d 4 1 training the trainers zusammenfassung · dies ist eine zusammenfassung der “training the...
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Dies ist eine Zusammenfassung der “Training the Trainers” PräsentationenDie im Rahmen des Projektes Biomethane Regions abgehalten wurde
Teil 1 – Treforest, Süd-Wales in Mai 2011Teil 2 – Kopenhagen, Dänemark in November 2011
Folgende Ausführungen sind Zusammenfassungen derInhalte & Präsentationen die im Rahmen des Trainings durchgeführt wurden. Die Präsentationen sindunter www.bio-methaneregions.eu undwww.energie-zentrum.com verfügbar.
Inhalt
• Der anaerobe Abbau
• Anlagen-Monitoring und Überwachung
• Komponenten einer Biogasanlage
• Biogasaufbereitung
• Substratvorbehandlung
• Gärrestcharkteristika und Behandlung
Die anaerobe Faulung
Die anaerobe Faulung ist die Umwandlung von organischen Material/Stoffen durchMikroorganismen zu Methan und Kohlendioxyd
unter Ausschluß von Sauerstoff.
CXHYOZ CO2 +CH4+ anaerobe Restbiomasse
Phasen des anaeroben Abbaus
Hydrolyse
Acidogene Phase
Acetogene Phase
Methanogene Phase
Guwy, (1996), Adaptiert von Mosey, (1983)
Organisches Material Proteine,
Kohlenhydrate
Zusammenfassend
Kontinuierliches Monitoring und Analyse derSubstrate und der Fermenterleistung führen zueiner erhöhten Ausbeute/Effizienz und somit zu
einer höheren Anlagenrentabilität.
Wie können wir kontrollieren/ die Anlage optimieren?
• Prozesskontrolle basierend auf Substrateingenschaftenund Fermenterleistung– Regulierung der Temperatur-Grundeinstellung
– Änderung der Beschickungsrate/ Verweilzeit im Fermenter
– Wahl der Substrate. Das “perfekte” Rezept finden.
– Beimengung von Wasser / Rezirkulieren von Flüssiggärresten
– Alkalinität und pH Regelung
– Beimengung von Mikro- und Makronährstoffe: z.B. Eisen, Kobald, Nickel, Molybdän, Selen, Kalzium, Magnesium, und Vitamin B
– Durchführung von Vor- und Nachbehandlungen
Substrate Substrat Vorbehandlung
Fermenter -Technologie
Gas Behandlung
Gas Nutzung
Gärrückstand Nutzung / Entsorgung
Lieferung
Lagerung
Zerkleinern
Sortierung
Pasteurisation
Sterilisation
Naßfermentat
ion
Trockenferme
ntation
mesophil
thermophil
Entschwefelung
Trocknung
CO2-
Absonderung
Gas-
Lagerung
Abwärme
KWK (Strom +
Wärme)
Gaseinspeisung
Brennstoffzelle
Kfz-Treibstoff
Lagerung
Aufbringung /
Entsorgung
Naßfermentation
Trocken -fermentation
> 25% TS
keine Pumpen
Batch-Verfahren (Semi-automatisch)
< 25% TS
kontinuierlicher Prozess
Pumpen automatisch
Fermentationsarten
Gülle (lflüssig)
NAWARO
Abfall
flüssig � pumpen
gratis
Geruch
geringer Energiegehalt
fest � pumpen nicht möglich
Beschaffungskosten
rel. hoher Energiegehalt
Flüssig und fest
Vorbehandlung notwendig
Geruch
Eventuell Hygienisierung notwendig
Substrate
Biogas ReinigungEin Separationsproblem
Ammoniak (NH3)
Schwefelwasserstoff (H2S)
Kohlenstoffdioxid (CO2)
Wasserdampf (H2O)
Bio-Methan (CH4)
Bio
gas
Weitere Verunreinigungen (Partikel, Tropfen, Siloxane, Kohlenwasserstoffe, Merkaptane)
Biogas Reinigung� Eine Vielzahl an Verfahren/ Technologien
� Druckwechseladsorption
� Wasser Wäscher
� Selexolabsorption
� Aminwäsche
� Membranseparation
� Kryogene Gasreinigung
� Hybridsysteme
� Die Entscheidung welche Technologie/Verfahren sollte nicht nur auf wirtschaftlichen Kriterien beruhen – billig kann auch teuer werden!!
� Technologie/Verfahren nach folgenden Kriterien auswählen:
� Reinigungskapazität
� turn-down ratio
� Leistung beim Hoch- und Runterfahren der Anlage und Bedienbarkeit
� Die benötigte Gasqualität
� Chemikalien- und Energieverbrauch
• Es gibt eine Vielzahl von Materialien die sich als Substrat für Biogasanlageneignen.
• Zu berücksichtigen sind, Verfügbarkeit, Kosten, Handhabung und Lagerung
• Zusammensetzung und biologische Abbaubarkeit
• Monitoring und Analysen sind für einen effizienten Anlagenbetrieb notwendig
• Die Buswell Formel – liefert den theoretischen Energieertrag
• Fermentationstest – um das Biogaspotenzial zu erheben.
