Biologische Behandlung

Methananreicherung/CO2 -Abscheidung ● Biogas enthält bis zu 45 % Kohlenstoffdioxid ● Beeinflusst u. a. die brenntechnischen Kenndaten Brennwert, Heizwert, Dichte und Wobbe-Index ● Erforderlich im Zuge der Einspeisung ins Erdgasnetz Das nach der CO2 -Abtrennung erhaltene Reingas wird deshalb als Biomethan bezeichnet.

Adsorption (trockene Verfahren) Druckwechseladsorption (PSA) 

Absorption (nasse Verfahren) Druckwasserwäsche (DWW) Selexol-, Rectisol-, Purisolverfahren

Chemische Absorption Monoethanolamin (MEA)-Wäsche

Membranabtrennung 

Kühlung 

Kohlenstoffdioxid wird durch starke und schnelle Druckwechsel an regenerierbare Aktivkohle adsorbiert ● erfolgt in vier Teilschritten ● Adsorption von Kohlenstoffdioxid (CO2 ) aus dem Biogas bei höherem Druck an der Aktivkohle oder dem Molekularsieb in einer Kolonne (ca. 10 bar). ● Entspannung des Druckes nach Umleitung des Biogases auf eine zweite Kolonne (in der Schritt 1 dann erneut stattfindet) bei Spülung mit Umgebungsluft. ● Desorption des Kohlenstoffdioxides von der Aktivkohle im Gleichstrom bzw. Gegenstrom in Umgebungsluft. ● Druckaufbau in der Kolonne und Zufuhr von Biogas, um wieder mit Schritt 1 zu beginnen.

● Vorteile ● Trockenes Verfahren, daher kein Anfall von Abwasser ● Gut geeignet für kleine Anlagenkapazitäten ● Nachteile ● Relativ hoher Stromverbrauch sowie die notwendige Entsorgung der Aktivkohle ● Die H2S-Konzentration darf max. 400 mg/m³ betragen, wodurch eine Grobentschwefelung notwendig ist. ● Hohe Methanverluste

Druckwasserwäsche (DWW)

● Druckwasserwäscheverfahren nutzen die bei veränderlichen Drücken unterschiedlichen Löslichkeiten von CH4 und CO2 in Wasser

● Biogas ohne vorherige Entschwefelung wird auf ca. 10 bar verdichtet und einer Absorptionskolonne zugeführt, die es von unten nach oben durchströmt

● Stäube und Mikroorganismen werden größtenteils ebenfalls vom Waschwasser aufgenommen

● Das gereinigte Gas verlässt die Kolonne mit einem Methangehalt von bis zu 98 %.

● Der prozessbedingt im Gas enthaltene Wasserdampf muss anschließend auskondensiert werden

● Das Waschwasser wird durch mehrstufige Entspannung wieder vom enthaltenen CO2 befreit

● H2S wird aufgrund der guten Wasserlöslichkeit bei diesem Verfahren weitestgehend gleichzeitig mit dem CO2 aus dem Gas entfernt

● Vorteile ● Große Flexibilität (der Biogasdurchsatz kann über eine Drehzahlregelung der Kompressoren berücksichtigt werden) ● Druck u. Temp. können je nach CO2 -Gehalt im Rohgas geändert werden ● Es kann gesättigtes Biogas aufbereitet werden und es wird neben CO2 auch H2S und NH3 absorbiert ● Geringe Investitionskosten und Betriebskosten ● Nachteile ● Hoher Energiebedarf für die Umwälzung des Waschwassers ● Problem des Verfahrens: Löslichkeit von H2S in Wasser sehr hoch in der Desorptionskolonne gelingt es nicht, das gesamte H2S wieder auszutreiben. ● Ein Teil des H2S wird zu elementarem Schwefel oxidiert, der sich im System anreichert und zu Verstopfungen führen kann Waschwasseraustausch oder Entschwefelung des Biogases bereits vor dem Waschverfahren erforderlich

H2S und CO2 Entfernung mittels primärer Aminlösung (beispielsweise MEA (Monoethanolamin)) 

● Zur Einspeisung in Erdgasnetze bzw. zur Nutzung als Fahrzeugtreibstoff müssen eine Reihe unterschiedlicher Kriterien erfüllt werden ● Abscheidung von Spurengasen (Feinreinigung) ● Einstellung des Brennwerts bzw. Wobbe-Indexes ● Mit aufbereitetem Biogas lassen sich – je nach Herkunft des Erdgases im Erdgasnetz – die geforderten Brennwerte und der Wobbe-Index nicht immer erreichen Zumischung von Propan/Butan zur Brennwertanpassung erforderlich ● Aus Sicherheitsgründen kann eine Odorierung des aufbereiteten Gases nötig sein Möglichkeit der Detektion des ausströmenden Gases im Havariefall

direkte und indirekte Einleitung

direkte Einleitung (ins Gewässer)

Anhänge der Abwasserverordnung (AbwV)

evtl. weitergehende Immissionsanforderungen der Genehmigungsbehörde 

indirekte Einleitung (in die Kanalisation)

Vorgaben der Kommunalen Satzung hinsichtlich der Abwasserbe-schaffenheit müssen eingehalten werden

