|
Vorwort |
5 |
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Inhalt |
7 |
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|
Verzeichnis der Autoren |
12 |
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Anschriften |
13 |
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Abbildungsverzeichnis |
15 |
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Tabellenverzeichnis |
26 |
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1 Geschichte der Anaerobtechnik |
35 |
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|
1.1 Historische Entwicklung |
35 |
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1.2 Weitere Entwicklungen der anaeroben Schlammstabilisierung |
39 |
|
|
1.3 Anaerobe Abwasserbehandlung |
41 |
|
|
Literatur |
52 |
|
|
2 Mikrobiologische Grundlagen |
57 |
|
|
2.1 Energiegewinn aus mikrobiellen Stoffwechselprozessen |
57 |
|
|
2.2 Anaerober Abbau - Uberblick und Organismen |
58 |
|
|
2.2.1 Hydrolysierende und versauernde Bakterien |
60 |
|
|
2.2.2 Acetogene Bakterien |
62 |
|
|
2.2.3 Methanbakterien |
65 |
|
|
2.2.4 Aufbau von Pellets |
68 |
|
|
2.2.5 Bedingungen der Pelletbildung |
70 |
|
|
2.3 Anaerobe Abbauprozesse organischer Stoffe |
71 |
|
|
2.3.1 Hydrolyse |
73 |
|
|
2.3.2 Versauerung |
73 |
|
|
2,3.3 Acetogenese |
76 |
|
|
2.3.4 Methanogenese |
77 |
|
|
2.4 Nahrstoff- und Spurenelementbedarf anaerober Abbauprozesse |
79 |
|
|
Literatur |
82 |
|
|
3 Einflussfaktoren auf die anaeroben biologischen Abbauvorgange |
83 |
|
|
3.1 Einfluss der Temperatur |
83 |
|
|
3.2 Einfluss des pH-Wertes und der Saurekapazitat |
86 |
|
|
3.3 Einfluss der Durchmischung |
90 |
|
|
3.4 Einfluss der Substratzusammensetzung |
92 |
|
|
3.4.1 Substrat-Konzentration |
94 |
|
|
3.4.2 Feststoffgehalt |
94 |
|
|
3.4.3 Verhaltnis von CSB, Stickstoff und Phosphor |
97 |
|
|
3.4.4 Kalziumgehalt |
98 |
|
|
3.5 Einfluss hemmender und toxischer Stoffe |
99 |
|
|
3.5.1 Begriffserklarung |
99 |
|
|
3.5.2 Sauerstoff |
101 |
|
|
3.5.3 Schwefelverbindungen |
102 |
|
|
3.5.4 Organische Sauren |
109 |
|
|
3.5.5 Schwermetalle |
114 |
|
|
3.5.6 Sonstige Hemmstoffe |
116 |
|
|
3.6 Spurenelemente |
117 |
|
|
Literatur |
118 |
|
|
4 Verfahrenstechniken zur Behandlung von Klarschlamm |
121 |
|
|
4.1 Klarschlammmengen und -beschaffenheit |
121 |
|
|
4.1.1 Primarschlamm |
122 |
|
|
4.1.2 Sekundarschlamm |
123 |
|
|
4.1.3 Tertiarschlamm |
124 |
|
|
4.1.4 Rohschlamm |
124 |
|
|
4.1.5 Stabilisierte Schlamme, Faulschlamm |
125 |
|
|
4.1.6 Stoffbedingte Eigenschaften von Klarschlammen |
