Versuchsbericht KBA Hard – NMT...Projekt KBA Hard - NMT Versuchsbericht Datum 25.08.2008 Revision...

Projekt

KBA Hard - NMT

Versuchsbericht

Datum

25.08.2008 Revision 0

Zuordnung

Vorplanung Dokumenten-Nr.

Seite 1 von 57

1

0 25-08-2008 - ksu rsu

Rev. Datum Änderungen Verfasser Geprüft Freigegeben

P:\KBA Hard II\3 Pilotierung\Versuche KBA Hard\Versuchsbericht\Versuchsbericht44.doc

Gesellschaft für Energie- und Umwelttechnik mbH

Versuchsbericht

KBA Hard – NMT

KBA Hard - SCHUBIO®

Versuchsbericht

Versuchsbericht44.doc / 27.10.08 Seite 2 von 57


Inhalt

1 Einführung 3

2 Zusammenfassung und Bewertung 3

3 Beschreibung SCHUBIO®-Verfahren 4 3.1 Verfahrensbeschreibung SCHUBIO® 4 3.2 Beschreibung der Versuchsanlage 5

4 Versuchsdurchführung Grobkonzept 8 4.1 Planung Grobkonzept Grün 9 4.1.1 Grobkonzept Grün von EcoEnergy 10 4.1.2 Durchführung Pilotierung Grobaufbereitung 10 4.1.3 Ergebnisse Pilotierung Grobaufbereitung Grün 12 4.2 Planung Grobkonzept Schwarz 13 4.2.1 Grobkonzept Schwarz SCHUBIO® 13 4.2.2 Durchführung Pilotierung Grobaufbereitung Schwarz 14 4.2.3 Ergebnisse Pilotierung Grobaufbereitung Schwarz 16 4.2.4 Durchführung Versuch Flowerdisk 29.07.2008 17 4.3 Analytik 18 4.3.1 Probenahme 18 4.3.2 Probenkennzeichnung 18 4.3.3 Analysenprogramm 18 4.4 Zeitlicher Ablauf 19

5 Versuche SCHUBIO®-Verfahren 20 5.1 Massenbilanz 20 5.1.1 Grünabfall < 50 mm 21 5.1.2 Schwarzabfall < 50 mm 22 5.1.3 Schwarzabfall < 25 mm 23 5.1.4 Schwarzabfall 25-100 mm 24 5.2 Organik Auswaschraten 25 5.3 Biogasausbeute 26 5.4 Produktqualität Kompost 28 5.4.1 Schwermetalle 29 5.4.2 Organische Schadstoffe 36 5.4.3 Fremdstoffe 36 5.4.4 Biologische Aktivität 37 5.4.5 Kompostqualität weitere Parameter 40 5.4.6 Pelletierung 40 5.5 Brennstoff 41 5.6 Inertstoffe 50 5.6.1 Schwarzabfall 50 5.6.2 Grünabfall 56

6 Anhang 57 6.1 Probenkennzeichnung Pilotierung Grob 57


Versuchsbericht



1 Einführung Der Kläranlageverband Schaffhausen betreibt in Beringen eine Kehrichtbehandlungsanlage (KBA Hard). Die KBA Hard plant die Erneuerung der derzeitigen Abfallbehandlungstechnik, wobei das NMT - heute SCHUBIO® -Verfahren als zentraler Behandlungsschritt integriert werden soll. Zum generellen Eignungsnachweis des SCHUBIO®-Verfahrens wurden repräsentative Versuche mit den zurzeit anfallenden Schwarz- und Grünabfällen durchgeführt.

Neben dem Nachweis der Verfahrenseignung für die bei der KBA Hard anfallenden Schwarz- und Grünabfälle wurden Massenbilanzen als Grundlage für die Auslegung der geplanten SCHUBIO®-Anlage sowie der vor- und nachgeschalteten Anlagentechnik wie z.B. Vergärung erstellt. Zur Abschätzung der Betriebswirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens wurden Mengen und Qualitäten der Outputstoffe aus dem Verfahren analytisch ermittelt.

Es wurde zunächst unter Verwendung der vorhandenen Anlagentechnik das Grobkonzept bezüglich der Grobaufbereitung überprüft. Für die trockene Aufbereitung wurde die vorhandene Anlagentechnik genutzt und die geplante Grobaufbereitung mit mobilen Geräten in einem Pilotierungsversuch simuliert. Für die nasse Aufbereitung wurde die SCHUBIO®-Versuchsanlage verwendet.

Es wurde sowohl Schwarzabfall als auch Grünabfall untersucht. Dazu wurden Anliefertage mit einer repräsentativen Abfallzusammensetzung in den Anlieferfahrzeugen gewählt. Klärschlamm, Sperrabfälle und Holz wurden bewusst nicht in die Versuche mit aufgenommen.

2 Zusammenfassung und Bewertung Die Versuche hatten sowohl die Bestätigung der Planung des Grobkonzeptes als auch den Nachweis der Eignung des Verfahrens für die KBA Hard zum Ziel. Beides wurde in den Versuchen vollauf bestätigt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Versuchsdurchführung auf dem Gelände der KBA Hard unter Beteiligung des Betriebspersonals der KBA Hard war die intensive Zusammenarbeit und Vertrauensbildung zwischen EcoEnergy (Unternehmensbereich biologische Abfallbehandlung aktuell übernommen durch die SCHU AG Schaffhauser Umwelttechnik, Schaffhausen) und der KBA Hard. Diese Zusammenarbeit gestaltete sich sehr kooperativ und erfolgreich.

Die kurzfristig beschlossene zusätzliche Durchführung einer Bilanzierung der vorhandenen Anlage erforderte einen hohen personellen und finanziellen Aufwand noch vor der eigentlichen Versuchsdurchführung. Es bestand dennoch Einigkeit über den aufgrund der guten Ergebnisse gerechtfertigten Aufwand.

Es wird empfohlen, bis zur Erstellung der Neuanlage die Bilanzierung in 3- bis 5-monatigen Abständen zu wiederholen.

Die Grobplanung wurde durch die Versuche vollumfänglich bestätigt.

Das Verfahrensprinzip des NMT - heute SCHUBIO® - Verfahrens konnte eindeutig als das für den Standort geeignete Verfahren nachgewiesen werden. Die Qualität der Produkte aus dem Verfahren konnte nicht nur begeistern sondern hat auch zur Identifikation des Betriebspersonals und der Bevölkerung mit dem neuen Verfahren beigetragen.

Für eine Versuchsanlage typische Probleme mit Verstopfungen bei unterschiedlichen Abfallzusammensetzungen konnten vor Ort gemeinsam analysiert und behoben werden.

Verfahrenstechnische und aggregatetechnische Optimierungen für die Neuanlage konnten flankierend zur Lösungserarbeitung durch gemeinsame Anlagenbesichtigungen besichert werden. Unter anderem wurde der Ersatz der derzeitigen Nass-Siebung mit einem Vibrationssieb durch ein Nass-Sternsieb erarbeitet.

In Summe konnten die Versuche, mit Ausnahme der Verstopfung des Vibrationssiebes, den Erwartungen entsprechen und bestätigen das Grobkonzept.


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Positiv überraschend waren die Ergebnisse der Aufbereitung der Fraktion 50 – 100 mm die eine klare Trennung zwischen sauber gewaschenen Kunststoffen und einer organischen Faserfraktion vorrangig < 10 mm ergab.

3 Beschreibung SCHUBIO®-Verfahren

3.1 Verfahrensbeschreibung SCHUBIO®

Die Feinfraktion < 50 mm bzw. 50 – 100 mm wird mit dem SCHUBIO® - Verfahren in Inertstofffraktionen, Organikfraktionen und eine Flüssigfraktion, die gelöste Stoffe sowie feinste Inertstoffe < 100 µm und Organikpartikel < 1 mm enthält, aufgetrennt. Als Trennmedium wird auf ca. 40 °C erwärmtes Kreislaufwasser verwendet. Durch die Erwärmung des Kreislaufwassers sinkt die Viskosität des Wassers, was dessen Trennwirkung verbessert und die Effizienz der Abpressung steigert.

Bei Schwarzabfall arbeitet das Verfahren mit Wasserüberschuss. Aufgrund des fehlenden Wasserhaltevermögens können Inertstoffe bis auf einen Restwassergehalt <5 % und organische Produkte bis zu einem Restwassergehalt von < 40 % mechanisch entwässert werden. Durch vorherige Fraktionierung und Inertstoffabscheidung wird eine Thermo-Mechanische-Zelllyse (TMZ) ermöglicht, die eine Zerfaserung und einen Zellaufschluss und damit einen erhöhten Entwässerungsgrad bewirkt.

Die Inertstoffe werden soweit mit Kreislaufwasser und Frischwasser gereinigt, dass sie einer Verwertung zugeführt werden können. Bei Bedarf kann die Qualität der groben Inertfraktion über eine Bauschuttaufbereitung verbessert werden. Aus den Inertfraktionen können folgende Produkte gewonnen werden:

- Steine - Kies - Sand - Feinsand - Schluff Die Organikfraktionen werden nach ihrer Absiebung in Schneckenpressen entwässert, wobei durch die speziellen Prozessbedingungen der Thermo-Mechanischen-Zelllyse das Zellwasser ebenfalls erfasst wird und so eine weitgehende Entwässerung erreicht wird. Zudem wird die lösliche, gut vergärbare Organik quantitativ in das abgepresste Wasser überführt.

Der Schadstoffgehalt in den Biomassefraktionen ist verfahrensbedingt gering. Chlor ist durch die Kunststoffabtrennung nicht als PVC enthalten und kann nur als Salz gelöst im Wasser vorhanden sein. Durch den hohen Entwässerungsgrad ohne thermische Trocknung werden alle löslichen Schadstoffe mit dem Press- und Waschwasser, je nach Waschwasseraufbereitungs- und Presskonzept, zu 50 % bis 90 % ausgetragen, die Qualität des BioFluff® wird somit erhöht.

Das Abpressen der Organikfraktionen 2 und 3 erfolgt zur Erhöhung der Effizienz der Abpressung bei Temperaturen von > 70°C, wobei ein Teil der Wärmeenergie durch Dampf, erzeugt aus BHKW-Abwärme und zusätzlich durch die Pressen in das Material gebracht wird.

Zur Pelletierung ist eine Trocknung erforderlich. Nach der Trocknung wird die Organik bei 15 mm gesiebt, wobei im Siebüberlauf die verbleibenden Kunststoffe abgetrennt werden.

Im Siebdurchgang befindet sich zu fast 100 % native Organik, der BioFluff®. Der getrocknete und gesiebte BioFluff® wird entsprechend dem vorgesehenen Verwertungsweg konfektioniert. BioFluff® ist eine schadstoffreduzierte, trockenstabilisierte, aufgefaserte Biomasse und als Rohstoff vielseitig einsetzbar. Für eine direkte energetische Verwertung des BioFluff® aus Schwarzabfall ist eine Brikettierung vorgesehen.

Beim SCHUBIO® – Verfahren wird die leicht vergärbare Organik des Schwarzabfalls quantitativ in das Kreislaufwasser überführt. Das Kreislaufwasser inkl. der suspendierten Organik < 1 mm wird der Vergärung zugeführt, wobei ein Vergärungsverfahren mit Biomasserückhaltung eingesetzt wird.


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Der CSB-Abbau liegt abhängig vom anaerob abbaubaren CSB-Anteil bei 85 % bis 95 % und die Verweilzeit bei ca. 5 bis 10 Tagen gegenüber 18 bis 21 Tagen bei konventionellen Biogasanlagen. Das erzeugte Biogas wird im BHKW verwertet, der erzeugte Strom eingespeist und die Wärme zur Klärschlammtrocknung und Trocknung der Organik aus Grünabfall vor der Pelletierung.

Der Ablauf aus der Vergärung wird in einem Aerob-Reaktor mit Biomasserückführung nachbehandelt und kann als Waschwasser für das SCHUBIO®-Verfahren zurückgeführt oder als Überschusswasser der weitergehenden Abwasserbehandlung zugeführt und dann eingeleitet werden.

Der Klärschlamm, der in der Anaerob- und Aerobstufe der Abwasserbehandlung anfällt, ist die Schadstoffsenke des Gesamtverfahrens.

Nachfolgende Abbildung zeigt die Nassaufbereitung nach dem Schubio® – Verfahren im Überblick:

Plastik, Holz

Steine

Kies

Sand

Wasch-wasser

Abfall< 80 mm

BiogasWasserAbwassernutzung

4. Stufe

Siebung

TrocknungPelletierung

Klärschlamm

1. Stufe

2. Stufe

3. Stufe BIOFLUFF®

Abbildung 1: vereinfachtes Verfahrensfliessbild SCHUBIO®-Verfahren

3.2 Beschreibung der Versuchsanlage

Die SCHUBIO®-Versuchsanlage wird seit 2004 im Technikum der EcoEnergy GmbH mit unterschiedlichem Inputmaterial betrieben. Das Verfahren wurde August 2008 an die SCHU AG Schaffhauser Umwelttechnik übertragen.

Die Palette der verarbeiteten Materialien reicht von Schwarzabfall und Grünabfall verschiedener Kommunen bis zu nachwachsenden Rohstoffen wie z. B. Maissilage und Grassilage.

Die Anlage wurde im Rahmen eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes gebaut und seit Abschluss des Projektes für weitere Forschungszwecke genutzt. Die Ausführung als Containeranlage ermöglicht einen problemlosen Standortwechsel. Daher war die Durchführung von Versuchen bei der KBA Hard vor Ort ohne weiteres möglich.