ATV-Merkblatt M 115

Wasch- oder Reinigungswasser

Sickerwasser /Prozesswasser

Vergärung ---> Prozesswasser aus der Entwässerung

Kompostierung ------>Kondensat Sickerwasser aus den Mieten

Unterteilung in

 Endogenes Prozess-/ Sickerwasser  entsteht durch den biologischen Abbau

● Exogenes Prozess-/ Sickerwasser  niederschlagsbedingt

● Kondensate

● Eluate aus Niederschlagseinflüssen von Roh- und Fertigmaterialien

● Abwässer aus Verkehrsflächen

Technische Kriterien

● sichere Einhaltung der Grenzwerte

● Flexibilität bezüglich der Verschärfung gesetzlicher Anforderungen

● Flexibilität bei wechselnder Zusammensetzung des Abwassers

● geringer Reststoffanfall

● gesicherte Reststoffverwaltung bzw. -entsorgung

● Betriebssicherheit

● Ausbaufähigkeit

● Vorhandensein von Referenzanlagen

● wenige und einfach durchzuführende Überwachungs- und Wartungsarbeiten

● geringe Investitionskosten ● niedrige Betriebskosten

● geringer Energieverbrauch

● minimaler Flächenbedarf

● geringe gasförmige Emissionen

● möglichst geringer Einsatz von Betriebsstoffen (Chemikalien)

● minimaler Anfall nicht verwertbarer und damit in der Regel ökologisch problematischer fester Reststoffe

Entfernung von gelösten org. Kohlenstoffverbindung

Entfernung von Ammonium (Nitrifikation)

Entfernung von oxidierten Stickstoffverbindungen (Denitrifikation)

Phosphatelimination 

Hauptziel der Fällung/Flockung ● Reduzierung der organischen Inhaltsstoffe (CSB, AOX)

Optimale Eliminationen bezüglich des CSBs bei Einsatz von Eisen- und Aluminiumsalzen unter folgenden Betriebsbedingungen ● pH-Wert 4 - 5 (je nach Fällmittel, pH-Wert-Einstellung mit Säure/Lauge) ● Dosierung ● 4 - 10 mmol Me3+ /g CSB je nach Metallsalz ● höhere Dosierungen ergeben keine Verbesserung der Ablaufwerte

Der bei der Fällung/Flockung entstehende Schlamm zeigt schlechte Absetzeigenschaften ● entsprechend groß auszulegende Sedimentationsräume oder ● Ersetzen der Sedimentation durch Filtration

Prozesswasserbelastung im Wesentlichen durch Feststoffe ● Verringerung des TS-Gehaltes um 95 % führt zu wesentlicher Reduktion des AOX, des CSBs und der meisten Schwermetalle ● Verteilung ausgesuchter Parameter auf die feste und gelöste Phase im Prozesswasser einer Vergärungsanlage (siehe Tabelle)

Prozesswasserbelastung im Wesentlichen durch Feststoffe

 ..Verringerung des TS-Gehaltes um 95 % führt zu wesentlicher Reduktion des AOX, des CSBs und der meisten Schwermetalle ● Verteilung ausgesuchter Parameter auf die feste und gelöste Phase im Prozesswasser einer Vergärungsanlage (siehe Tabelle)

Prozesswasserbelastung im Wesentlichen durch Feststoffe ● Verringerung des TS-Gehaltes um 95 % führt zu wesentlicher Reduktion des AOX, des CSBs und der meisten Schwermetalle ● Verteilung ausgesuchter Parameter auf die feste und gelöste Phase im Prozesswasser einer Vergärungsanlage (siehe Tabelle)

Vorgang des Absetzens von Feststoffen, die schwerer als das umgebende flüssige Medium sind

● Sedimentationsverfahren, bei dem die durch die Gewichtskraft bewirkte Abtrennung durch Zentrifugalkraft beschleunigt wird. ● kein Erfolg ● ohne Einsatz organischer Flockungshilfsmittel ● bei TS-Konzentrationen 15 g/l

ist ein physikalisches Verfahren zur Trennung feinkörniger Feststoffgemenge in einer wässrigen Aufschlämmung (Suspension) mit Hilfe von Luftblasen aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenbenetzbarkeit der Partikel.

● im Prozesswasser i.d.R. hoher Anteil an Fein- bzw. Feinstpartikeln ● Abscheidung durch unterschiedliche Filtrationsprozesse ● Zweischichtfilter ● Membranfiltration

 Sammlung und Mietenbewässerung (Wartefristen), landwirtschaftl. Ausbringung

Anmaischen (Einstellung des TR-Gehaltes)

Feststoffe ● Abrasion ● Verstopfungen in Rohrleitungen

Stoffwechsel- und Abbauprodukte ● Ammoniak (NH3 ) und Ammoniumstickstoff (NH4 -N) ● Hemmung des anaeroben Abbaus ab ca. 1.500 mgNH4 -N/l ● Distickstoffoxid bzw. Lachgas (N2O) ● Geruchsemissionen

Korrosive Bestandteile ● Chlorid ● Säuren ● Sulfate

● Prozesswasser ist ein nach dem Gärprozess anfallender Stoffstrom, der noch keiner Behandlung unterzogen wurde und verfahrensabhängig zum Teil in den Prozess zurückgeführt wird. ● Überschusswasser ist ein Teil des Prozesswassers, das aus der Anlage als Abwasser ausgeschleust wird. ● Prozesswasseranfall ● im Jahresschnitt 200 – 300 l/MgBioabfall