Theoretische Grundlagen der Kompostierung, Vergärung und MBA

Präsentation zum Thema: "Theoretische Grundlagen der Kompostierung, Vergärung und MBA"—  Präsentation transkript:

1 Theoretische Grundlagen der Kompostierung, Vergärung und MBA
Prof. Dr.-Ing. Sabine Flamme Workshop Abfallwirtschaft Vologda

2 Gliederung Allgemeines Kompostierung Vergärung
Mechanisch Biologische Abfallaufbereitung

3 Allgemeines Biologische Abfallbehandlung
Verwertung von Bio- und Grünabfällen stofflich stofflich/ energetisch energetisch Kompostierung (aerob) direkte Verwertung Vergärung (anaerob) Dünge- und Bodenverbes-serungsmittel Energie und/oder Wärme Dünge- und Boden- verbesserungsmitte l Energie und/oder Wärme Verbrennung (thermisch) Ziel: Biologische Behandlung aus Umwandlung der organischen Bestandteile und deren Mineralisierung; Kompost: pflanzenverträgliches Bodenverbesserungsmittel

4 Kompostierung Möglichkeiten der Kompostierung

5 Kompostierung Vielzahl von Einflussgrößen Gebührenordnung
Gebietsstruktur Gebührenordnung Behältersystem Teilnehmerquote Anteil Eigenkompostierer ( 30 – 60 kg/(ET *a)) abschöpfbar Anforderungen / Verwertungswege / Absatzmöglichkeiten Ø Ersatz des mineralisierten bodenbürtigen Humus Ø Verbesserung der chemisch-physikalischen Bodeneigenschaften (Erhöhung des Porenvolumens, der Wasserkapazität, Verminderung von Erosion und Verschlämmung etc.) Ø Steigerung der biologischen Aktivität der Böden Ø Ertragsteigerung Ø Positiver Einfluss auf die Qualität der erzeugten Produkte

6 Kompostierung Anforderungen
Allgemeine Qualitätsansprüche an die Kompostqualität: Ø reich an wertbestimmenden Inhaltsstoffen (org. Substanz, Nährstoffe) Ø arm an wertmindernden Inhaltsstoffen (Störstoffe, Schadstoffe) Ø hygienische Unbedenklichkeit Gütezeichen Kompost

7 Kompostierung Absatzmöglichkeiten
Für den Einsatz von Bio- und Grünabfallkomposten sind zahlreiche pflanzenbauliche und andere Anwendungsbereiche vorhanden, wobei der Mengenbedarf in den einzelnen Bereichen sehr unterschiedlich ist und regionalen Einflüssen unterliegt Anwendungsbereiche für Bio- und Grünabfallkompost Landwirtschaft Erwerbsgartenbau Garten- und Landschaftsbau Baumschulen Hobby- und Kleingartenbau Wein- und Obstbau Forstwirtschaft Öffentliche Grünanlagen Rekultivierungsmaßnahmen Kompostprodukte (erden- und substratherstellende Industrie) Technische Bereiche (Kompostfilter etc.)

8 Kompostierung

9 Kompostierung Zielsetzung Marktwert von Kompost in Deutschland
Bundesweiter Verbrauch von ca. 9 Mio. m³/a Torf; bei vollständiger Ausschöpfung der möglichen Substitutionsfelder Bedarf von 2,5 Mio. m³ Kompost (ca % der Kompostgesamtmenge). Marktwert von Kompost in Deutschland Über alle Vermarktungsbereiche beträgt der durchschnittliche Erlös von RAL-Kompost (gesiebt, ab Werk) ca. 5,80 €. In der Landwirtschaft sind die Erlöse geringer. Im Landschaftsbau, Erdenwerken, Hobbygartenbau etc. werden höhere Erlöse erzielt (BGK, 2006). Einsparungen von Ressourcen hier: Torfersatz

10 Kompostierung

11 Kompostierung Unterscheidung in drei Rottephasen
Abbauphase/thermophile Phase Durch intensive Abbautätigkeit wärmeliebender (thermophiler) Mikroorganismen Temperaturanstieg auf °C. Vollständige Hygienisierung, wenn das gesamte Material über einen Zeitraum von 3 Wochen Temperaturen von > 55°C ausgesetzt war. Umbauphase/mesophile Phase Temperaturen sinken unter 45°C  mesophile Bakterien und Pilzarten werden aktiv. Je nach Kompostierungsverfahren hält diese Phase mehrere Wochen an. Aufbauphase/Abkühlungs- oder Reifephase Weitere Abkühlung, Besiedlung durch Bodentiere (Zerkleinerung von Pflanzenteilen, Durchmischung und Durchlüftung des Substrates, Stabilisierung der Humusstoffe). Bildung von Ton-Humus-Komplexen, Beginn der Mineralisation. Phase sollte möglichst nicht während der Kompostierung abgeschlossen sein.