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Tabelle 1: Technische Daten SCHUBIO®-Versuchsanlage

Baujahr 2004

Abmessungen 40-Fuß-Container mit Aufbauten

Nenndurchsatz 1 t/h

Antrieb: elektrisch

Betriebsmittel Wasser

Abbildung 2: verschiedene Standorte SCHUBIO®-Versuchsanlage

Abbildung 3: Seitenansicht SCHUBIO®-Versuchsanlage, Schnitt


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Kreislaufwasser

Steine(15 - 80mm)

Sand(0,1 - 2mm)

Kies(2 - 15mm) Deponie

Baustoffe

Landwirtschaft

BHKW

Organik 1(30 - 80mm)

Organik 2(10 - 30mm)

Aerobe Abwasserbe

handlung

Kre

isla

ufw

asse

r (<

100 μm

)

Inertstoffe

> 5 mm

Flüssigdünger

Biogas

Mechanische Klärung

VerbrennungKlärschlamm

Verbrennung

< 5 mm

Organik 3(0,1 - 10mm)

20%

80%

LandwirtschaftNaWaRos

Sieb5 mm

Anaerobe Abwasserbe

handlung

BIOFLUFF®

Tunneltrockner

Abbildung 4: Draufsicht SCHUBIO®-Versuchsanlage mit Darstellung der Abwasserreinigung

Abbildung 5: detailliertes Verfahrensfliessbild SCHUBIO®-Versuchsanlage


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4 Versuchsdurchführung Grobkonzept Die Versuche wurden auf dem Gelände der KBA Hard im Zeitraum Juni bis August 2008 durchgeführt.

Abbildung 6: Standort KBA Hard

Abbildung 7: die SCHUBIO®-Versuchsanlage auf der KBA Hard

Standort Versuchsanlage


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Nach der Erneuerung der KBA Hard ist das SCHUBIO®-Verfahren als zentraler Bestandteil des gesamten Behandlungskonzeptes vorgesehen. Der Input für die SCHUBIO®-Anlage wird in der Grobaufbereitung mechanisch vorbehandelt. Diese besteht im Wesentlichen aus den Aufbereitungsschritten Grobzerkleinerung und Absiebung bei 100 mm und zusätzlich auf < 50 mm.

Das für die Versuche benötigte Material wurde in Vorversuchen neben dem laufenden Betrieb der KBA Hard erzeugt. Die erzeugten Mengen wurden für die spätere Bilanzierung erfasst und dokumentiert. Gleichzeitig wurde eine Bilanzierung des Status Quo der KBA Hard durchgeführt.

4.1 Planung Grobkonzept Grün

Das folgende Sankey-Diagramm zeigt die Massenbilanz für die KBA Hard entsprechend der Planungsgrundlage von Bühler.

Feste Abfälle100%92%

Siebreste 8%

Wasser 42%

Wasser 75%

Trocken-substanzorganisch 17%Reste

> 50 mm 2%

Mulchmaterial 12-50 mm 13%Feinkompost < 12 mm 27%

Fein-linie42%

42% 17% 33%

Abbildung 8:Sankey Diagramm Grünabfall Planung Bühler

Ein Abgleich der derzeitigen Statistik über Wasserzugabe, Rotteverlust und Kompostmengen und Feuchtegehalt zur Ermittlung des IST-Sankey-Diagrammes wurde nicht durchgeführt.

Nach den Annahmen von Bühler ist von einem Trockensubstanzgehalt Input von ca. 45% ausgegangen worden. In den Sommermonaten ist mit einem geringeren Trockensubstanzgehalt durch z.B. Grasschnitt zu rechnen.

Die Gesamtmenge Input Grünabfall schwankt im Jahrsgang um den Monatsmittelwert. Die Abweichung beträgt bis zu 55%. Die folgende Tabelle zeigt die Jahresbilanzierung Input Grünabfall über die letzen 3 Jahre.

Tabelle 2: Jahresbilanzierung Input Grünabfall 2005-2007

Bilanzierung Grünabfall KBA Hard 2005 – 2007

Jahr Menge total Ø Monat max min Abweichung (-) Abweichung (+)

2007 6.858 t 572 t 742 t 340 t

130 % 59 % - 41 % 30 %

2006 6.544 t 545 t 759 t 281 t

139 % 52 % - 48 % 39 %

2005 6.636 t 553 t 752 t 251 t

136% 45 % - 55 % 36 %


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4.1.1 Grobkonzept Grün von EcoEnergy Im Grobkonzept wurde die Grobaufbereitung entsprechend der folgenden Abbildung geplant. Nach der ersten Zerkleinerung auf < 100 mm wird das Material über ein Sternsieb abgesiebt und der Überlauf, der ca. 28% der Menge beträgt wird nochmals zerkleinert.

Abbildung 9: Grobkonzept Planung Grünabfall

4.1.2 Durchführung Pilotierung Grobaufbereitung Für den Pilotierungsversuch wurden alle gewonnenen Fraktionen bilanziert. Die Grünabfälle wurden wie im derzeitigen, regulären Betrieb mit einem Grobzerkleinerer vorzerkleinert und auf < 80 mm abgesiebt.. Die Fraktion > 80 mm wurde verwogen. Die Fraktion < 80 mm wurde gewogen und mit einem mobilen Sieb bei 50 mm abgesiebt. Es wurden zwei Fraktionen gewonnen. Die Fraktion < 50 mm wurde verwogen und als Input-Material für das SCHUBIO®-Verfahren bereitgestellt. Für die Fraktionen 50–80 mm und > 80 mm war eine 2malige Nachzerkleinerung mit einem mobilen Zerkleinerer geplant. Da am Versuchstag der Zerkleinerer jedoch ausfiel, wurde dieser Teil des Versuchs durch einen später durchgeführten Handversuch ersetzt. Die Fraktion 50-80 mm wurde ebenfalls verwogen.

Im Handversuch wurde Material 50-80 mm 2 mal zerkleinert und bei 50 mm per Hand abgesiebt. Im Siebüberkorn befanden sich fast ausschließlich Folien, so dass das Versuchsergebnis ausreichende Planungssicherheit begründete. Auf eine Wiederholung des Versuchs konnte daher verzichtet werden.

Es wurden von allen Fraktionen entsprechend nachfolgender Abbildung Proben zur Analyse entnommen und bis zur Analyse bei 4 °C gelagert.

Die nachfolgende Abbildung zeigt den Versuchsablauf mit den Ergebnissen der Bilanzierung.


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Abbildung 10: Ablauf des Vorversuchs Grünabfall


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4.1.3 Ergebnisse Pilotierung Grobaufbereitung Grün Die durchgeführte Bilanzierung bestätigte die wesentlichen Annahmen. Angenommen wurde ein Anteil von 28 % mit Korngrößen > 50 mm. Im Versuch waren ca. 25 % des Grünabfalls > 50 mm. Der Siebüberlauf > 80 mm stimmt mit einem Anteil von 9,7 % mit den Planungsgrundlagen von Bühler (8%) ebenfalls überein. Tabelle 3: Bilanzierung Vorversuch Grünabfall

Grünabfall Masse kg Masse % TS in %

Masse TS

in kg Anteil

in % TS oTS in %

(GV) oTS in kg

Anteil oTS

in % TS Grün >80 1.528 9,7% 40,2% 614 11,1% 90,1% 554 13,9% Grün <80 14.247 90,3% 34,5% 4.918 88,9% 69,8% 3.430 86,1% SUMME 15.775 100,0% 35,1% 5.532 100,0% 72,0% 3.984 100,0% Grün <80 14.247 90,3% 34,5% 4.918 88,9% 69,8% 3.430 86,1% Grün 50-80 2.380 15,1% 32,3% 768 13,9% 77,8% 597 15,0% Grün <50 11.359 72,0% 36,0% 4.084 73,8% 72,2% 2.949 74,0% SUMME 13.739 87,1% 34,5% 4.851 87,7% 73,1% 3.546 89,0% Verlust 508 3,2% 67 1,2% -116 -2,9%

Tabelle 4: Zusammenfassung der Bilanzierung Grünabfall

Input TS Siebüberlauf > 80 mm Siebüberlauf > 50 mm Bühler Planung > 45% 8% -

Grobkonzept EcoEnergy 45%

20 % 1. Zerkleinerung + 5 % 1. Rückführung + 3 % 2. Rückführung = 28 %

Versuch 35% 9,7% 9,7% + 15,1% = 24,8%

Abbildung 11: vor dem Versuch angenommene Bilanzierung Grünabfall

√

√


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4.2 Planung Grobkonzept Schwarz

Im regulären Betrieb der KBA Hard wird der Schwarzabfall zurzeit nach einer Vorzerkleinerung in einer Siebtrommel bei 100 mm abgesiebt. Der Siebüberlauf wird zu Ballen gepresst und ist als heizwertreiche Fraktion zur Verbrennung in der KVA vorgesehen.

Die abgesiebte Fraktion < 100 mm wird in einer Rottehalle kompostiert. Das gerottete Material wird dann in einer KVA verbrannt.

Die Gesamtmenge Input Schwarzabfall schwankt im Jahresgang um den Monatsmittelwert. Die Abweichung beträgt bis zu 18,5 %. Die folgende Tabelle zeigt die Jahresbilanzierung Input Schwarzabfall über die letzen 3 Jahre.

Tabelle 5: Jahresbilanzierung Input Schwarzabfall 2005-2007

Bilanzierung Schwarzabfall KBA Hard 2005 - 2007

Jahr Menge total Ø Monat max min Abweichung (-) Abweichung (+)

2007 18.723 t 1.560 t 1.705 t 1.409 t

109 % 90 % -10 % 9 %

2006 18.467 t 1.539 t 1.795 t 1.312 t

117 % 85 % -15 % 17 %

2005 17.948 t 1.496 t 1.611 t 1.221 t

108 % 82 % -18 % 8 %

Für den Vorversuch Schwarzabfall wurde der Siebdurchlauf < 100 mm nochmals auf 50 mm abgesiebt. Das Material < 50 mm wurde dann als Input für die SCHUBIO®-Versuchsanlage verwendet. Von allen Materialströmen wurde die Menge ermittelt.

4.2.1 Grobkonzept Schwarz SCHUBIO® Im Grobkonzept wurde die Grobaufbereitung entsprechend der folgenden Abbildung geplant. Nach der Grobzerkleinerung auf < 100 mm wird das Material über ein Trommelsieb abgesiebt und der Überlauf, der ca. 35% der Menge beträgt wird ausgeschleust. Der Siebdurchlauf wird über ein Sternsieb auf 50 mm abgesiebt und die Fraktion 50 – 100 mm separat nassmechanisch behandelt. Der Siebdurchlauf wird ebenfalls nassmechanisch weiterbehandelt.


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Abbildung 12: Grobkonzept Planung Schwarzabfall

4.2.2 Durchführung Pilotierung Grobaufbereitung Schwarz Für den Pilotierungsversuch wurden alle gewonnenen Fraktionen bilanziert. Die Grünabfälle wurden wie im derzeitigen, regulären Betrieb mit einem Grobzerkleinerer vorzerkleinert. Die Fraktion > 100 mm wurde zu Ballen gepresst und verwogen. Ein Teil der Ballen wurde für die Vorbereitung der repräsentativen Probenahme zerkleinert. Die durch die Zerkleinerung verfälschten Analyseergebnisse aufgrund der Wasserverdampfung wurden durch eine Differenzmessung kompensiert und in der späteren Analytik berücksichtigt. Die Fraktion < 100 mm wurde verwogen und mit einem Trommelsieb auf 50 mm gesiebt. Die Fraktion < 50 mm und 50 – 100 mm wurden separat verwogen und als Material für die Versuchsanlage bereitgestellt.

Es wurden von allen Fraktionen entsprechend nachfolgender Abbildung Proben zur Analyse entnommen und bis zur Analyse bei < 0 °C gelagert.

Die nachfolgende Abbildung zeigt den Versuchsablauf mit den Ergebnissen der Bilanzierung.


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Abbildung 13: Ablauf des Vorversuchs Schwarzabfall


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4.2.3 Ergebnisse Pilotierung Grobaufbereitung Schwarz

Schwarz Masse [kg]

Masse [%] TS in % Masse

TS in kgAnteil in % TS

oTS in % (GV)

oTS in kg

Anteil in % TS

Fraktion Ballen >100 16.440 37,2% 75,7% 12.441 42,0% 85,8% 10.678 54,4% Fraktion < 100 27.466 62,2% 61,7% 16.946 57,2% 52,8% 8.943 45,6% FE-Metall 240 0,5% 95,0% 228 0,8% 1,0% 2 0,0% SUMME Abfall 44.146 100,0% 67,1% 29.615 100,0% 66,3% 19.623 100,0%Fraktion < 100 27.466 62,2% 61,7% 16.946 57,2% 52,8% 8.943 45,6% Fraktion 50-100 9.618 21,8% 61,7% 5.934 20,0% 62,2% 3.689 18,8% Fraktion < 50 17.047 38,6% 63,0% 10.740 36,3% 53,0% 5.692 29,0% SUMME 26.666 60,4% 62,5% 16.674 56,3% 52,8% 8.799 44,8% Verlust 800 1,8% 272 0,9% 144 0,7%

Tabelle 6: Zusammenfassung der Bilanzierung Schwarzabfall

> 100 mm < 100 mm 50 - 100 mm < 50 mm Grobkonzept SCHUBIO 35 % 65 % 32,5 % 32,5 %

Versuch Pilotierung Schwarz 37% 62 % 22 % 39 %

Positiv an den Ergebnissen ist der gegenüber der Annahme im Grobkonzept hohe Feinanteil < 50 mm. Durch das geplante Sternsieb bei 50 mm kann drehzahlgesteuert die Siebfeinheit und Massenbilanz verändert werden. Eine feinere Siebung als 50 mm und damit Reduzierung des Siebdurchlaufs ist problemlos einstellbar.