125 |
|
|
4.1.6.1 Bestimmung des Wassergehaltes und des TrockenriJckstandes |
126 |
|
|
4.1.6.2 Gliihverlust und Gluhruckstand |
126 |
|
|
4.1.6.3 pH-Wert |
127 |
|
|
4.1.6.4 Saureverbrauch |
127 |
|
|
4.1.6.5 Organische Sauren |
127 |
|
|
4.1.6.6 Spezifischer Filtrationswiderstand |
128 |
|
|
4.1.6.7 Kompressibilitat |
128 |
|
|
4.1.6.8 Heizwert |
128 |
|
|
4.1.7 Klarschlammmengen |
128 |
|
|
4.1.7.1 Einwohnergleichwerte fur Klarschlamme |
129 |
|
|
4.1.7.2 Auswirkungen der Abwasserbelastung |
130 |
|
|
4.1.7.3 Auswirkungen der Regenwassermitbehandlung |
130 |
|
|
4.1.7.4 Auswirkungen von Wasserinhaltstoffen aus Gewerbe und Industrieabwasser |
131 |
|
|
4.2 Behandlung kommunaler Schlamme |
132 |
|
|
4.2.1 Schlammstabilisierung |
134 |
|
|
4.2.1.1 Stabilisierungskriten'en |
134 |
|
|
4.2.1.2 Verfahren der Schlammstabilisierung |
137 |
|
|
4.2.2 Klärschlammdesintegration |
178 |
|
|
4.2.3 Klärschlammentseuchung |
194 |
|
|
4.2.3.1 Mechanismen fur eine Entseuchung von Klärschlämmen |
196 |
|
|
4.2.4 Schlammwasserabtrennung |
202 |
|
|
4.2.4.1 Beurteilung des Entwasserungs- und Konditionierungsverhaltens von Schlammen |
202 |
|
|
4.2.4.2 Eindickung |
218 |
|
|
4.2.4.3 Entwasserung |
227 |
|
|
4.2.5 Rückbelastung der Klaranlage aus der Schlammbehandlung |
239 |
|
|
4.2.5.1 Prozesswasseranfall und Riickbelastung |
240 |
|
|
4.2.5.2 Moglichkeiten der Prozesswasserbewirtschaftung und - behandlung |
241 |
|
|
4.2.6 Wertstoffrückgewinnung aus Klärschlamm |
250 |
|
|
4.2.6.1 Stoffmengen und Wertstoffpotenziale |
251 |
|
|
4.2.6.2 Verfahrenstechniken zur Wertstoffnutzung |
253 |
|
|
4.2.6.3 Weitergehende Uberlegungen zu Wertstoffen im Abwasser |
263 |
|
|
4.2.6.4 Zusammenfassende Bewertung |
268 |
|
|
4.2.7 Schlammfaulung auf deutschen Kläranlagen |
269 |
|
|
4.3 Beispiele zur Co-Fermentation |
280 |
|
|
4.3.1 Einleitung |
280 |
|
|
4.3.2 Co-Substrate |
281 |
|
|
4.3.2.1 Allgemeines |
281 |
|
|
4,3.2.2 Industrielle und gewerbliche Co-Substrate |
284 |
|
|
4.3.2.3 Prozesstechnische und stoffliche Anforderungen |
289 |
|
|
4.3.3 Großtechnische Erfahrungen |
290 |
|
|
4.3.3.1 Einleitung |
290 |
|
|
4.3.3.2 Baden-Baden |
291 |
|
|
4.3.3.3 Radeberg |
293 |
|
|
4.3.3.4 Abwasserreinigungsanlage Solden (Osterreich) |
294 |
|
|
4,3.3.5 KläranIage M |
296 |
|
|
4.3.3.6 KläranIage N |
299 |
|
|
4.3.3 Weitere Beispiele |
302 |
|
|
4.3.4 Zusammenfassung |
312 |
|
|
5 Anaerobe Abwasserbehandlung |
317 |
|
|
5.1 Vor- und Nachteile der anaeroben Behandlung von Abwassern gegenuber den aeroben Verfahren |