• Vorbehandlung kann den Prozess unterstützen und die Gasproduktionfördern
Zusammenfassung
Substrat Charakterisierung – Chemische Analyse
AL Seadi (2001)
Substrat Organischer Inhalt
C:N TS% VS% von TS
Biogas m3 /kg org.TS
Ungewollte Stoffe Andere Ungewollte Stoffe
Schweinemist Kohlenhydrate, Proteine, Fette
3-10 3-8 70-80 0,25-0,5 Holz, Späne, Wasser, Sand, Stroh, Perlonborsten, Schlieren
Antibiotika, Desinfektionsmittel
Kuhmist Kohlenhydrate, Proteine, Fette
6-20 5-12 80 0,2-0,3 Perlonborsten, Erde, Wasser, Stroh, Holz, Transportverunreinigungen
Antibiotika, Desinfektionsmittel, NH4+
Geflügelmist Kohlenhydrate , Proteine, Fette
3-10 10-30 80 0,35-0,6 Kies, Sand, Federn Antibiotika, Desinfektionsmittel, NH4+
Magen/Gedärmeinhalte
Kohlenhydrate, Proteine, Fette
3-5 15 80 0,4-0,68 Tierreste Antibiotika, Desinfektionsmittel
Molke 75-80% Laktose20-25% Proteine
- 8-12 90 0,35-0,8 Transportverunreinigungen
Molkekonzentrat 75-80% Laktose20-25% Proteine
- 20-25 90 0,8-0,95 Transportverunreinigungen
Klärschlamm schwimmend
65-70% Proteine30-35% Fette
- Tierreste Schwermetalle, Desinfektionsmittel, Organische Schadstoffe
Küchenabfälle Kohlenhydrate 4-10 1-5 80-95 0,35-0,78 Nicht abbaubare Fruchtreste
Stroh Kohlenhydrate, Fette
80-100 70-90 80-90 0,15-0,35 Sand, Kies
Grünschnitt 100-150 60-70 90 0,2-0,5 Erde, Zellulosehaltiges Material Pestizide
Gras 12-25 20-25 90 0,55 Kies Pestizide
Grassilage 10-25 15-25 90 0,56 Kies
Frucht-Abfall 35 35 75 0,25-0,5
Fischöl 30-50% Fette -
Sojaöl/Margarine 90% Gemüse-Öl -
Alkohol 40% Alkohol -
Essensreste 10 80 0,5-0,6 Knochen, Kunststoffe Desinfektionsmittel
Organ. Komm. Abfall Kunststoff, Metall, Steine, Holz, Glas Schwermetalle, Organische Schadstoffe
Klärschlamm Schwermetalle, Organische Schadstoffe
AL Seadi (2001)
Anaerobe Abbauprozess
HydrolyseHydrolyse AcidogeneseAcidogenese AcetgeneseAcetgenese MethanogeneseMethanogenese
KohlenhydrateProteine
Fette
In der Lösung:Kurz kettriger
ZuckerAminosäuren
Fettsäuren
KurzkettrigeSäuren,Alkohol
CO2 and H2
Essigsäure und Alkohole
Essigsäure und Alkohole
H2SH2S
CO2 und H2CO2 und H2
CH4 , CO2 und H2O
CH4 , CO2 und H2OHomoacetigenesisHomoacetigenesis
NH4, NH3NH4, NH3
Sulphat Reduktion
Abbauprodukte der Proteine
Ko
mp
lexe
Ko
mp
lexe
Sub
stra
teSu
bst
rate
Wasser
LigninLignin LigninLignin
Leicht- und Schwerrmetalle(P, K, Na, Ca usw.)
Leicht- und Schwerrmetalle(P, K, Na, Ca usw.)
Leicht- und Schwerrmetalle
(P, K, Na, Ca usw.)
Leicht- und Schwerrmetalle
(P, K, Na, Ca usw.)
Wasser
GGää
rrest
rrest
Ino
rgan
isch
Ino
rgan
isch
Bio
gas
Bio
gas
Tabelle 6: Beispiel zu Inhaltsstoffen ausgewählter Gärrest-Produkte
Kennwert Verdauter Kuhmist Verdauter Schweinemist gemischte Mistausgabe(30% Kuhm., 50% Schweinem., 20% C&I)
kompl. sFl sF kompl. sFl sF kompl. sFl sF
Trockenmasse in % 7 3,1 23 5 1,5 30 4 1 30
Gesamt N (kg/Tonne) 5,47 4,6 9 5,05 4,36 9,56 5,15 4,49 12,5
Verfügbare N (kg/Tonne) 3,29 3,3 3,3 3,78 3,79 3,72 4,12 4,13 4
Organisch N-Rest
(kg/Tonne)2,18 1,3 5,7 1,27 0,57 5,84 1,03 0,36 8,5
Phosphate (kg/Tonne) 1,02 0,2 4,2 1,21 0,56 5,49 1,16 0,37 10
Schätzwert (gesamt N,P) 4,45 € 2,65 € 11,52 € 4,56 € 3,13 € 13,96 € 4,52 € 2,88 € 22,95 €
Verfügbarkeitspreis 2,08 € 1,74 € 3,41 € 2,40 € 2,14 € 4,15 € 2,55 € 2,23 € 6,17 €
sFl=separierte Flüssigkeiten
sF=separierte Feststoffe
Nährstoffgehaltdes Gärrests
Kernaussagen
Man sollte Optionen für Gärreste abwägen. Gibt es einen geeignetenMarkt dafür?
Gärreste beinhalten wichtige Nährstoffe und können als gute Alternative zum chemischen Düngemittel eingesetzt werden.
Separationstechnologie kann verwendet werden um den Gärrest zuentwässern.
Die Auswahl der Separationstechnologie sollte in Abhängigkeit derweiteren Verwendung des Gärrestes getroffen werden.