Abbildung 14: vor dem Versuch angenommene Bilanzierung Schwarzabfall

√ √


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4.2.4 Durchführung Versuch Flowerdisk 29.07.2008 Der Versuch wurde mit mobilen Geräten der Firma Komptec auf dem Gelände der KBA Hard durchgeführt. Schwarzabfall wurde im Grobzerkleinerer vorzerkleinert und dann auf ein Scheibensieb (Flowerdisk) gegeben. Hier wurde auf > 100 mm abgesiebt.

Der Siebdurchlauf wurde auf einem Sternsieb nochmals gesiebt und es wurde eine Feinfraktion < 25 mm gewonnen. Die Fraktionen 25 – 100 mm und < 25 mm wurden in der SCHUBIO®-Versuchsanlage verarbeitet.

Abbildung 15: Versuchsablauf Siebung Flowerdisk

Eignung des Aggregates Flowerdisk: Bei den Versuchen wurde beobachtet, dass sich die Folien wie ein Teppich auf das Sieb legen und so auch Material < 100 mm wie auf einem Teppich als Siebüberlauf ausgetragen wird. Das Flowerdisk ist für schüttfähiges Material mit geringem Folienanteil geeignet. Die Versuche wurden durchgeführt, um die Eignung des Flowerdisk als Alternative zu einer Siebtrommel zu testen.

Ergebnis: Die Siebtrommel ist für die Anwendung in der KBA Hard besser geeignet. Weitere Planungsaufgabe ist die Optimierung der Siebtrommel.


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4.3 Analytik 4.3.1 Probenahme Es wurden von den erzeugten Fraktionen Proben genommen. Die Probenahme wurde wie folgt durchgeführt:

Grünabfall > 80 mm: Die Probe wurde durch manuelles Schaufeln vom Bandabwurf in regelmäßigen Abständen in ein 100 l Fass erzeugt.

Grünabfall < 80 mm, 50-80 mm und < 50 mm: Je 100 l Probe wurde aus einer Schüttung durch Aufkegeln und Vierteln erzeugt.

Schwarzabfall: Je 100 l Probe wurde aus einer Schüttung durch Aufkegeln und Vierteln erzeugt.

Die Proben wurden bis zur Verarbeitung im Kühlhaus gelagert.

4.3.2 Probenkennzeichnung Die Fraktionen aus der Grobaufbereitung sind wie folgt bezeichnet:

Probenkurzbezeichnung: Tabelle 7: Probenbezeichnung

Nr. Probenbezeichnung Beschreibung

KBA-S1 KBA-S>100B-180608-03/04 Schwarzabfall > 100 mm

KBA-S2 KBA-S<100A-180608-03/04 Schwarzabfall < 100 mm

KBA-S3 KBA-S50-100B-210608-03/04 Schwarzabfall 50-100 mm

KBA-S4 KBA-S<50B-210608-03/04 Schwarzabfall < 50 mm

KBA-G1 KBA-G>80A-200608-01 Grünabfall > 80 mm

KBA-G2 KBA-G<80A-200608-03/04 Grünabfall < 80 mm

KBA-G3 KBA-G50-80B-210608-03/04 Grünabfall 50-80 mm

KBA-G4 KBA-G<50B-210608-03/04 Grünabfall < 50 mm

4.3.3 Analysenprogramm

Die Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes erfolgte vor Ort im Labor der KBA Hard jeweils aus einer 30 Liter Charge. Zusätzlich wurde für die Fraktion < 50 mm eine Bestimmung des Glühverlustes im Labor der SCHUBIO®-Versuchsanlage durchgeführt.

Die weiteren Analysen wurden durch das akkreditierte Labor Wessling GmbH durchgeführt.


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4.4 Zeitlicher Ablauf Tabelle 8: Zeitlicher Ablauf der Versuche

09.06.2008 Eingang Auftrag Versuchsdurchführung

04.06. – 11.06.2008 Abrüsten der SCHUBIO®-Versuchsanlage

11.06. – 12.06.2008 Transport und Anlieferung KBA Hard

12.06. – 13.06.2008 Aufbau der Versuchsanlage auf der KBA Hard

14.06.2008 1. Siebversuch Grünabfall < 50 mm mit Siebtrommel

16.06. – 20.06.2008 Orientierende Versuche mit Grünabfall < 80 mm

20.06.2008 Versuch Bilanzierung KBA Hard Schwarzabfall

23.06.2008 Versuch Bilanzierung KBA Hard Grünabfall

24.06. – Versuch mit Grünabfall < 50 mm

24.06. - Versuch mit Schwarzabfall < 50 mm

08.07. - 10.07.2008 Begehung durch Baukommission

15.07.2008 Sitzung der Baukommission

28.07.2008 Versuche mit Sternsieb Komptec Grünabfall

29.07.2008 Versuche mit Flowerdisk, Siebung Schwarzabfall

07.08.2008 Versuch Schwarzabfall < 25 mm, Unterlauf Flowerdisk

07.08.2008 Besichtigung Flowerdisk Komptec, Wien

13.08.2008 Versuch Schwarzabfall 25 – 100 mm, Mittelfraktion Flowerdisk

20.08. – 22.08.2008 Versuch Grünabfall Flachsieb < 50, Material aus Siebung vom 28.07.

28.09.2008 Versuche Auflöseverhalten Biofluff-Pellets


Versuchsbericht



5 Versuche SCHUBIO®-Verfahren Aus den Versuchen zum Grobkonzept wurde für Schwarzabfall mit einem mobilen Trommelsieb eine Fraktion < 50 mm und mit der mobilen Flowerdisk-Siebanlage Fraktionen < 25 mm und 25 – 100 mm und für Grünabfall eine Fraktion < 50 mm erzeugt. Diese Fraktionen wurden als Input für das SCHUBIO®-Verfahren verarbeitet.

Nr. Probenbezeichnung Beschreibung

KBA-S4 KBA-S<50B-210608-03/04 Schwarzabfall < 50 mm

KBA-SBP01-290708-00 Schwarzabfall < 25 mm

KBA-SBP01-290708-01 Schwarzabfall 25 – 100 mm

KBA-G4 KBA-G<50B-210608-03/04 Grünabfall < 50 mm

Das Material wurde bereits während der Versuche Grobkonzept verwogen und in Hakenliftcontainern bereitgestellt. Die Beschickung des SCHUBIO®-Containers erfolgte per Radlader.

Die im Versuch erzeugten Fraktionen wurden in aufgeschnittenen 1000 Liter Behältern aus Kunststoff gesammelt und nach Versuchsende verwogen.

5.1 Massenbilanz Für die Massenbilanzen wurden Input und Output verwogen. Trockensubstanzbestimmungen und Bestimmung des Glühverlustes wurden sowohl vor Ort im SCHUBIO®-Labor als auch im Labor durchgeführt.

Aus den Massenbilanzen können folgende Erkenntnisse gewonnen werden:

- Verteilung Organik, Inertstoffe und Wasser - Auswaschraten - erwarteter Biogasertrag

Die im Folgenden aufgeführten Massenbilanzen entsprechen den Erwartungen des Grobkonzeptes unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Inputmaterialien und Rahmenbedingungen der Versuchsdurchführung. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit vorherigen Versuchsdurchführungen Von EcoEnergy und sind bei Analogieschluss mit vergleichbaren Verfahren plausibel.

Die erwarteten Biogasausbeuten entsprechen ca. 75% - 85% der Biogasausbeuten von Vollstromvergärungsverfahren. Die Biogasausbeute ist, wie in der späteren Diskussion gezeigt, höher als bei Perkolationsverfahren.

Bezeichnend für das Verfahren ist der niedrige Aschegehalt in den Organikfraktionen und der niedrige Organikgehalt der Inertfraktionen. Verfahrenstechnisch zu optimieren ist der Inertstoffgehalt im Waschwasser. In der Verfahrenkonzeption im Vorprojekt ist auf eine zusätzliche Inertstoffabscheidung des Waschwassers vor der Vergärung Wert zu legen. In der Versuchsanlage wird durch die Vielzahl der Pumpen mit hoher Drehzahl bis 3.000 U/min eine Feinschluff-Fraktion produziert, die mit der vorhandenen Zyklontechnik nicht mehr abzuscheiden ist. Diese verbleibt daher im Waschwasser und könnte in der nachfolgenden Vergärung zu Ablagerungen führen. In den ersten Versuchen wurde keine Inert 4 Fraktion abgeschieden, wodurch sich im Waschwasser höhere Aschegehalte ergaben.


Versuchsbericht



5.1.1 Grünabfall < 50 mm

Tabelle 9: Grünabfall < 50 mm – Fraktionen in Gewichtsprozent

SCHUBIO - Versuch Anteil der Fraktion in Gew% Grünabfall < 50 mm FM H2O TS oTS Asche

Input Grün < 50 mm 100% 100% 100% 100% 100%Organik Organik 1 17% 17% 16% 20% 6% Organik 2 18% 17% 20% 26% 4% Organik 3 6% 7% 5% 7% 1% Summe Organik 41% 40% 41% 53% 11% Inert Inert 1 0% 1% 2% Inert 2 0% 0% 0% 0% 1% Inert 3 5% 2% 11% 1% 36% Summe Inert 5% 2% 12% 1% 40% Summe Feststoffe 46% 42% 53% 54% 50% Waschwasser 54% 58% 47% 46% 50% Vergärung

11% 1% 30% 42% Biogas aus Waschwasser

Abbaugrad oTS bio 92% Abwasser 43% 57% 17% 4% 50%

SCHUBIOMassenbilanz

Frisch-masse

Grünabfall < 50 mm [kg] [%] [kg] [%] Wess. vor Ort [kg] [%] [kg] [%] Wess. vor Ort [kg]Input Grünabfall 3.700 64,1% 2372 35,9% 35,9% 32,3% 1328 72% 959 27,8% 27,8% 28,3% 369OrganikOrganik 1 616 65,0% 400 35,0% 45,0% 27,1% 216 90% 194 10,3% 10,3% 26,7% 22Organik 2 666 60,0% 400 40,0% 60,6% 62,6% 266 95% 252 5,3% 5,3% 15,1% 14Organik 3 222 70,0% 155 30,0% 44,1% 24,0% 67 95% 63 5,2% 5,2% 14,2% 3Summe Organik 1.504 63,5% 955 36,5% 51,7% 549 93% 509 7,2% 7,0% 40InertInert 1 7 100% 100% 100% 7 100% 100% 100% 7Inert 2 6 7,6% 0 92,5% 92,5% 95,9% 6 5% 0 95,5% 95,5% 95,9% 5Inert 3 182 21,2% 39 78,8% 78,8% 68,2% 143 7% 10 93,2% 93,2% 92,6% 134Inert 4 50,0% 50,0% 10% 90,0%Summe Inert 195 20,0% 39 80,0% 156 6% 10 93,5% 146Summe Feststoffe 1.699 58,5% 994 41,5% 705 74% 519 26,3% 186Waschwasser 2.001 68,8% 1377 31,2% 624 71% 440 29,5% 184Vergärung

417 4,0% 17 96,0% 401 100% 401Biogasertrag 759 82

Abwasser 1.584 85,9% 1361 14,1% 223 18% 39 82,4% 184

TS oTS

Nm³/t oTS Nm³/t InputBiogas aus Waschwasser

AscheWasser


Versuchsbericht



5.1.2 Schwarzabfall < 50 mm

Tabelle 10: Schwarzabfall < 50 mm – Fraktionen in Gewichtsprozent

SCHUBIO - Versuch Anteil der Fraktion in Gew% Schwarzabfall < 50 mm FM H2O TS oTS Asche

Input Schwarz < 50 mm 100% 100% 100% 100% 100% Organik Organik 1 13% 19% 9% 16% 2% Organik 2 15% 25% 9% 16% 2% Organik 3 29% 52% 16% 27% 3% Summe Organik 57% 96% 34% 58% 7% Inert Inert 1 13% 1% 19% 1% 40% Inert 2 5% 2% 6% 1% 13% Inert 3 9% 10% 8% 3% 15% Summe Inert 26% 14% 34% 4% 68% Summe Feststoffe 84% 110% 68% 62% 75% Waschwasser 16% -10% 32% 38% 25% Vergärung

12% 1% 18% 34% Biogas aus Waschwasser

Abbaugrad oTS 92% Abwasser 4% -11% 14% 3% 25%

SCHUBIOMassenbilanz

Frisch-masse

Schwarzabfall < 50 mm [kg] [%] [kg] [%] Wess. vor Ort [kg] [%] [kg] [%] Wess. vor Ort [kg]Input < 50 mm 2.080 37,0% 770 63,0% 64,2% 66,0% 1310 53% 695 47,0% 37,8% 54,9% 616OrganikOrganik 1 263 55,0% 145 45,0% 64,5% 49,0% 118 91% 108 9,0% 9,8% 8,0% 11Organik 2 319 61,0% 195 39,0% 70,7% 42,0% 124 89% 111 11,0% 9,5% 13,0% 14Organik 3 610 66,0% 403 34,0% 38,7% 36,0% 207 90% 187 9,8% 9,9% 9,0% 20Summe Organik 1.192 62,2% 742 37,8% 450 90% 405 9,9% 7,0% 45InertInert 1 261 4,0% 10 96% 94,8% 96% 251 2% 5 98% 96,3% 99,5% 246Inert 2 100 15,0% 15 85,0% 85,3% 84,0% 85 7% 6 93,0% 91,9% 93,5% 79Inert 3 188 42,0% 79 58,0% 62,6% 46,0% 109 16% 17 84,0% 84,0% 84,0% 92Inert 4 50,0% 50,0% 10% 90,0%Summe Inert 549 19,0% 104 81,0% 445 6% 28 93,6% 416Summe Feststoffe 1.741 48,6% 846 51,4% 895 48% 434 51,5% 461Waschwasser 339 -77 416 63% 261 37,3% 155Vergärung