317 |
|
|
5.2 Verfahrenstechniken zur Behandlung von Abwassern |
320 |
|
|
5.2.1 Grundsatzliches sowie Gliedemng anaerober Verfahren |
320 |
|
|
5.2.2 Ausschwemmreaktor (CSTR) |
322 |
|
|
5.2.3 Anaerobe Belebung (Kontakt-Prozess) |
323 |
|
|
5.2.3.1 Prozessbeschreibung |
323 |
|
|
5.2.3.2 Abscheideeinhchtungen und unterstutzende MaRnahmen |
324 |
|
|
5.2.3.3 GroRtechnische Auslegungsdaten |
325 |
|
|
5.2.3.4 Bedeutung des Reaktortyps sowie Vor- und Nachteile |
327 |
|
|
5.2.4 Membranunterstiitzte Anaerobreaktoren |
329 |
|
|
5.2.5 UASB-Reaktoren (Schlammbettreaktoren) |
329 |
|
|
5.2.5.1 Prozessbeschreibung |
329 |
|
|
5.2.5.2 GroRtechnische Auslegungsdaten |
330 |
|
|
5.2.5.3 Bedeutung des Reaktortyps sowie Vor- und Nachteile |
336 |
|
|
5.2.6 EGSB-Reaktoren |
338 |
|
|
5,2.6.1 Prozessbeschreibung und Ubersicht |
338 |
|
|
5.2.6.2 Bedeutung des Reaktortyps sowie Vor- und Nachteile |
339 |
|
|
5.2.6.3 BIOBED®'Reaktor |
340 |
|
|
5.2.6.4 IC®'Reaktor |
347 |
|
|
5.2.7 Festbettreaktoren |
354 |
|
|
5.2.7.1 Prozessbeschreibung |
354 |
|
|
5.2.7.2 Grolitechnische Auslegungsdaten |
357 |
|
|
5.2.7.3 Bedeutung des Reaktortyps sowie Vor- und Nachteile |
360 |
|
|
5.2.8 FlieRbettreaktoren |
361 |
|
|
5.2.8.1 Prozessbeschreibung und Ubersicht |
361 |
|
|
5.2.8.2 Bedeutung des Reaktortyps sowie Vor- und Nachteile |
365 |
|
|
5.2.8.3 ANAFLU)^' |
366 |
|
|
5.2,8.4 BMA'Flielibettreaktor |
370 |
|
|
5.2.9 Hybridreaktoren |
372 |
|
|
5.2.9.1 Prozessbeschreibung und Ubersicht |
372 |
|
|
5.3 Beispiele zur Behandlung von industriellen Abwassern aus der Lebensmittelindustrie |
377 |
|
|
5.3.1 Fruchtsaftindustrie |
377 |
|
|
5.3.2 Erfrischungsgetrankeindustrie |
389 |
|
|
5.3.2.1 Allgemeines |
389 |
|
|
5.3.2.2 Beispiel Coca-Cola Knetzgau |
394 |
|
|
5.3.3 Brauereien |
398 |
|
|
5.3.4 Schlacht- und Fleischverarbeitungsbetriebe |
413 |
|
|
5.3.4.1 Allgemeines |
413 |
|
|
5.3.4.2 Abwasser |
415 |
|
|
5.3.4.3 Abfall' und Reststoffe |
420 |
|
|
5.3.4.4 GroRtechnische Beispiele |
422 |
|
|
5.3.5 Starkeherstellung |
430 |
|
|
5.3.5.1 Allgemeines |
430 |
|
|
5.3.5.2 Anaerobe Behandlungsverfahren |
442 |
|
|
5.3.6 Kartoffelveredelungsindustrie |
451 |
|
|
5.3.7 Pektinfabriken |
460 |
|
|
5.3.7.1 Allgemeines |
460 |
|
|
5.3.7.2 Beispiel Pektinfabrik in GroRenbrode, Deutsctiland |
463 |
|
|
5.3.7.3 Beispiel Pektinfabrik in Kopenhagen, Danemark (Nyns 1986) |
468 |
|
|
5.3.7.4 Beispiel Pektinfabrik in Redon (lle-et-Vilaine), Frankreich |
469 |
|
|
5.3.8 Zuckerindustrie |
