Titel presentatie

Trennungstechniken, Schlüssel
für die Verarbeitung von
Gärresten und Gülle
Dipl.-Ing. Marius Kerkering, M.Sc.
Inhalt
1
2
3
4
5
6
7
Zielsetzung
Wendelfilter und Versuchsdurchführung
Versuchsprogramm
Versuchsergebnisse
Biogas aus Schweine- und Rindergülle
Verpilzung von separierten Gärresten
Fazit
2
1 Zielsetzung
• Untersuchung einer dezentralen, kleinen
Separationseinheit
• Erfassung der Separationsleistungen
• Beschreibung der Einflüsse durch Alterung der
Güllen auf Nährstoffe und Biogaserträge
• Untersuchung einer Verpilzung von
separierten Gärresten
3
2 Wendelfilter und
Versuchsdurchführung
3 Versuchsprogramm
• Separiert wurde möglichst frische
Schweinegülle, Rindergülle und NaWaRoGärrest
• Separiert wurde mit zwei verschiedenen
Einstellungen
– Feststoffoptimiert, trockene Feststoffe
– Durchsatzoptimiert, feuchte Feststoffe
• Analysenprogramm:
– Nährstoffanalyse (N, P, K, MgO, CaO)
– Summenparameter (pH, Leitfähigkeit, RedoxPotenziale)
4 Versuchsergebnisse
• Die Abscheidegrade von Phosphor in die feste Fraktion
der Separation steigen mit dem Alter der Schweinegülle
• P2O5-Abscheidegrad von bis zu 17,5 % bei RohmasseAbscheidegrad von nur 4,3 %
• Die Separation ist trotz der verwendeten, dünnen
Schweinegülle in ihrer Effizienz, gegenüber Zentrifugen
konkurrenzfähig
• Die erzeugten flüssigen Fraktionen waren in ihrer
Nährstoffzusammensetzung trotz der unterschiedlichen
festen Fraktionen auffällig konstant
4 Versuchsergebnisse
4 Versuchsergebnisse
Aufkonzentrierung des Phosphorgehaltes
in die feste Fraktion
Tag 70
4.38
Güllealter [d]
Tag 28
3.87
Tag 14
3.60
Tag 7
2.86
Tag 0
2.40
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
Für Pressschnecken üblicher Wert
bei Schweinegülle
3.00
3.50
4.00
4.50
Aufkonzentrierungsfaktor (P2O5-Abscheidegrad / Rohmasseabscheidung) [-]
5.00
4 Versuchsergebnisse
• Die höchste Phosphor-Abscheidung (= 56,8 %) findet sich
am Tag 14
• Insgesamt werden aufgrund der höheren RohmasseAbscheidung auch anteilig mehr Nährstoffe abgeschieden
• Unterschiede in den Abscheidegraden nach Güllealter sind
hier weniger zu erkennen als es bei der Schweinegülle der
Fall ist
• Bei der Separation von Rindergülle werden aufgrund der
höheren Trockensubstanzgehalte höhere Abscheidegrade in
die feste Fraktion erreicht
• Die Effizienz der Abscheidung ist bei der Rindergülle
weniger vom Güllealter abhängig, als es bei der
Schweinegülle der Fall ist
4 Versuchsergebnisse
4 Versuchsergebnisse
Aufkonzentrierung des Phosphorgehaltes
in die feste Fraktion
Tag 70
1.53
Güllealter [d]
Tag 28
1.35
Tag 14
1.56
Tag 7
1.59
Tag 0
1.67
-
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
Aufkonzentrierungsfaktor (P2O5-Abscheidegrad / Rohmasse-Abscheidung) [-]
5.00
4 Versuchsergebnisse
Durchsatz [kg/h]
Rindergülle
Trockene Einstellung
Feuchte Einstellung
600
600
500
500
400
400
276
300
253
186
200
162
90
100
215
147
91
197
130
85
83
427
68
287
276
229224
210
218
139
136
200
128
205
Rohgülle
Filtrat
Feststoff
100
0
0
Tag 0
Durchsatz [kg/h]
Schweinegülle
453
249
232
300
230
492
480
Tag 7
Tag 14
Tag 28
Tag 70
Tag 0
2,500
2,500
2,000
2,000
1,500
500
936
762
451
433
19
0
Tag 0
386
375
10
Tag 7
Tag 14
Tag 28
896
740
1,000
965
695
664
500
35
22
40
Tag 70
2,042
1,982
1,500
1,210
1,176
1,000
Tag 7
32
1,289
1,232
939
Filtrat
663
646
17
Feststoff
61
26
57
Tag 14
Tag 28
Tag 70
0
Tag 14
Tag 28
Güllealter [d]
Tag 70
Tag 0
Tag 7
Rohgülle
Güllealter [d]
4 Versuchsergebnisse
Rindergülle
Schweinegülle
3.00
Spezifischer Stromverbrauch [kWh/t]
3.00
Höchste P-Abscheidung
Höchste P-Abscheidung
2.50
2.50
2.00
2.00
1.50
1.50
Rohgülle [kwh/t]
1.00
1.00
0.50
0.50
0.00
1
2
3
4
5
6
lfd. Nr.