247 4,0% 10 96,0% 237 100% 237Biogasertrag 759 87

Abwasser 92 -87 178 13% 23 87,0% 155Nm³/t oTS Nm³/t Input

Biogas aus Waschwasser

AscheWasser TS oTS


Versuchsbericht



5.1.3 Schwarzabfall < 25 mm

Tabelle 11: Schwarzabfall < 25 mm – Fraktionen in Gewichtsprozent

SCHUBIO - Versuch Anteil der Fraktion in Gew% Schwarzabfall < 25 mm FM H2O TS oTS Asche

Input < 25 mm 100% 100% 100% 100% 100%

Organik

Organik 1 0% 0% 0% 0% 0% Organik 2 14% 16% 12% 16% 5% Organik 3 19% 26% 13% 19% 3%

Summe Organik 33% 43% 25% 35% 8%

Inert

Inert 1 7% 1% 12% 0% 30% Inert 2 13% 9% 15% 2% 38% Inert 3 7% 8% 6% 0% 15% Inert 4 5% 6% 4% 1% 9%

Summe Inert 31% 24% 36% 3% 91%

Summe Feststoffe 64% 67% 61% 38% 99%

Waschwasser 36% 33% 39% 62% 1%

Vergärung

20% 2% 35% 56% Biogas aus Waschwasser Abbaugrad oTS 92%

Abwasser 17% 32% 4% 6% 1%

NMT Massenbilanz

Frisch-masse

Schwarzabfall [kg] [%] [kg] [%] vor Ort [kg] [%] [kg] [%] vor Ort [kg]Input < 25 mm 2.440 46,0% 1122 54,0% 54,0% 1318 62% 817 38,0% 38,0% 501OrganikOrganik 1 3 38,2% 1 61,8% 61,8% 2 95% 2 5,3% 5,3% 0Organik 2 343 53,7% 184 46,3% 46,3% 159 84% 133 16,0% 16,0% 25Organik 3 464 63,8% 296 36,2% 36,2% 168 91% 153 8,9% 8,9% 15Summe Organik 810 59,4% 481 40,6% 329 88% 288 12,3% 40InertInert 1 160 4,7% 8 95% 95% 152 2% 3 98% 99,5% 149Inert 2 305 33,6% 102 66,4% 66,4% 203 7% 13 93,5% 93,5% 189Inert 3 161 52,3% 84 47,7% 47,7% 77 5% 4 95,0% 81,8% 73Inert 4 120 60,5% 73 39,5% 39,5% 47 9% 4 90,8% 90,8% 43Summe Inert 746 35,8% 267 64,2% 479 5% 24 94,9% 455Summe Feststoffe 1.556 48,1% 748 51,9% 808 39% 313 61,3% 495Waschwasser 884 42,3% 374 57,7% 510 99% 504 1,1% 5Vergärung

478 4,0% 19 96,0% 459 100% 459Biogasertrag 758 142

Abwasser 406 87,4% 355 12,6% 51 89% 46 10,7% 5

Wasser

Biogas aus Waschwasser

TS oTS

Nm³/t oTS Nm³/t Input

Asche


Versuchsbericht



5.1.4 Schwarzabfall 25-100 mm

Tabelle 12: Schwarzabfall 25 mm bis 100 mm – Fraktionen in Gewichtsprozent

SCHUBIO - Versuch Anteil der Fraktion in Gew% Schwarzabfall 25 – 100 mm FM H2O TS oTS Asche

Input 25 - 100 mm 100% 100% 100% 100% 100% Organik Organik 1 21% 13% 24% 29% 3% Organik 2 7% 9% 7% 7% 8% Organik 3 30% 52% 19% 21% 7% Summe Organik 58% 74% 50% 57% 18% Inert Inert 1 5% 1% 8% 2% 34% Inert 2 Inert 3 5% 8% 3% 1% 11% Inert 4 9% 16% 5% 3% 17% Summe Inert 19% 25% 16% 6% 62% Summe Feststoffe 77% 98% 66% 63% 80% Waschwasser 23% 2% 34% 37% 20% Vergärung

19% 2% 28% 34% Biogas aus Waschwasser Abbaugrad oTS 92% Abwasser 4% -1% 6% 3% 20%

SCHUBIO Massenbilanz

Frisch-masse

Schwarz 25 - 100 mm [kg] [%] [kg] [%] vor Ort [kg] [%] [kg] [%] vor Ort [kg]Input 25 - 100 mm 900 33,3% 300 66,7% 66,7% 600 82% 492 18,0% 1,5% 108OrganikOrganik 1 185 21,0% 39 79,0% 79,0% 146 98% 142 2,5% 2,5% 4Organik 2 67 39,4% 26 60,6% 60,6% 41 79% 32 21,0% 21,0% 9Organik 3 267 58,2% 155 41,8% 41,8% 112 93% 104 6,6% 6,6% 7Summe Organik 519 42,5% 221 57,5% 298 93% 279 6,6% 20InertInert 1 49 4,7% 2 95% 95% 47 22% 10 78% 78,3% 37Inert 2 33,6% 66,4% 66,4% 1% 99,0% 99,0%Inert 3 41 55,9% 23 44,1% 47,7% 18 36% 6 64,1% 64,1% 12Inert 4 81 60,5% 49 39,5% 39,5% 32 41% 13 59,1% 59,1% 19Summe Inert 171 43,4% 74 56,6% 97 31% 30 69,3% 67Summe Feststoffe 690 42,7% 295 57,3% 395 78% 309 21,9% 87Waschwasser 210 2,3% 5 97,7% 205 90% 184 10,5% 21Vergärung

175 4,0% 7 96,0% 168 100% 168Biogasertrag 764 143

Abwasser 35 -6,3% -2 106,3% 37 42% 15 58,4% 21

Wasser

Biogas aus Waschwasser Nm³/t oTS Nm³/t Input

TS oTS Asche


Versuchsbericht



5.2 Organik Auswaschraten Zur Abschätzung der zu erwartenden Biogasausbeute wurden die in das Waschwasser überführten Mengen an organischem Material ermittelt. Tabelle 13: Überführung oTS in das Waschwasser

1. Versuch Grünabfall 46 %

2. Versuch Schwarzabfall < 50 mm 38 %

3. Versuch Schwarzabfall < 25 mm 62 %

4. Versuch Schwarzabfall 25 – 100 mm 37 %

5. Mischung < 25 mm und 25-100 mm (gewichtet ermittelt) 42 %

Die Versuche zur Ermittlung der Massenbilanzen für die oTS-Überführung in das Waschwasser wurden nicht mit einer Doppelpressung für das Gesamtmaterial durchgeführt. Im Vorprojekt ist sogar eine Dreifachpressung vorgesehen. Für die geplante Anlage ist daher mit einer höheren Auswaschquote zu rechnen. Im Folgenden sind einigen Vergleichzahlen zur Analogie der im Versuch erreichten Auswaschraten gegeben.

Tabelle 14: Auswaschraten (oTS) verschiedener Vergärungsverfahren

Verfahren Material Auswaschrate oTS Brensbach, Deutschland (dreistufige Pressung)

Wiesengras aus intensiver Landwirtschaft 60 %

Joanneum Bioraffinerie, Österreich (einstufige Pressung) Grassilage 15 %

NMT (SCHUBIO) Maissilage Zweistufige Pressung mit Temp. Maissilage 60 %

NMT (SCHUBIO) Grassilage Zweistufige Pressung mit Temp.

Grassilage (KULAP) aus Landschaftspflege, verholzt 40 %

NMT (SCHUBIO) Restabfall (einstufige Pressung) Restabfall < 60 mm 50 %


Versuchsbericht



5.3 Biogasausbeute Tabelle 15: Kennzahlen Kreislaufwasser

Parameter Einheit Kreislaufwasser Grün

BioFlubber Grün

Kreislaufwasser Schwarz

Bioflubber Schwarz

TS-Gehalt % 1,32 % 10,9 % 1,46 % 7,17 % GB21 l/kg TS 764 258 321 296 GB21 l/kg oTS 2132 576 862 632 GB21 m³/t oTS 2132 576 862 632 CSB mg/l 14.000 96.000 12.500 40.000 BSB5 mg/l 8.850 18.000 5.400 7.550

Der Trockensubstanzgehalt Bioflubber Schwarz von nur 7% ist auf einen Kurzschlusswasserstrom während der Probenahme zurückzuführen (Abflussöffnung des Wassertanks). Bioflubber kann üblicherweise immer auf einen TS-Gehalt von > 10 % eingedickt werden.

Die Messung GB21 -Kreislaufwasser Grün- mit 2.132 l/kg oTS wird als Ausreißer bewertet, zurückzuführen auf die Ungenauigkeit der TS-Bestimmung von Flüssigkeiten. Aus der Literatur sind maximale GB21-Werte von 1.500 l/kg oTS bekannt.

Abbildung 16: Abschätzung Gasausbeute anhand des GB 21

In Tabelle 16 wird die erwartete Biogasausbeute mit Literaturwerten verglichen. Hierzu ist anzumerken, dass zum Vergleich von Vergärungsverfahren die Biogasausbeute in Bezug auf die eingetragene oTS angegeben wird. Der oTS wird hier mit dem Glühverlust gleichgesetzt. Entscheidend für den möglichen Biogasertrag ist jedoch der oTSbio, der Gehalt an biogenem organischen Material, und nicht der oTS, der auch alle biologisch nicht abbaubaren Kunststoffe enthält. Der oTSbio wird jedoch wegen der schwierigen und komplexen Analytik wenig verwendet.

So ist zum Beispiel in der beim Wabio-Verfahren in Münster eingesetzten Restabfallfraktion < 25 mm ein sehr hoher oTS bio Anteil während in der Anlage Quarzbichl ein gröberes Material mit hohem Kunststoffanteil und damit geringerem oTSbio behandelt wurde.

Gasausbeute Kreislaufwasser

0

500

1000

1500

2000

2500

Kreislaufwasser Grün BioFlubber Grün KreislaufwasserSchwarz

Bioflubber Schwarz

GB2

1 Nm

³/t o

TS o

TS

Abschätzung Biogasausbeute aus Grobkonzept 750 Nm³/t oTS


Versuchsbericht



Die Zahlen geben damit keinen Aufschluss über die Güte des Vergärungsverfahrens sondern meist nur über die Zusammensetzung des behandelten Abfalls. Aus diesem Grund ist der erwartete Biogasertrag bei unserem Material < 25 mm höher als bei Material 50-100 mm. Tabelle 16: Vergleich der erwarteten Biogasausbeute mit Literatur- und Erfahrungswerten

Projekt Verfahren Inputmaterial Biogasertrag in

Nm³/ t oTS Siebdurchlauf

Quarzbichl / Ravensberg

BRV Trockenvergärung Restabfall < 40 mm 395

Münster DBA-Wabio Nassvergärung Restabfall < 25 mm 475

Walkenried NMT Restabfall < 60 mm 351 KBA Hard NMT Grünabfall < 50 mm 317 KBA Hard NMT Schwarzabfall < 50 mm 260 KBA Hard NMT Schwarzabfall < 25 mm 425 KBA Hard NMT Schwarzabfall 50 – 100 mm 261 KBA Hard NMT Schwarzabfall 50 – 100 mm + < 25 mm 292

Zu erkennen ist die gute Vergleichbarkeit der Biogasausbeuten des SCHUBIO®-Verfahrens mit anderen Vergärungsverfahren wie in Tabelle 16 ersichtlich. Die für das SCHUBIO®-Verfahren angegebenen Biogasausbeuten beziehen sich auf den Input in den Versuchscontainer. Die sich ergebenden Biogasraten bezogen auf die Organik, die im Waschwasser enthalten ist, liegen bei ca. 750 Nm³/t oTS (siehe Abbildung 16).

Dementsprechend höher liegen bei Waschwasservergärungsverfahren auch die Methankonzentrationen von 65 % bis 75 % im Biogas, wie aus den Erfahrungen der Perkolationsverfahren mit separater Waschwasservergärung bekannt ist.

Abbildung 17: Vergleich von Biogasausbeuten unterschiedlicher Substrate in Nm³/t oTS


Versuchsbericht



Die allgemeine Aussage, dass das SCHUBIO®-Verfahren mind. 75 % bis 85 % des Biogas-Energieertrages von optimalen Vollstromvergärungsverfahren erreicht, kann somit nachgewiesen werden. Nach den Versuchen kann folgender Biogasertrag für das SCHUBIO®-Verfahren angenommen werden. Der Biogas-Energieertrag ist deutlich höher als bei Perkolationsverfahren.

Grüngut 85 - 110 Nm³/t Input (65% - 70% Methan)

Schwarzgut 75 - 90 Nm³/t Input (65% - 70% Methan)

Bei den Biogaserträgen wurde bereits eine optimierte dreifache Pressung mit Erwärmung auf > 70°C vor der zweiten und dritten Pressstufe berücksichtigt.