470 |
|
|
5.3.9 Brennereien und Hefefabriken |
479 |
|
|
5.3.10 SuRwarenindustrie |
487 |
|
|
5.3.10.1 Allgemeines |
487 |
|
|
5.3.10.2 Grolitechnisches Beispiel 1 |
495 |
|
|
5.3.10.3 Grolitechnisches Beispiel 2 |
495 |
|
|
5.3.10.4 Zusammenfassung |
503 |
|
|
5.4 Beispiele zur Behandlung von sonstigen industriellen Abwassern |
504 |
|
|
5.4.1 Zellstoff- und Papierfabriken |
504 |
|
|
5.4.1.1 Allgemeines |
504 |
|
|
5.4 1.2 Zellstofffabriken |
508 |
|
|
5.4.1.2.1 Produktion, Abwasseranfall, Abwasserbeschaffenheit |
508 |
|
|
5.4.1.2.2 Behandlungsverfahren und Praxisbeispiele |
510 |
|
|
5.4 1.3 Papierfabriken |
511 |
|
|
5.4.1.3.1 Produktion, Abwasseranfall, Abwasserbeschaffenheit |
511 |
|
|
5.4.2 Tierkorperbeseitigungsanstalten |
521 |
|
|
5.4.2.1 Allgemeines |
521 |
|
|
5.4.2.2 Abwasseranfall und -beschaffenheit |
521 |
|
|
5.4.2.3 Reinigungsanforderungen |
523 |
|
|
5.4.2.4 Abwasserreinigung allgemein |
524 |
|
|
5.4.2.5 Anaerobe Abwasserbetiandlung |
524 |
|
|
5.4.2.6 GroRtechnische Beispiele |
527 |
|
|
5.4.2.6.1 GroBtechnisches Beispiel 1 |
527 |
|
|
5.4.2.6.2 GroBtechnisches Beispiel 2 |
528 |
|
|
5.4.2.6.3 GroCtechnisches Beispiel 3 |
529 |
|
|
5.4.2.6.4 GroBtechnisches Beispiel 4 |
530 |
|
|
5.4.3 Aniagen mit anorganischen Abwassern |
535 |
|
|
5.4.3.1 Allgemeines |
535 |
|
|
5.4.3.2 Grofitechnisches Beispiel 1: Budel Zink, Niederlande |
538 |
|
|
5.4.3.3 GroRtechnisches Beispiel 2: Caribou Mine, Kanada |
541 |
|
|
5.4.3.4 Zusammenfassung |
542 |
|
|
5.4.4 Chemische- und Pharmazeutische Industrie |
544 |
|
|
5.4.4.1 Daten und Fakten zur deutschen Chemieindustrie Anonym (2002) |
544 |
|
|
5.4.4.2 Abwasseranfall und -zusammensetzung |
546 |
|
|
5.4.4.3 Abwasserbehandlung - Beispiel aus der Backhefe- und Penicilinabwasser Behandlung |
550 |
|
|
5.5 Beispiele zur Behandlung von kommunalen Abwassem |
557 |
|
|
5.5.1 Einleitung |
557 |
|
|
5.5.2 Vor- und Nachteile der Anaerobtechnik bei kommunalem Abwasser |
558 |
|
|
5.5.3 Reaktortypen |
559 |
|
|
5.5.4 EinflussgroRen und Bemessungsparameter der anaeroben Reinigung kommunaler Abwasser |
559 |
|
|
5.5.5 Technische Details bei kommunalen UASB-Reaktoren |
562 |
|
|
5.5.6 Beispiele von UASB-Reaktoren zur kommunalen Abwasserreinigung |
563 |
|
|
6 Landwirtschaftliche Vergarungsanlagen |
567 |
|
|
6.1 Verfahrenstechniken |
567 |
|
|
6.1.1 Historische Entwicklung und Einordnung |
567 |
|
|
6.1.2 Herkunft und Potential der eingesetzten Substrate |
569 |
|
|
6.1.3 Verfahrenskonzepte |
572 |
|
|
6.1.3.1 Nassvergarung |
