research was put on the efficiency of the aerobic percolation procedure. An efficient percolation process is characterized by a high amount of soluble organic substances extracted from the biowaste. In the present work, the effects of varying volumes of washing water, aeration rates and the influences of the stirring frequency on the amount of soluble substances expressed as COD were studied in order to optimize the percolation procedure. In the 1m3 pilot batch percolator, followed by a 4m3 hybrid anaerobic filter, source separated household and yard waste was percolated. Chemical-physical, biological and process parameters were optimized in order to improve COD removal and consequently gas yield. Increasing the rate of percolation water from 1 m3 to 8 m3/m3*d at a retention time of 2 days in the percolator, the amount of extracted COD could be increased by a factor of seven. Variation of the aeration rate between 0 and 12 m3/m3*h demonstrated an optimal COD extraction at 6 m3/m3*h. Under best operational conditions it was possible to achieve loading rates in the digester of 5.6kg COD/m3*d at HRTs of 1.5 days or higher. The optimum was reached at a retention time of 4 days with a gas yield of 53m3 per ton of green waste. The material used over the entire experiments from a near by composting place was primarily composed of yard waste a demonstrated a very low gas potential. In lab-scale batch experiments, with the entire green waste, gas yields of 35m3 to 69m3 per ton of green waste were determined. The correspondent gas yields after percolation reached about 75% thereof, i.e. values between 25m3 and 53m3 per ton of green waste.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Nova Energie
AFAG-Engineering
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schober,Gabriele
Wellinger,Arthur
Widmer,Christian
|