Zum Vergleich, nachfolgend die Angaben zu verschiedenen Verfahren aus der Literatur:

Grüngut, Bioabfall Kompogas: Garantiewert: 115 Nm³/t - (55% Methan)

Realwerte: 125 Nm³/t - (58% - 64% Methan) Dranco Garantiewert: 140 Nm³/t – (55% Methan)

Realwerte 157 Nm³/t – (57,5% Methan) Strabag Garantiewert 115 Nm³/t Realwerte 100 – 135 Nm³/t (55% - 60% Methan) Bekon Realwert 87 Nm³/t (55% Methan)

Schwarzgut, Restabfall Trockenvergärungsverfahren Valorga Realwerte: 100 Nm³/t (Inputanteil < 60 mm) (55% - 60% Methan) Hannover Dranco Realwerte 130 Nm³/t (Inputanteil < 40 mm) (55% - 60% Methan) Bassum Naßvergärung Restabfall Schaumburg Realwerte 60 Nm³/t (65% - 75% Methan) Lübeck Planwerte 100 Nm³/t

Perkolationsverfahren Restabfall ISKA Realwerte 40 - 60 Nm³/t (65% - 75% Methan) Buchen, Heilbronn ZAK Realwerte 50 – 60 Nm³/t (65% - 75% Methan) Kahlenberg

5.4 Produktqualität Kompost Die Fraktionen Organik 2 und Organik 3 wurden sowohl für Schwarzabfall als auch für Grünabfall auf ihre Qualität hinsichtlich Kompostkriterien untersucht. Die Analysewerte wurden auf die Einhaltung der Schweizer Stoffverordnung überprüft und mit einem Mittelwert Schweizer Komposte (Kupper et al.: Organische Schadstoffe in Kompost und Gärgut. Hrsg.: BAFU, 2007) für den Gartenbau verglichen.


Versuchsbericht



5.4.1 Schwermetalle Im Folgenden werden die Werte für Schwermetalle zunächst in einer Übersicht dargestellt und dann für jeden Parameter separat dargestellt.

Rechtsgrundlage für den Einsatz von Kompost und Gärgut in der Schweiz ist vor allem die seit 1. Januar 2008 geänderte Dünger-Verordnung (DüV). Kompost, Gärgut und weiteres pflanzliches Material werden hier unter dem Begriff „Recyclingdünger“ erfasst. Für Schwermetalle gelten weiterhin die Grenzwerte der Stoffverordnung (siehe Tabelle). Tabelle 17: Vergleich der Grenzwerte Schweiz und Deutschland mit Schweizer Kompost

Parameter (mg/kg TS) Mittelwert Schweizer Komposte f.d. Gartenbau

Stoffverordnung (CH) BioAbfVO (D)

Blei (PB) 69,7 120 150 Cadmium (Cd) 0,1 1 1,5 Chrom (Cr) 20 100 100 Kupfer (Cu) 58,4 100 100 Nickel (Ni) 15,8 30 50 Zink (Zn) 155,4 400 400 Quecksilber (Hg) n.n. 1 1

Zum Vergleich wurde neben der Schweizer Stoffverordnung auch die deutsche Bioabfallverordnung dargestellt. Die Schwermetallgrenzwerte beider Verordnungen sind ähnlich, die Stoffverordnung sieht jedoch für Blei, Cadmium und Nickel strengere Werte vor.

In der folgenden Tabelle sind die Schwermetallgehalte der Organikfraktionen im Vergleich zum Input (Schwarz- und Grünabfall) und zu dem Mittelwert Schweizer Komposte für den Gartenbau dargestellt. Tabelle 18: Schwermetalle in den Organikfraktionen Schwarz im Vergleich zu Schwarzabfall–Input und Kompost der KBA Hard (Mittel)

Parameter (mg/kg TS)

Schwarz-abfall < 50

Schwarz Organik 2

Schwarz Organik 3

Kompost KBA Hard

Schweiz Kompost

Gartenbau

Stoff-verordnung

(CH) BioAbfVO

(D)

Blei (PB) 190,0 62,8 57,0 47,5 69,7 120 150

Cadmium (Cd) n.n.* n.n.* n.n.* 0,2 0,1 1 1,5

Chrom (Cr) 38,0 46,8 36,0 23,2 20,0 100 100

Kupfer (Cu) 111,0 75,9 45,5 56,8 58,4 100 100

Nickel (Ni) 24,5 19,0 17,5 16,3 15,8 30 50

Zink (Zn) 400,0 227,5 130,5 215,3 155,4 400 400 Quecksilber

(Hg) 0,4 0,1 0,2 0,1 n.n. 1 1 * Nachweisgrenze 0,4 mg/kg TS ** Nachweisgrenze 0,1 mg/kg TS

In der folgenden Grafik sind die Schwermetallgehalte der Organikfraktionen Schwarz im Vergleich zum Input Schwarzabfall und zu dem Mittelwert Schweizer Komposte für den Gartenbau dargestellt. Die Cadmiumwerte und Quecksilberwerte sind aufgrund des Achsenmaßstabs nicht ablesbar.


Versuchsbericht



Übersicht Schwermetalle Organikfraktionen Schwarz

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

450,0

Ble

i (PB

)

Cad

miu

m (C

d)

Chr

om (C

r)

Kup

fer (

Cu)

Nic

kel (

Ni)

Zink

(Zn)

Que

cksi

lber

(Hg)

mg/

kg T

S

Schwarzabfall < 50

Schwarz Organik 2

Schwarz Organik 3

Kompost KBA Hard

Schweiz KompostGartenbauStoffverordnung

BioAbfVO

Abbildung 18: Übersicht Schwermetallgehalt der Organikfraktionen Schwarz

In der folgenden Tabelle sind die Schwermetallgehalte der Organikfraktionen im Vergleich zum Input (Schwarz- und Grünabfall) und zu dem Mittelwert Schweizer Komposte für den Gartenbau dargestellt. Tabelle 19: Schwermetalle in den Organikfraktionen Grün im Vergleich zu Grünabfall–Input und Kompost der KBA Hard (Mittel)

Parameter (mg/kg TS)

Grün-abfall < 50

Grün Organik

1

Grün Organik

2

Grün Organik

3

Kompost KBA Hard

Schweiz Kompost

Gartenbau

Stoff-verordnung

(CH) BioAbfVO

(D)

Blei (PB) 21,0 16,0 11,6 15,8 47,5 69,7 120 150

Cadmium (Cd) n.n.* n.n.* n.n.* n.n.* 0,2 0,1 1 1,5

Chrom (Cr) 13,5 14,5 12,5 45,5 23,2 20,0 100 100

Kupfer (Cu) 30,5 18,0 9,5 17,3 56,8 58,4 100 100

Nickel (Ni) 9,5 8,5 6,3 22,8 16,3 15,8 30 50

Zink (Zn) 94,5 57,0 95,0 94,0 215,3 155,4 400 400 Quecksilber

(Hg) 0,1 n.n.** n.n.** n.n.** 0,1 n.n. 1 1 * Nachweisgrenze 0,4 mg/kg TS ** Nachweisgrenze 0,1 mg/kg TS

In der folgenden Grafik sind die Schwermetallgehalte der Organikfraktionen Schwarz im Vergleich zum Input Schwarzabfall und zu dem Mittelwert Schweizer Komposte für den Gartenbau dargestellt. Die Cadmiumwerte und Quecksilberwerte sind aufgrund des Achsenmaßstabs nicht ablesbar.


Versuchsbericht



Übersicht Schwermetalle Organikfraktionen Grün

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

450,0

Ble

i (PB

)

Cad

miu

m (C

d)

Chr

om (C

r)

Kup

fer (

Cu)

Nic

kel (

Ni)

Zink

(Zn)

Que

cksi

lber

(Hg)

mg/

kg T

S

Grünabfall < 50

Grün Organik 1

Grün Organik 2

Grün Organik 2

Kompost KBA Hard

Schweiz KompostGartenbauStoffverordnung

BioAbfVO

Abbildung 19: Übersicht Schwermetallgehalt der Organikfraktionen Grün

Im Normalfall hat Kompost einen höheren Schadstoffgehalt bzgl. Schwermetalle als der Input, da es durch den Rotteverlust zu einer kalkulatorischen Schadstoffanreicherung kommt. Die Schadstoffe reichern sich bei konventionellen Kompostierungsverfahren je nach oTS und Abbaugrad um ca. 50% an.


Versuchsbericht



Blei:

Blei in mg/kg TS

0

2040

60

80

100

120

140

160

180

200Sc

hwar

zabf

all

< 50

mm

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

au

Grenzwert StoffVO (CH)

Abbildung 20: Bleigehalt der Organikfraktionen

Der Bleigehalt liegt in allen Organikfraktionen unterhalb des Grenzwertes der Stoffverordnung. Die Organikfraktionen aus Grünabfall enthalten nur etwa ein Fünftel der Bleiwerte eines Schweizer Durchschnittskompostes.

Cadmium:

Cadmium (Cd) in mg/kg

0,1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Schw

arza

bfal

l<

50 m

m

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

au


Nachweisgrenze Labor

Abbildung 21: Cadmiumgehalt der Organikfraktionen


Versuchsbericht



Da die Analysewerte für Cadmium in allen untersuchten Proben unterhalb der Nachweisgrenze von 0,4 mg/kg liegen, wird auf eine weitere Diskussion verzichtet. (Eine Ausnahme bildet eine der untersuchten Chargen Schwarzabfall Organik 2, die jedoch gleichzeitig 41,8 % Kunststoffe enthielt. Bei einer Absiebung wird mit den Kunststoffen auch die Cadmiumbelastung entfernt, wie EcoEnergy bereits in mehreren Versuchen nachweisen konnte)

Im Vergleich dazu liegt der Cadmiumwert der Anlage ZAK in der vergleichbaren Organik 3-Fraktion bei ca. 3 bis 4 mg/kg TS, also bei dem Zehnfachen. Der Grenzwerte für gütegesicherte Sekundärbrennstoffe liegt bei 4 mg/kg.

Chrom:

Chrom in mg/kg TS

0

20

40

60

80

100

120

140

Schw

arza

bfal

l<

50 m

m

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

au


Abbildung 22: Chromgehalt der Organikfraktionen

Der Chromgehalt liegt in allen Fraktionen weit unter dem Grenzwert.

Es ist jedoch zu beobachten, dass der Chromgehalt der Fraktion Organik 3 aus Grünabfall höher ist als im Input. Der Chromgehalt korreliert mit dem Nickelgehalt (siehe Abbildung 23), der in Organik 3 Grünabfall ebenfalls höher ist als im Input.

Der Eintrag erfolgte über die Versuchsanlage, die überwiegend aus Edelstahl-(Chrom-Nickel-Stahl)Komponenten besteht. Durch Umbauten, Stillstandzeiten der nicht entleerten Anlage und die Verarbeitung von bereits versäuertem Material wird Chrom und Nickel aus den Komponenten gelöst und in die Produkte eingetragen.

Dieser Effekt ist bei Versuchsanlagen allgemein bekannt. Der Eintrag ist dabei umso höher je stärker die Produkte mechanisch beansprucht werden und je länger sie im Verfahren verbleiben und je größer das Oberflächen-/Gewichts-Verhältnis ist.

Der Eintrag von Chrom und Nickel in die Produkte ist in einer kontinuierlichen Anlage jedoch in viel geringerem Umfang zu erwarten. Behälter werden entweder in höherwertigem Edelstahl oder Kunststoff ausgeführt. Sehr verschleißträchtige Bereiche werden auch in Normalstahl ausgeführt.


Versuchsbericht



Nickel:

Nickel in mg/kg TS

0

10

20

30

40

50

60

Schw

arza

bfal

l<

50 m

m

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

au


Abbildung 23: Nickelgehalt der Organikfraktionen

Nickel wird ebenso wie Chrom aus der Versuchsanlage in die Produkte eingetragen (siehe Chrom).

Kupfer:

Kupfer in mg/kg TS

0

20

40

60

80

100

120

140

Schw

arza

bfal

l<

50 m

m

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

auGrenzwert StoffVO (CH)

Abbildung 24: Kupfergehalt der Organikfraktionen

Der Kupfergehalt liegt in allen Organikfraktionen unterhalb des Grenzwertes der Stoffverordnung. Die Organikfraktionen aus Grünabfall enthalten nur etwa ein Sechstel bis ein Drittel der Kupferwerte eines Schweizer Durchschnittskompostes.


Versuchsbericht



Zink:

Zink in mg/kg TS

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Schw

arza

bfal

l<

50 m

m

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

au


Abbildung 25: Zinkgehalt der Organikfraktionen

Der Zinkgehalt liegt in allen Organikfraktionen unterhalb des Grenzwertes der Stoffverordnung. Ein Schweizer Durchschnittskompost enthält das 1,6 bis 2,7-fache der Organikfraktionen aus Grünabfall.

Quecksilber:

Quecksilber (Hg)

0

0,5

1

1,5

Schw

arza

bfal

l<

50 m

m

Schw

arz

Org

anik

2

Schw

arz

Org

anik

3

Grü

nabf

all

< 50

mm

Grü

n O

rgan

ik 1

Grü

n O

rgan

ik 2

Grü

n O

rgan

ik 3

Schw

eize

r K

ompo

st

Gar

tenb

au


Abbildung 26: Quecksilbergehalt der Organikfraktionen

Der Quecksilbergehalt liegt in allen Organikfraktionen unterhalb des Grenzwertes der Stoffverordnung, in den Grünabfall Organikfraktionen 1 und 2, sowie in der Doppelbestimmung Organik 3 unterhalb der Nachweisgrenze.


Versuchsbericht



5.4.2 Organische Schadstoffe Für Kompost und Gärgut gelten die folgenden Richtwerte entsprechend Düngerverordnung:

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) 4 mg/kg TS Dioxine (PCDD) und Furane (PCDF) 20 ng I-TEQ2 /kg TS 2 I-TEQ = Internationale Toxizitätsäquivalente

PAK in mg/kg TS

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5

KB

A-G

1

KB

A-G

2

KB

A-G

3

KB

A-G

4

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Schw

eize

r Kom

post

Gar

tenb

au

Grenzwert DüV (CH)

Abbildung 27: PAK-Gehalt der Organikfraktionen

Der untersuchte Parameter PAK war in allen Proben unterhalb des Grenzwertes und lag für den Grünabfall deutlich unter dem Schweizer Durchschnitt.