7
8
9
0.00
10
11
12
13
14
15
16
lfd. Nr.
17
18
19
20
5 Biogas aus Schweine- und
Rindergülle
• Der Methangasertrag der Schweinegülle sinkt
innerhalb von 30 Tagen auf nur noch 16 % im
Vergleich zur frischen Gülle.
• Innerhalb von 7 Tagen reduziert sich der
Methangasertrag um 50 %
• Der Methangasertrag der Rindergülle sinkt innerhalb
von 30 Tagen auf nur noch 23 % im Vergleich zur
frischen Gülle
• Innerhalb von 7 Tagen reduziert sich der
Methangasertrag um 60 %
5 Biogas aus Schweine- und
Rindergülle
FM-Spezifischer Methangasertrag [m³/tFM]
Methangasertragsverlust durch Alterung
(Schweinegülle)
30
25
20
15
10
TS = 3,0 %
5
TS = 2,7 %
TS = 2,7 %
0
0
10
20
TS = 2,6 %
30
TS = 2,5 %
40
50
60
70
Güllealter in Tage [d]
Schweinegülle
Separiert, feuchte Einstellung
Separiert, trockene Einstellung
80
5 Biogas aus Schweine- und
Rindergülle
FM-Spezifischer Methangasertrag [m³/tFM]
Methangasertragsverlust durch Alterung
(Rindergülle)
40
35
30
25
20
15
TS = 7,8 %
10
TS = 7,2 %
TS = 7,0 %
5
TS = 6,3 %
TS = 5,9 %
0
0
10
20
30
40
50
60
Güllealter in Tage [d]
Rindergülle
Separiert, feuchte Einstellung
Separiert, trockene Einstellung
70
80
6 Verpilzung von separierten
Gärresten
6 Verpilzung von separierten
Gärresten
• Die Methangaserträge zeigen einen mittleren Ertrag
zwischen 10 und 15 l/kgFM
• Dies entspricht ungefähr dem Methangasertrag von
Schweinegülle
• Durch „Stehenlassen“ der festen Fraktion sinkt der
Methangasertrag
– Bei der feuchten Separation um 15 % innerhalb 7 Tagen
– Bei der trockenen Separation um 30 % innerhalb 7 Tagen
• Der Methangasertragsverlust ist bei der feuchten,
verpilzten Fraktion nur halb so hoch, wie bei der
trockenen, von Käfer befallenen Fraktion
6 Verpilzung von separierten
Gärresten
Methanertrag und Trockensubstanz der festen Fraktion
aus der Separation des NaWaRo - Gärrestes
Trockensubstanz [%v.FM.]
bzw. Methangasertrag [l/kg FM]
35
30
25
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
60
Probenalter [d]
Methanertrag, feuchte Einstellung
Trockensubstanz, feuchte Einstellung
Methanertrag, trockene Einstellung
Trockensubstanz, trockene Einstellung
70
80
6 Fazit
• Die Separation von Schweine- und Rindergülle mit dem Wendelfilter erzeugt
Stromkosten von ca. 0,60 €/t pro eingesetzter Gülle.
• Für Rindergülle sind Durchsätze von ca. 600 kg/h erreichbar. Hierbei können
ca. 50 % Phosphor abgeschieden und ein Feststoff mit ca. 17 % TS erzielt
werden.
• Rindergülle sollte möglichst frisch separiert werden
• Spezifische Nährstoffabscheidung ist bei Rindergülle schwerer darstellbar
• Für Schweinegülle sind Durchsätze bis 2.000 kg/h erreichbar. Hierbei können
ca. 19 % Phosphor abgeschieden und ein Feststoff mit ca. 20 % TS erzielt
werden.
• Die Phosphorabscheidung steigt mit dem Güllealter und erreicht fast die
Abscheideeffizienz einer Zentrifuge bei geringer Baugröße und Stromverbrauch
(2,5 kWh/tRohgülle)
• Die Verpilzung von Gärresten bringt keinen erhöhten Biogasertrag
• Die Separationstechnik wird in einem aktuell
laufenden Rentenbank-Projekt weiter
entwickelt und für den laufenden
kontinuierlichen Betrieb optimiert
– Silomaissubstitut aus Wirtschaftsdüngern
– Optimierte Separation von Schweine- und
Rindergülle
– Nutzung von Reststoffen und Abtrennung
Nährstoffe