12 Kompostierung Kompostierungsverfahren

13 Kompostierung

14 Kompostierung Intensivrottesysteme für Bioabfälle
Intensivrottesysteme der Bioabfallkompostierung (Kern, 1992)

15 Kompostierung Tunnelkompostierung

16 Kompostierung Containerkompostierung

17 Kompostierung Zeilenkompostierung
Zeilenreaktor mit Umsetzer (Thomé- Kozmiensky, 1995)

18 Kompostierung

19 Vergärung Grundlagen der Vergärung
Vergärung: anaerobe biologische Mineralisierung organischer Rückstände (z. B. Bioabfälle), basierend auf der Nutzung der Methangärung. Diese ist ein mehrstufiger biologischer Prozess, bei welchem durch die mikrobiellen Stoffwechselvorgänge Biogas gebildet wird. Der verbleibende Feststoff wird als Gärrückstand bezeichnet.

20 Vergärung Verfahren der Bioabfallvergärung

21 Vergärung Verfahrenschema einer Vergärungsanlage (nach Biener, 2002)

22 Vergärung Vergleich/Kombination von Kompostierung und Vergärung

23 Vergärung Vergleich aerobe und anaerobe Behandlung von Bioabfällen

24 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage
Verfahren zur Restabfallbehandlung Seit dem ist in Deutschland eine Ablagerung von unbehandelten Siedlungsabfällen ohne vorherige Behandlung nicht mehr möglich. Die Einhaltung der Vorgaben der Abfallablagerungsverordnung für die Deponieklasse II insbesondere hinsichtlich der organischen Bestandteile erfordert eine thermische oder mechanisch-biologische Vorbehandlung, dadurch: Ø eine Minimierung der Deponiegasbildung, Ø eine Minimierung der Sickerwassermenge und Verbesserung der Sickerwasserqualität und Ø eine Minimierung der durch Deponiegas- und Sickerwasserbildung bedingten Setzungen im Deponiekörper Zur Behandlung von Restabfällen eignen sich mechanisch - biologische Abfallbehandlungsanlagen (MBA) sowie Müllverbrennungsanlagen (MVA).

25 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage
Restabfallbehandlungskonzepte (Flamme et al., 2005)

26 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage
Ziele der mechanisch-biologischen Behandlung · Einhaltung der Kriterien der Abfallablagerungsverordnung im abzulagernden Rest · Ziele der mechanischen Aufbereitung Ø optimaler Input für die biologische Stufe Ø Produktion von Fraktionen zur energetischen und stofflichen Verwertung · Separierte Stoffströme Ø Fraktion zur biologischen Behandlung: organikreich Ø Fraktion zur energetischen Verwertung: heizwertreich Ø Fraktion zur stofflichen Verwertung (z. B. Metalle, ggf. Kunststoffe) Ø Fraktion zur thermischen Behandlung in MVA (Störstoffe)

27 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage

28 Ballistischer Separator
Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage Mechanische Stufe [1] · Grundkonzeption mit und ggf. mit weiteren Aggregaten Vorsortierung Zerkleinerung Fe-Abtrennung Siebung NE-Abscheider Ballistischer Separator Windsichter

29 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage
Mechanische Stufe [2] Hausmüll (100 %) Überkorn Trommelsieb I FE (2 %) Überbandmagnet Trommelsieb II Feinkorn NE (0,5 %) NE-Abscheider Mittelkorn Besonderheit Reste NIR Rotte HKF Reste Ballenpresse, HKF Verladung zur Brenn- (22 %) stoffproduktion Verladung zur MVA Reste (55%)

30 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage
Biologische Stufe [1] Mengenstrom einer MBA einschließlich Vergärung Verfahren der Biologischen Stufe: siehe Grundlagen der Kompostierung / Vergärung

31 Mechanisch Biologische Aufbereitungsanlage
Beispiele für Mengenströme einer mechanisch - biologischen Behandlung