Zum Sammeln in den Versuchen erzeugten Produkte wurden 1 m³ Wasserbehälter mit Kettensäge aufgesägt. Ein Eintrag von Kettensägeöl und damit Eintrag von PAK ist sehr wahrscheinlich und könnte insbesondere den PAK-Gehalt der Fraktion Grün Organik 2 (G-O2) erklären, der höher liegt als der Input Grünabfall.

5.4.3 Fremdstoffe Für Kompost und Gärgut gelten entsprechend Düngerverordnung folgende Anforderungen für inerte Fremdstoffe:

a. Fremdstoffe (Metall, Glas, Kunststoff usw.) mit mehr als 2 mm Durchmesser dürfen höchstens 0,5 Prozent des Gewichts der Trockensubstanz betragen;

b. der Gehalt an flächigen Kunststoffen (Plastikfetzen, Folien, Säcke, Schnüre, Styropor usw.) und Alufolie mit mehr als 2 mm Durchmesser darf höchstens 0,1 Prozent des Gewichts der Trockensubstanz betragen;

c. der Gehalt an Steinen mit mehr als 5 mm Durchmesser soll möglichst niedrig sein, sodass die Qualität eines Düngers nicht beeinträchtigt wird.

Die folgende Grafik zeigt die Summe der Fremdstoffe > 2 mm in den untersuchten Organikfraktionen. Der Gehalt an Steinen und Glas betrug in allen untersuchten Fraktionen < 0,01 %, somit vernachlässigbar, und ist daher nicht dargestellt. Die Fremdstoffe bestanden zum


Versuchsbericht



überwiegenden Teil aus Kunststoffen und können durch eine nachgeschaltete Siebung entfernt werden.

Abbildung 28: Gehalt an Fremdstoffen in den Organikfraktionen

5.4.4 Biologische Aktivität Zur Bestimmung der biologischen Aktivität wurden die Parameter AT4 und GB21 gemessen. Der AT4, gemessen in mgO2/kg TS, ist ein Maß für die aerobe biologische Aktivität in der Probe, standardisiert auf eine Versuchsdauer von 4 Tagen.

Der GB21 bemisst die anaerobe biologische Aktivität. Hierzu wird die Menge des gebildeten Biogases in l/kg TS nach einem Zeitraum von 21 Tagen bestimmt.

Die Werte für AT4 und GB21 korrelieren linear. In Abbildung 29 ist die Korrelation für Restabfall aus der Literatur dargestellt.

Grenzwert DüV (CH)

0,08

0,75

0,57

1,0

0,5

% TS

G-O3

44,86

0,0G-O2

45,0

S-O3

44,5

S-O2

Fremdstoffe gesamt (% TS)


Versuchsbericht



Abbildung 29: Korrelation zwischen Gärtest und Atmungsaktivität (Quelle: Ehrig et al.: Anforderungen

an und Bewertung von biologischen Vorbehandlungen für die Ablagerung. BMBF Abschlußbericht, 1998)

Die im Versuch gemessenen Werte für GB21 und AT4 korrelieren entsprechend folgender Abbildung.

Korrelation AT4 / GB21

y = 0,2515x + 4,1745

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340GB 21 (l/kg TS)

AT4

(mg

O2/

kg T

S)

Abbildung 30: Korrelation zwischen Gärtest und Atmungsaktivität aus den Meßwerten


Versuchsbericht



AT4 und GB21 Grünabfall

0

50

100

150

200

250

300

350

KB

A-G

1

KB

A-G

2

KB

A-G

3

KB

A-G

4

G-O

1

G-O

2

G-O

3

AT4

(mg

O2/

kg T

S)

GB

21 (l

/kg

TS) AT4

GB 21

AT4 = 20 mg O2/kg TS

Abbildung 31: Reduzierung der biologischen Aktivität der organischen Fraktionen Grünabfall

AT4 und GB21 Schwarzabfall

0

50

100

150

200

250

300

350

KB

A-S

2

KB

A-S

3

KB

A-S

4

S-O

1

S-O

2

S-O

3

AT4

(mg

O2/

kg T

S)

GB2

1 (l/

kg T

S) AT4

GB 21

AT4 = 20 mg O2/kg TS

Abbildung 32: Reduzierung der biologischen Aktivität der organischen Fraktionen Schwarzabfall

Sowohl AT4 als auch GB21 der Organikfraktionen von Grün- und Schwarzabfall werden um einen Faktor zwischen 5 und 8 reduziert. Bezugswert ist der AT4/GB21 des NMT-Inputmaterials < 50 mm.

Der AT4-Wert ist in allen Fraktionen auf unter 20 mg O2/kg TS(Ausnahme Grünabfall Organik 3 mit AT4 22,3) reduziert worden.


Versuchsbericht



Ein guter Anhaltswert zur Interpretation des Ergebnisses ist eine Vorschrift aus der 30. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (30. BImSchV) (D). Diese fordert grundsätzlich die vollständige Kapselung mechanisch-biologischer (Rest-) Abfallbehandlungsanlagen (MBA). Abweichend von dieser Vorgabe kann die zuständige Behörde eine offene, d. h. nicht eingehauste Nachrotte, ohne Abluftfassung und -behandlung zulassen. Als Voraussetzung für die offene Nachrotte ist in § 16 definiert, dass der zur Nachrotte vorgesehene Abfall den AT4-Wert von 20 mg O2/kg TS unterschreitet.

Dieser AT4-Grenzwert stellt sicher, dass die biologische Aktivität und damit auch das Emissionspotenzial des Rottegutes durch die vorgelagerte Behandlung weitgehend reduziert ist und in der Nachrotte nur begrenzt weitere Emissionen auftreten können.

Die Organikfraktionen aus dem SCHUBIO®-Verfahren können also vor dem Transport zur Verbrennung offen gelagert werden (Schwarzabfall) bzw. im offenen Kompostlager nachreifen (Grünabfall), ohne dass störende Geruchsemissionen zu befürchten sind. Aufgrund der Staubentwicklung bei sehr trocknen Wetterlagen ist jedoch eine Pelletierung oder Brikettierung zu empfehlen.

5.4.5 Kompostqualität - weitere Parameter Ein weiteres Maß für die Kompostqualität bzw. die biologische Aktivität des organischen Materials ist der Rottegrad. Ausgereifter Kompost hat einen Rottegrad von IV bis V, Frischkompost hat Rottegrade von II bis III. Dies korreliert mit entsprechend geringen AT4-Werten.

Die Pflanzenverträglichkeit sollte entsprechend VKS-Richtlinie für Kompost im gedeckten Pflanzenbau im Kressetest bei > 90% liegen, für Kompost im Gartenbau bei >70%.

Literaturwerte für den Salzgehalt von Kompost liegen im Bereich zwischen 2 und 14 g/l OS (Breuer, et al.: Hohe Kompostqualität ist möglich. Räumliche und zeitliche Variabilität von Kompostinhaltsstoffen. Ergebnisse der Begleituntersuchungen zum Kompostierungserlaß Baden-Württemberg. 1997). Ein geringer Salzgehalt ist dabei anzustreben.

Es wurden als Hygieneparameter die Anzahl der keimfähigen Samen sowie das Vorkommen von Salmonellen untersucht. Die Anzahl der keimfähigen Samen sollte nach Richtlinien VKS für einen gütegesicherten Kompost bei unter 1 pro Liter Kompost liegen.

Folgende Tabelle zeigt ausgewählte Parameter der Kompostanalyse. Tabelle 20: ausgewählte Parameter der Kompostanalyse

S-O2 S-O3 G-O2 G-O3

Rottegrad IV V IV III T max °C 34 27 39 42 Pflanzenverträgl. bei 25% 104 % 95 % 116 % 107 % Pflanzenverträgl. bei 50% 105 % 101 % 90 % 99 % Salzgehalt g/l OS 0,71 1,55 0,37 0,69 Keimfähige Samen/l OS <0,3 <0,3 <0,3 <0,3 Salmonellen / 50 g OS + - - -

Die Ergebnisse zeigen, dass die organischen Fraktionen sowohl von Grünabfall als auch von Schwarzabfall den Anforderungen an die Kompostqualität entsprechen. Das positive Testergebnis für Salmonellen in der Probe S-O2 ist auf die unter Versuchsbedingungen ungenügende Abpressung und zu kurze Verweildauer bei Prozesstemperaturen >70°C zurückzuführen.

5.4.6 Pelletierung Die Fraktion Organik 3 aus Bioabfall wurde bereits in früheren Versuchen getrocknet und pelletiert. Zum Nachweis der Eignung als Substrat wurde 1l Pellets mit 1l Wasser versetzt. Innerhalb weniger Minuten wird das Wasser von den Pellets aufgenommen. Die Pellets quellen auf und zerfallen bzw. lösen sich durch Umrühren auf.

Das fertige Substrat ähnelt Torf in Farbe und Textur und ist fast geruchlos.


Versuchsbericht



Es gibt bereits im Handel ähnliche Kultursubstrate, die getrocknet vertrieben werden und vor dem Einsatz noch gewässert werden müssen!

Beispiele für torffreies, getrocknetes Kultursubstrat:

- Kokohum (Neudorff) Briketts aus Koksfasern, getrocknet - Kokoblock (GEPA) Briketts aus Koksfasern, getrocknet

Zum Vergleich:

40 l Blumenerde mit einem Wassergehalt von 25% und einem Organikanteil von 50%, verpackt, kosten ca. 4 Franken. Für die gleiche Blumenerdemenge reichen bereits 15 kg BioFluff®-Trockengranulate, jedoch ist die Logistik und Handhabung wesentlich erleichtert. Es könnte bei entsprechendem Marktaufbau in der Region Schaffhausen ca. 200 – 300 Franken pro Tonne BioFluff®-Trockengranulat erzielt werden. Als BioFluff®-Brennstoffpellets können nur Erlöse von ca. 150 Franken erzielt werden, soweit es sich um ein Pellet aus Grünabfall handelt.

5.5 Brennstoff Zur Bewertung der Brennstoffeigenschaften der im SCHUBIO®-Verfahren erzeugten Organikfraktionen werden die Annahmekriterien für gütegesicherte Ersatzbrennstoffe sowie die Annahmekriterien für Biobrennstoffe zur Mitverbrennung in einem Kohlekraftwerk den ermittelten Schadstoffgehalten gegenüber gestellt.

Wir definieren EBS als Biomassen, die schadstoffreduziert in hocheffizienten Industrienanlagen verwertet werden können. Das Schadstoffpotential im Abfall liegt im Wesentlichen in den Kunststoffen, den Metallverbindungen, den Mineralstoffen, nicht jedoch in dem organischen Fasergerüst, das als feste Biomasse separiert werden kann. Nur diese Biomasse ist aus dem Abfall nachhaltig in Industrieanlagen mit nicht spezialisierter Abgasreinigung energetisch verwertbar.

Ebenso stellt Chlor ein Problem für Verbrennungsanlagen als korrosionstreibender Stoff dar. Vielfach nicht berücksichtigt aber neuerdings nachgewiesen ist die zusätzliche Abhängigkeit der Korrosion nicht nur von dem Vorhandensein von Chlor, sondern auch von dem Gehalt an Schwermetallen. Hier sind besonders Blei und, bisher weitgehend unterschätzt, Antimon zu nennen. Ersatzbrennstoffe weisen Chlorgehalte von bis zu 2 % auf, abhängig von dem Gehalt an Kunststoffen, hier ist besonders PVC zu nennen.

Der Chlorgehalt der Produkte wird im Verfahren nicht nur über die Ausschleusung von Kunststoff sondern auch über die Waschung und Pressung wesentlich reduziert.


Versuchsbericht



Chlorgehalt organische Fraktionen

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6K

BA

-S1

(get

rock

net!)

KB

A-S

2

KB

A-S

3

KB

A-S

4

KB

A-G

1

KB

A-G

2

KB

A-G

3

KB

A-G

4

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Chl

orge

halt

in %

TS

Grenzwert BGS

Abbildung 33: Chlorgehalt der organischen Franktionen

In der Abbildung ist der Grenzwert der Bundesgütegemeinschaft Sekundärbrennstoffe (Deutschland) zum Vergleich dargestellt. Dieser Wert wird vor allem für gewerbeabfallstämmige Ersatzbrennstoffe vielfach nicht eingehalten.

Der hohe Kunststoffanteil der groben Organikfraktion S-O1 bedingt entsprechend einen hohen Chlorgehalt. Die Fraktionen S-O2 und S-O3 weisen einen sehr niedrigen Chlorgehalt auf. Eine Verwertung zur Mitverbrennung in einem Kohlekraftwerk oder Biomassekraftwerk ist daher möglich. Tabelle 21: Vergleich der Brennstoffeigenschaften Holzhackschnitzel, Stroh und Organik 3 aus Schwarzabfall

Einheit Waldholz Stroh BioFluff®-Briketts

Schwarzabfall

Lagerdichte [kg/m³] Hackschnitzel:

200 bis 300

Quaderballen: 130

bis 160 n.b.

Heizwert [MJ/kg TS] 18,5 17,2 15,5

Wassergehalt [%] 10 bis 60 10 bis 20 10% - 20%

Aschegehalt [% TS] 0,2 bis 1,6 3,5 bis 7,5 9,6

Cl [% TS] < 0,1 ca. 0,35, max. 0,5 0,37

S [% TS] 0,05 ca. 0,1, max. 0,3 0,12

N [% TS] 0,1 bis 0,4 ca. 0,55 0,47

K [% TS] ca. 0,1 0,4 bis 1,2 0,24

Im Rahmen eines Genehmigungsverfahrens zur Mitverbrennung von Bio- und Carbonbrennstoffen in einem Kohlekraftwerk in Bremen wurden mit dem SCHUBIO®-Verfahren erzeugte Brennstoffpellets auf die Eignung zur Mitverbrennung untersucht (BioFluff-Pellets) und genehmigt. In der folgenden Tabelle sind die Analyseergebnisse den Werten von Kohle sowie anderen Biobrennstoffen gegenübergestellt.