573 |
|
|
6.1.3.2 Trockenvergarung |
581 |
|
|
6.1.4 Aufbereitung und Speicherung von Biogas |
585 |
|
|
6.2 Beispiele landwirtschaftlicher Vergamngsanlagen |
590 |
|
|
6.2.1 Vorbemerkungen |
590 |
|
|
6.2.2 Einstufige Kofermentation |
590 |
|
|
6.2.3 Zweistufige Kofermentation |
591 |
|
|
6.2.4 Zweistufige Kofermentation mit thermischer Desintegration |
593 |
|
|
6.2.5 Kofermentations-Gemeinschaftsanlage mit Garruckstandskonditionierung |
594 |
|
|
6.2.6 Trocken-Nass-Simultanvergarung |
596 |
|
|
7 Vergärung von Bio- und Restabfallen |
599 |
|
|
7.1 Status quo |
599 |
|
|
7.2 Rechtliche Rahmenbedingungen |
602 |
|
|
7.3 Mengen, Qualitaten und Potenziale |
604 |
|
|
7.3.1 Verwertung von Bioabfallen und sonstiger qualitativ hochwertiger organischer Abfallstoffe |
604 |
|
|
7.3.2 Behandlung von Restabfallen |
606 |
|
|
7.4 Aniagen- und Verfahrenstechnik |
608 |
|
|
7.4.1 Aniieferung |
609 |
|
|
7.4.2 Mechanische Aufbereitung vor der Vergarung |
612 |
|
|
7.4.3 Vergarung |
620 |
|
|
7.4.5 Biogasverwertung |
651 |
|
|
7.5 Abluftemissionen |
656 |
|
|
7.6 Abwasseremissionen |
663 |
|
|
7.7 Energiebilanz |
671 |
|
|
7.8 Ausgewahlte Leistungsdaten |
673 |
|
|
7.9 Ausblick |
679 |
|
|
Literatur |
681 |
|
|
8 Einrichtungen zur Nutzung / Verwertung von Faulgas |
689 |
|
|
8.1 Allgemeines |
689 |
|
|
8.2 Faulgasanfall |
689 |
|
|
8.3 Eigenschaften von Faulgas |
694 |
|
|
8.4 Faulgastransport und -speicherung |
696 |
|
|
8.4.1 Faulgastransport |
696 |
|
|
8.4.2 Faulgasspeicherung |
697 |
|
|
8.5 Ausrustungsteile ftir das Gassystem |
701 |
|
|
8.5.1 Gashaube/Schaumfalle |
702 |
|
|
8.5.2 Gasfackel |
702 |
|
|
8.5.3 Entwässerungseinrichtungen |
702 |
|
|
8.5.4 Gasfilter |
703 |
|
|
8.5.5 Flammenrückschlagsicherungen |
703 |
|
|
8.5.6 Messeinrichtungen |
703 |
|
|
8.6 Faulgasaufbereitung |
705 |
|
|
8.6.1 Entschwefelung |
705 |
|
|
8.6.2 Aniagen zur Gastrocknung |
706 |
|
|
8.6.3 Aniagen zur Siloxanentfernung |
707 |
|
|
8.7 Gasverwertung |
707 |
|
|
8.7.1 Allgemeines |
707 |
|
|
8.7.2 Energiebedarf auf Kläranlagen |
707 |
|
|
8.7.3 Gasverwertung in Heizkessein |
711 |
|
|
8.7.4 Verwertung in BHKW |
712 |
|
|
8.8 Sonstiges |
718 |
|
|
8.9 Beispielrechnung |
720 |
|
|
9 Sicherheitsaspekte im Umgang mit Faulgas |
727 |
|
|
9.1 Allgemeine sicherheitstechnische Hinweise |
727 |
|
|
9.2 Mess- und Kontrolleinrichtungen |
732 |
|
|
9.3 Bauliche Hinweise |
733 |
|
|
9.4 Vorschriften |
733 |
|
|
10 Verzeichnis der verwendeten Abkiirzungen und Symbole |
737 |
|
|
Sachwortverzeichnis |
741 |
|