Versuchsbericht



Tabelle 22: Schadstoffgehalte verschiedener Brennstoffe im Vergleich zu BioFluff-Pellets

Verbrennungs-eigenschaften

Schadstoffgehalte (genormt auf 16 MJ/kg)

Ersatzbrennstoff Heiz-wert

[MJ/kg]

Wasser [%]

Asche [%]

Cl [% OS]

S [% OS]

Hg [mg/kg]

Cd [mg/kg]

Pb [mg/kg]

Ni [mg/kg]

Kohle, fein 16,5 35,5 7,5 0,4 0,4 0 0 4 72

Holz Feinmehl (Papierstaub) 13,5 7,5 8,5 < 0,1 0,1 0 0 7 18

Pelett BioFluff Restabfall O 3 14,5 13,0 14,0 0,3 0,4 0 0,1 101 81

Pellett BioFluff Bioabfall O 3 15,0 14,0 9,0 < 0,1 0,2 0 0 28 72

Holzhackschnitzel 17,3 n.e. n.e. n.e. n.e. 0,1 < 0,1 < 1 < 1

Holzpellets ca. 17,5 n.e. n.e. n.e. n.e. 0,1 < 0,2 ca. 2 ca. 2

Strohpellets 15,0 n.e. n.e. n.e. n.e. 0,1 0,1 < 1 3

Stroh-Feinmehl 16,0 n.e. n.e. n.e. n.e. 0,1 0,1 2 3

Holzspäne 14,5 n.e. n.e. n.e. n.e. 0,1 0,1 4 1

Holzmehl 15,5 n.e. n.e. n.e. n.e. 0,1 0,2 18 4

Im Rahmen des o.g. Genehmigungsantrags wurde ein Katalog von Annahmekriterien für Brennstoffe zur Mitverbrennung im Kohlekraftwerk erarbeitet. Dazu wurde der Schadstofftransfer sowohl für gasförmige Emissionen als auch für die festen Verbrennungsrückstände bzw. Produkte wie z.B. REA-Gips und Schlacken berücksichtigt. In der folgenden Tabelle werden die Schwermetallgehalte der im Versuch erzeugten Organikfraktionen mit den Annahmekriterien Kohlekraftwerk und den Gütekriterien der deutschen Bundesgütegemeinschaft Sekundärbrennstoffe (BGS) verglichen. Tabelle 23: Schadstoffgehalte der Organikfraktionen im Vergleich zu den Kriterien der BGS und Annahmekriterien im Kohlekraftwerk in mg/kg TS

Parameter in mg/kg TS

Kriterien BGS

Kohle- kraftwerk S-O1 S-O2 S-O3 G-O1 G-O2 G-O3

Arsen (As) 5 5 n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. Blei (PB) 190 70 84 61,3 58,8 16 13,3 16,2 Cadmium (Cd) 4 0,4 9,0 n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. Chrom (Cr) 125 125 94,5 39 36,3 14,5 13,2 45,3 Kupfer (Cu) 350 120 41,5 94,6 45,7 18 9 16,7 Nickel (Ni) 80 80 31,5 21,7 17,5 8,5 6,4 22,5 Quecksilber (Hg) 0,6 0,6 6,3 0,14 0,2 n.n. n.n. n.n. Antimon (Sb) 25 25 9,5 140 n.n. n.n. n.n. n.n. Zinn (Sn) 30 60 23 24 28 n.n. n.n. n.n. Thallium (Tl) 1 1 n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. Kobalt (Co) 6 6 3 n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. Mangan (Mn) 250 250 108,5 90 110 185 97 155 Vanadium (V) 10 25 n.n. n.n. n.n. n.n. n.n. n.n.

n.n. = nicht nachgewiesen, unterhalb der Bestimmungsgrenze

Mit zunehmendem Kunststoffgehalt erhöht sich auch der Schwermetallgehalt. Nach Absiebung der Kunststoffraktion aus Organik 2 ist der Siebdurchlauf < 10 mm von Kunststoffen und damit von Schadstoffen entfrachtet, so dass sicher die Einhaltung der Grenzwerte für die energetische Verwertung in einem Kohlekraftwerk möglich ist.


Versuchsbericht



Tabelle 24: Schadstoffgehalte der Organikfraktionen vergleichbar Organik 3, ZAK, Kahlenberg

Parameter in mg/kg TS

Kriterien BGS

Kohle- kraftwerk ZAK Kahlenberg

Chlor 0,3 - 0,6 Masse-%Arsen (As) 5 5 2 - 5 mg/kg TRBlei (PB) 190 70 80 - 130 mg/kg TRCadmium (Cd) 4 0,4 0,8 - 1,2 mg/kg TRChrom (Cr) 125 125 100 - 200 mg/kg TRKupfer (Cu) 350 120 150 - 200 mg/kg TRNickel (Ni) 80 80 20 - 40 mg/kg TRQuecksilber (Hg) 0,6 0,6 0,5 - 1,0 mg/kg TRAntimon (Sb) 25 25 4 - 10 mg/kg TRZinn (Sn) 30 60 10 - 20 mg/kg TRThallium (Tl) 1 1 < 0,3 mg/kg TRKobalt (Co) 6 6 10 - 20 mg/kg TRMangan (Mn) 250 250 200 - 400 mg/kg TRVanadium (V) 10 25 10 - 20 mg/kg TR

In Tabelle 22 sind die Grenzwerte einer Organikfraktion aus dem Perkolationsverfahren ZAK aufgeführt, die von der Korngröße mit der Organik 3 Fraktion vergleichbar ist. Die Schadstoffgehalte sind jedoch deutlich höher als die der mit dem SCHUBIO-Verfahren erzeugten Organikfraktion. Die Organikfraktion aus dem ZAK Verfahren ist nicht für die Verwertung in einem Kohlekraftwerk geeignet.

In den nachfolgenden Abbildungen werden die Schwermetallwerte für Brennstoffe aus dem SCHUBIO®-Verfahren grafisch dargestellt und mit den Annahmekriterien Kohlekraftwerk und den Kriterien der BGS verglichen. Einige Säulen fru z.B. die Schwermetallgehalte von BioFluff aus Grüngut konnten nicht dargestellt werden, da der Schwermetallgehalt meist unter der Nachweisgrenze liegt.

Schwermetalle (1) im Brennstoff

0

5

10

15

20

25

Ars

en (A

s)

Cad

miu

m(C

d)

Que

cksi

lber

(Hg)

Thal

lium

(Tl)

Kob

alt (

Co)

Van

adiu

m(V

)

mg/

kg T

S

Kriterien BGSKraftwerkS-O1S-O2S-O3G-O1G-O2G-O3

Abbildung 34: Schwermetallgehalt der Organikfraktionen im Vergleich mit Brennstoffkriterien Kohlekraftwerk und Bundesgütegemeinschaft Sekundärbrennstoffe (D) - Teil 1


Versuchsbericht



Schwermetalle (2) im Brennstoff

0

50

100

150

200

250

300

350

400B

lei (

PB

)

Chr

om (C

r)

Kup

fer

(Cu)

Nic

kel (

Ni)

Ant

imon

(Sb)

Zinn

(Sn)

Man

gan

(Mn)

mg/

kg T

S

Kriterien BGSKraftwerkS-O1S-O2S-O3G-O1G-O2G-O3

Abbildung 35: Schwermetallgehalt der Organikfraktionen im Vergleich mit Brennstoffkriterien Kohlekraftwerk und Bundesgütegemeinschaft Sekundärbrennstoffe (D) - Teil 2

Schwermetalle im Brennstoff - Blei (PB)

0

20

406080

100

120

140160

180200

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Ble

i (PB

) in

mg/

kg T

S

Kraftwerk

BGS

Abbildung 36: Schwermetalle im Brennstoff – Blei


Versuchsbericht



Schwermetalle im Brennstoff - Cadmium (Cd)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Cad

miu

m (C

d) in

mg/

kg T

S

Kraftwerk

BGS

Abbildung 37: Schwermetalle im Brennstoff – Cadmium – meister unterhalb der Nachweisgrenze

Kraftwerk

BGS

Schwermetalle im Brennstoff - Quecksilber (Hg)

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

55,5

66,5

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Que

cksi

lber

(Hg)

in m

g/kg

TS

KraftwerkBGS

Abbildung 38: Schwermetalle im Brennstoff – Quecksilberl


Versuchsbericht



Schwermetalle im Brennstoff - Chrom (Cr)

0

20

40

60

80

100

120

140

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Chr

om (C

r) in

mg/

kg T

S

BGS Kraftwerk

Abbildung 39: Schwermetalle im Brennstoff – Chrom

Schwermetalle im Brennstoff - Nickel (Ni)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Nic

kel (

Ni)

in m

g/kg

TS KraftwerkBGS

Abbildung 40: Schwermetalle im Brennstoff – Nickel

Die Korrelation der Chrom- und Nickel-Werte in allen Fraktionen lässt auf die durchgängige Verunreinigung der Fraktionen mit Edelstahl aus der Versuchsanlage schließen. Es ist zu erwarten, dass diese Werte in großtechnischem Maßstab sehr viel niedriger sind (siehe Kapitel 5.4.1). Der Chrom- und Nickelgehalt der Fraktion Grünabfall Organik 3 (G-O3) ist ca. doppelt so hoch wie im Ausgangsmaterial KBA-G4.


Versuchsbericht



Schwermetalle im Brennstoff - Kupfer (Cu)

0

50

100

150

200

250

300

350

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

Kup

fer (

Cu)

in m

g/kg

TS

BGS

Kraftwerk

Abbildung 41: Schwermetalle im Brennstoff - Kupfer

Schwermetalle im Brennstoff - Antimon und Zinn

0

50

100

150

200

250

300

S-O

1

S-O

2

S-O

3

G-O

1

G-O

2

G-O

3

mg/

kg T

S

Antimon (Sb)

Zinn (Sn)

BGS / KraftwerkAntimon

Kraftwerk Zinn

Abbildung 42: Schwermetalle im Brennstoff – Antimon und Zinn

Deutlich zu erkennen ist die Überschreitung der Brennstoffrichtwerte für Antimon und Zinn in der Fraktion Schwarzabfall Organik 2 (S-O2). Die erhöhten Werte für Zinn, Antimon (sowie Kupfer, siehe Abbildung 41) weisen auf das Vorhandensein einer Zinn-Kupfer-Antimon-Legierung wie z.B. Lötzinn, Platine aus Elektronikschrott in der untersuchten Probe hin.

Insgesamt zeigt sich, dass die Fraktionen Organik 2 und 3 aus Schwarzabfall die Kriterien des Bundesgütegemeinschaft Sekundärbrennstoffe zum Einsatz in einem EBS-Kraftwerk erfüllen bzw.


Versuchsbericht



weit unterschreiten. Bei einer Metallabscheidung in der Grobaufbereitung – wie im SCHUBIO-Verfahren vorgesehen – werden auch Ausreißer wie z.b. die Antimon- und Zinn-Werte der Fraktion Schwarzabfall Organik 2 vermieden. Die Brennstoffe erfüllen darüber hinaus die noch strengeren Kriterien zur Mitverbrennung in einem Kohlekraftwerk. Eine Verwertung in der Zementindustrie ist ebenfalls problemlos möglich.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des Verfahrens ist die Reduzierung des Chlorgehaltes, nicht nur durch Ausschleusung chlorhaltiger Kunststoffe aus dem Brennstoff in die Fraktion Schwarzabfall Organik 1 sondern auch durch die Auswaschung der Chlor-Hintergrundbelastung, da der Einsatz von Ersatzbrennstoffen zunehmend durch ihren Chlorgehalt eingeschränkt wird.

Die Schwermetallbelastung der Fraktionen aus Grünabfall ist so gering, dass eine Verwertung im Biomassekraftwerk für unbelastetes Holz problemlos ist. Eine weitere Verwertungsmöglichkeit ist die Verwendung im Hausbrand. Hier gilt jedoch (zumindest in Deutschland) noch die 1. BImSchV, nach der im Wesentlichen nur naturbelassenes Holz im Hausbrand eingesetzt werden darf. Die Zulassung von anderen nachwachsenden Rohstoffen in Deutschland wird zurzeit stark diskutiert, eine Novellierung der 1. BImSchV steht seit einigen Jahren an. Nach Auskunft der FNR(Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.) ist jedoch keine Erweiterung des Hausbrandes auf nachwachsende Rohstoffe zu erwarten.

Die Möglichkeit des Einsatzes der Biomassepellets aus Grünabfall in der Schweiz ist noch zu untersuchen.


Versuchsbericht



5.6 Inertstoffe 5.6.1 Schwarzabfall Die Technische Verordnung über Abfälle (TVA) regelt in der Schweiz unter anderem die Zulassung von Abfällen Tabelle 25: Grenzwerte der TVA für Inertstoffdeponien und Vergleich mit den Inertstoffen Schwarzabfall

Parameter

Einh

eit

TVA

In

erst

offd

epon

ien

TVA

R

ests

toffd

epon

ien

S-I1 S-I2 S-I3

Inertstoffe ( zu mehr als 95% aus silikaten, Carbonaten, Aluminaten, gesteinsähnlich) x

Extraktion mit Wasser 1:10 löst nicht mehr als 5g Abfall pro kg TS x

Chemische Zusammensetzung zu mind. 95% bekannt x

Gehalt an org. Kohlenstoff (TOC) % 5% 0,46% 2,35% 5,45%

hochsiedende lipophile organische Chlorverbindungen (EOX) mg/kg

10 5 48,35 8,85

Säurebindungsvermögen (Mol/kg TS) Mol/kg TS 1

keine Bildung von Gasen oder leicht wasserlöslichen Stoffen bei Zugabe von Wasser, Luft oder anderen Reststoffen

x

Blei (PB) mg/kg 500 175 94,5 420 Cadmium (Cd) mg/kg 10 0,55 <0,4 2,25 Kupfer (Cu) mg/kg 500 22 38,5 635 Nickel (Ni) mg/kg 500 28 21 130 Zink (Zn) mg/kg 1000 130 430 600

Fest

stof

f

Quecksilber (Hg) mg/kg 2 <0,1 <0,1 0,06 Aluminium mg/l 1 10 Arsen mg/l 0,01 0,10 <0,005 0,003 <0,005 Barium mg/l 0,5 5,0 Blei (PB) mg/l 0,1 1 <0,003 <0,003 0,0235 Cadmium (Cd) mg/l 0,01 0,10 <0,0005 <0,0005 <0,0005

Chrom III (Cr III) mg/l 0,05 2,00

Chrom (Cr) ges mg/l 0,0085 0,0035 0,0115

Kobalt (Co) mg/l 0,05 0,50

Kupfer (Cu) mg/l 0,2 0,5 0,05 <0,005 0,017

Nickel (Ni) mg/l 0,2 2,0 0,0155 0,0185 0,13

Quecksilber (Hg) mg/l 0,005 0,01 <0,0002 <0,0002 <0,0002

Zink (Zn) mg/l 1,00 10,00 <0,05 0,14 0,32

Zinn (Sn) mg/l 0,20 2,00

Chrom (Cr VI) mg/l 0,01 0,10

DOC im Eluat mg/l 20 50 24 41 240

Cyanide mg/l 0,01 0,1 <0,005 <0,005 <0,005 Ammonium-N mg/l 0,5 5 6,05 20 46

Elua

t / W

asse

r

pH-Wert (Eluat) 6-12 6-12 10,55 7,6 7,1


Versuchsbericht



Im Folgenden ist die Schwermetallbelastung der Inertstoffe aus Schwarzabfall dargestellt und mit den Grenzwerten der TVA für Inertstoffdeponien verglichen.

Inertstoffe - Schwermetalle im Feststoff (1)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Blei (PB) Kupfer (Cu) Nickel (Ni) Zink (Zn)

mg/

kg T

S

S-I1S-I2

S-I3

TVA Inertstoffdeponie

Abbildung 43: Schwermetalle im Feststoff (1) – Inertstoffe Schwarz

Deutlich erkennbar ist bereits in Abbildung 43 die erhöhte Schwermetallbelastung der Fraktion S-I3 (Sandfraktion aus Schwarzabfall). Auch für die anderen Schwermetalle in Feststoff und Eluat gilt dasselbe. Dies hat mehrere Ursachen:

- Wie auch am Wert für den TOC (Total Organic Content) ablesbar, enthält die Fraktion noch einen hohen Anteil organisches Material (Glühverlust 16 %) mit anhaftenden Feinstpartikeln. Dieses Feinmaterial bildet die Schadstoffsenke des Verfahrens und enthält daher einen hohen Anteil an Schwermetallen und organischen Schadstoffen.

Im SCHUBIO-Verfahren wird daher die Sandfraktion in einem weiteren Schritt aufbereitet und von organischen Anhaftungen befreit. Mit diesem Material wurden bereits erfolgreich Versuche durchgeführt.

- Wie auch die Organikfraktion 3, durchläuft die Fraktion Inert 3 von allen Inertstoffen die längste Verfahrensstrecke. Sand ist zudem ein sehr abrasives Material. Deutlich ist im Eluat daher auch wieder die Chrom-Nickel-Belastung durch die Edelstahlaggregate der Versuchsanlage.

Die Behälter und Aggregate werden daher im SCHUBIO-Verfahren nicht aus Edelstahl gefertigt und es wird eine Verfahrensführung mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten gewählt, um Abrasionen soweit möglich zu vermeiden.


Versuchsbericht



Inertstoffe - Schwermetalle im Feststoff (2)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Cadmium (Cd) Quecksilber (Hg)

mg/

kg T

S

S-I1

S-I2

S-I3


Abbildung 44: Schwermetalle im Feststoff (2) – Inertstoffe Schwarz

Inertstoffe - Schwermetalle im Eluat (1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Blei (PB) Kupfer (Cu) Nickel (Ni) Zink (Zn)

mg/

l Elu

at

S-I1

S-I2

S-I3


Abbildung 45: Schwermetalle im Eluat (1) – Inertstoffe Schwarz


Versuchsbericht



Inertstoffe - Schwermetalle im Eluat (2)

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

Arsen Quecksilber (Hg) Cadmium (Cd) Chrom III,gemessen

Cr(ges)

mg/

l Elu

at

S-I1

S-I2

S-I3


Abbildung 46: Schwermetalle im Eluat (2) – Inertstoffe Schwarz

Die Inertstoffe können auf der Reaktordeponie abgelagert werden. Die Erforderlichen Produktverbesserungen wurden bereits erprobt und die entsprechenden verfahrensänderungen werden im Vorprojekt vorgesehen.

Im Weiteren wird geprüft, inwieweit sogar eine Verwertung der Inerststoffe als Baustoff möglich ist. Dazu wurden die Analysenwerte mit der LAGA Z2, einer Empfehlung der deutschen Länderarbeitsgemeinschaft für den Einbau von Recyclingbaustoffen.

Inert Schwarzabfall org. Schadstoffe (1) LAGA Z2

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

BTEX LHKW PCB Benzo(a)pyren

mg/

kg T

S

S-I1

S-I2

S-I3

LAGA Z2


Versuchsbericht



Abbildung 47: organische Schadstoffe im Feststoff (1) – Inertstoffe Schwarz

Inert Schwarzabfall org. Schadstoffe (2) LAGA Z2

0

10

20

30

40

50

60

AOX /EOX PAK

mg(

kg T

S

S-I1

S-I2

S-I3

LAGA Z2

Abbildung 48: organische Schadstoffe im Feststoff (2) – Inertstoffe Schwarz

Der auffällig erhöhte AOX-Wertes in der Kiesfraktion S-I2, die keinen korrespondierenden erhöhten Anteil an Organik aufweist hat folgende Ursache:

Der AOX ist ein Summenparameter, der lediglich aussagt, wie viel Halogene in organisch gebundener Form vorliegen. Nach Diehls et al., die Untersuchungen mit Klärschlamm durchgeführt haben, können bis zu 97% des AOX.-Wertes aus PVC stammen.

Da der im Versuch erzeugte Kies nicht nachgewaschen wurde und dementsprechend auch Hart-PVC enthielt, wird vermutet, dass der hohe AOX-Werte auf ein Hart-PVC-Teilchen in der analysierten Probe zurückzuführen ist.


Versuchsbericht



Ein Grenzwert für Kohlenwasserstoffe, als Maß für die Verunreinigung mit Erdölverbindungen findet sich beispiesweise in der LAGA Z2, einer Vorschrift in Deutschland für den Einbau von Recyclingbaustoffen.

Inert Schwarzabfall Kohlenwasserstoffe LAGA Z2

0

500

1000

1500

2000

S-I1 S-I2 S-I3

mg/

kg T

S

Grenzwert LAGA Z2

Abbildung 49: Kohlenwasserstoffe im Feststoff – Inertstoffe Schwarz

Die Fraktion S-I3 mit einem Glühverlust von 16% und einem TOC von 5,45 % enthält auch die meisten Kohlenwasserstoffe. Diese werden durch die oben beschriebene Nachwaschung im SCHUBIO-Verfahren ebenfalls deutlich reduziert.


Versuchsbericht



5.6.2 Grünabfall Wie in Kapitel 5.6.1 für Schwarzabfall, werden auch die Schadstoffgehalte der Inertfraktionen aus Grünabfall im Vergleich mit den Kriterien für Inertstoffdeponien dargestellt. Auch hier zeit sich ein erhöhter Ammonium-N, der durch eine Intensievere Waschung mit Stickstoffabgereichertem Wasser aus der aeroben Abwasserreinigung sicher weiter reduzieren lässt. Die Schadstoffgehalte von Inertstoffen aus Grüngut sind deutlich niedriger als bei Schwarzgut, eine Verwertung sollte mit optimierter Verfahrenstechnik möglich sein. Tabelle 26: Grenzwerte der TVA für Inertstoffdeponien und Vergleich mit den Inertstoffen Grünabfall

Parameter

Einh

eit

TVA

In

erst

offd

epon

ien

TVA

R

ests

toffd

epon

ien

G-I2 G-I3

Inertstoffe ( zu mehr als 95% aus silikaten, Carbonaten, Aluminaten, gesteinsähnlich) x

Extraktion mit Wasser 1:10 löst nicht mehr als 5g Abfall pro kg TS x

Chemische Zusammensetzung zu mind. 95% bekannt x

Gehalt an org. Kohlenstoff (TOC) % 5% 0,63% 2,20% hochsiedende lipophile organische Chlorverbindungen (EOX) mg/kg

10 <0,5 0,7

Säurebindungsvermögen (Mol/kg TS) Mol/kg TS

1

keine Bildung von Gasen oder leicht wasserlöslichen Stoffen bei Zugabe von Wasser, Luft oder anderen Reststoffen

x

Blei (PB) mg/kg 500 21,5 24,5 Cadmium (Cd) mg/kg 10 <0,4 <0,4 Kupfer (Cu) mg/kg 500 9,5 20,5 Nickel (Ni) mg/kg 500 10,5 46 Zink (Zn) mg/kg 1000 67 85,5

Fest

stof

f

Quecksilber (Hg) mg/kg 2 <0,1 <0,1 Aluminium mg/l 1 10

Arsen mg/l 0,01 0,10 <0,005 0,0075 Barium mg/l 0,5 5,0 Blei (PB) mg/l 0,1 1 <0,003 0,017 Cadmium (Cd) mg/l 0,01 0,10 <0,0005 <0,0005 Chrom III (Cr III) mg/l 0,05 2,00 Chrom (Cr) ges mg/l <0,005 0,005 Kobalt (Co) mg/l 0,05 0,50 Kupfer (Cu) mg/l 0,2 0,5 <0,005 0,039 Nickel (Ni) mg/l 0,2 2,0 <0,005 0,0065 Quecksilber (Hg) mg/l 0,005 0,01 <0,0002 <0,0002 Zink (Zn) mg/l 1,00 10,00 0,112 0,24 Zinn (Sn) mg/l 0,20 2,00 Chrom (Cr VI) mg/l 0,01 0,10 Chrom ges mg/l <0,005 0,005 DOC im Eluat mg/l 20 50 18,5 35,5 Cyanide mg/l 0,01 0,1 <0,005 <0,005 Ammonium-N mg/l 0,5 5 10,65 21,5

Elua

t / W

asse

r

pH-Wert (Eluat) 6-12 6-12 7,7 7,65


Versuchsbericht



6 Anhang

6.1 Probenkennzeichnung Pilotierung Grob

Beschreibung Probennummer

Material Behandlung Menge Analysen- programm

1. Bilanzkreis

KBA-S>100B-180608-01 Schwarzabfall > 100 mm Siebüberlauf, im Terminator 3x nachzerkleinert 60 l

KBA-S>100B-180608-02 Schwarzabfall > 100 mm Siebüberlauf, im Terminator 3x nachzerkleinert 29 l TS

KBA-S>100B-180608-03/04 Schwarzabfall > 100 mm Siebüberlauf, im Terminator

3x nachzerkleinert 2 x 10 l

TS 1a

KBA-S<100A-180608-01 Schwarzabfall < 100 mm alle 10 min vom Band 100 l

KBA-S<100A-180608-02 Schwarzabfall < 100 mm 29 l TS KBA-S<100A-180608-03/04 Schwarzabfall < 100 mm 2 x 10 l

FM 1a,b

KBA-G>80A-200608-01 Grünabfall > 80 mm Probe aus versch. Schichten 100 l 2

KBA-G>80A-200608-02 Grünabfall > 80 mm 29 l TS

KBA-G<80A-200608-01 Grünabfall < 80 mm alle 10 min vom Band 100 l

KBA-G<80A-200608-02 Grünabfall < 80 mm 29 l TS

KBA-G<80A-200608-03/04 Grünabfall < 80 mm 2x10 l FM 2

2. Bilanzkreis

KBA-S50-100B-210608-01 Schwarzabfall 50-100 mm

Siebung 50 mm von S<100A 100l

KBA-S50-100B-210608-02 Schwarzabfall 50-100 mm

Siebung 50 mm von S<100A 29 l TS

KBA-S50-100B-210608-03/04

Schwarzabfall 50-100 mm

Siebung 50 mm von S<100A

2x 10 l FM 1b

KBA-S<50B-210608-SD01-01 Schwarzabfall < 50 mm Siebung 50 mm von

S<100A 100l

KBA-S<50B-210608-SD01-02 Schwarzabfall < 50 mm Siebung 50 mm von

S<100A 29 l TS

KBA-S<50B-210608-SD01-03/04 Schwarzabfall < 50 mm Siebung 50 mm von

S<100A 2x 10 l

FM 1b

KBA-G50-80B-210608-01 Grünabfall 50-80 mm Siebung 50 mm von G<80A 100l

KBA-G50-80B-210608-02 Grünabfall 50-80 mm Siebung 50 mm von G<80A 29 l TS KBA-G50-80B-210608-03/04 Grünabfall 50-80 mm Siebung 50 mm von G<80A 2x 10 l

FM 2

KBA-G<50B-210608-01 Grünabfall < 50 mm Siebung 50 mm von G<80A 100l

KBA-G<50B-210608-02 Grünabfall < 50 mm Siebung 50 mm von G<80A 29 l TS

KBA-G<50B-210608-03/04 Grünabfall < 50 mm Siebung 50 mm von G<80A 2x 10 l FM 2

Date post:	25-Jun-2020
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