Bioabfallbehandlung

Bioreaktoranlage zur Kompostierung von getrennt gesammelten vegetabilen Abfällen im Landkreis Uelzen

Für die Kompostierungsanlage des Landkreises wurde ein offenes zwangsbelüftetes Mieten-kompostierungsverfahren mit einem Doppelwellenmischer als Umsetz- und Mischaggregat entwickelt.

Ziel war es, die Bio- und Grünabfälle mit einem wirtschaftlich vertretbaren technischen Aufwand zu hochwertigem Kompost zu verarbeiten. Die in der Kompostanlage ermittelten Kosten liegen erheblich unter dem sonst auf dem Markt gängigen Kostenniveau. Beim Endprodukt konnten seit Inbetriebnahme der Anlage alle Grenz- und Richtwerte problemlos eingehalten werden.

 

Zusammenfassung

In der Biomüllkompostierungsanlage wird der in Haushaltungen getrennt gesammelte Biomüll in einer Menge von ca. 10.000 t/a sowie ca. 2.000 t/a Pflanzenabfälle zu Biokompost aufgearbeitet. Die Kompostieranlage besteht im wesentlichen aus:

  • Eingangsbereich, Rohmaterialannahme (Trennung Biomüll, Grünschnitt)
  • Vorbehandlung, Siebtrommel (Trennung von Biomüll in Grob- und Feinfraktion, weitgehend automatisierte Störstoffauslese, Mischen, Zerkleinerung)
  • Sichtungsband (Entfernen der Störstoffe aus der Grobfraktion)
  • Schraubenmühle (Behandlung des Grünschnitts und der Grobfraktion)
  • Magnetabscheider, Hartstoffabscheider (Behandlung der Feinfraktion)
  • Zwischenlager (Vereinigung der drei Fraktionen)
  • Hauptrotte (zwangsbelüftete Rotteplatte), Behandlung durch Belüftung, Entlüftung (4-6 Wochen, Druck und Saugbelüftung, Umluftbetrieb, Umsetzung (offene Mietenbox mit Umsetzgerät), Bewässerung per Doppelwellenmischer, Homogenisierung
  • Nachrotte mit statischer Belüftung (2-3 Monate)
  • Fertigkompost
  • Mobile Siebanlage (Siebtrommel, Entfernen von Störstoffen aus dem Fertigkompost).


In einem Zeitraum von zwei Jahren wurde der Kompostierprozess optimiert.

Der Kompost wurde analytisch überprüft und ist für den Handel geeignet. Die Kompostsickerwässer müssen wegen der hohen organischen Belastung (CSB >8.000, BSB > 3.000 mg/l) zum Klärwerk abgeleitet werden. Die Geruchsemissionen weisen an 4% der Jahresstunden eine Überschreitung der einfachen Geruchsschwelle auf.


Zusammenfassung

Die Kompostierungsanlage Borg verarbeitet jährlich ca. 10.000 t Grün- und Bioabfälle aus dem Landkreis Uelzen. Dies entspricht mit einer gesammelten Menge von ca. 105 kg pro Einwohner und Jahr den auch andernorts in Deutschland gewonnenen Erfahrungen aus ländlichen Gebieten.

Da eine unbelüftete Mietenkompostierung wegen des großen Flächenbedarfs auf dem vorhandenen Gelände des Landkreises nicht durchführbar war, wurde von der Firma MABEG ein offenes zwangsbelüftetes Mieten-Kompostierungsverfahren mit einem Doppelwellenmischer als Umsetz- und Mischaggregat entwickelt. Das Verfahren bietet unter Berücksichtigung umweltrelevanter Belange und im Hinblick auf eine absatzorientierte Kompostproduktion den Gebietskörperschaften die Möglichkeit, die anfallende Hausmüllmenge gravierend zu reduzieren.

Ziel dieses vom Umweltbundesamt (UBA) geförderten Investitionsvorhabens war die Schaffung einer Kompostierungsanlage, die es ermöglicht, mit einem wirtschaftlich vertretbaren technischen Aufwand Bio- und Grünabfälle zu verarbeiten. 
Das geförderte Vorhaben gliederte sich in die drei Bereiche

  • Funktions- und Steueroptimierung,
  • Kontrolle der Emissionswerte und
  • Qualitätsentwicklung des Endproduktes.


Vorranges Ziel des vom Umweltbundesamt geförderten Projektes war die Bewertung der für den Bereich der Bioabfallkompostierung neu entwickelten Doppelwellenmischers in Kombination mit einer gesteuerten Belüftungstechnik. Das Gesamtinvestitionsvolumen der Anlage betrug netto ca. 7 Mio. DM (3,6 Mio. €). Dies entspricht bei dem derzeitigen Jahresdurchsatz von 10.000 t spezifischen Investitionskosten von ca. 700,00 DM/t (360 €/t) Input. Bei einem Energieverbrauch von ca. 33 kWh/t und einem Personaleinsatz von zwei Ganztags- und zwei Teilzeitkräften im Einschichtbetrieb ergeben sich hieraus Verarbeitungskosten inkl. Kapitaldienst und Erlösen aus dem Kompostverkauf in Höhe von netto 125,40 DM/t (64,12 €/t) bzw. brutto 144,21 DM/t (73,73 €/t). Die in der Kompostanlage Borg ermittelten Kosten liegen erheblich unter dem sonst auf dem Markt gängigen Kostenniveau. Während des zweijährigen Untersuchungsprogramms hat sich jedoch herausgestellt, dass aufgrund des intensiven Rotteabbaus und der guten Vermarktungssituation auch Inputmengen von ca. 15.000 t/a ohne gravierende Umbaumaßnahmen in der Anlage verarbeitet werden können. Diese Kapazitätsauslastung würde zwangsläufig zu erheblich niedrigeren spezifischen Kosten führen.

Die Eingangsmengen und deren Zusammensetzung unterliegen jahreszeitlichen Schwankungen. Im Frühjahr und Herbst liegen die Eingangsmengen bis zu einem Drittel über dem Durchschnitt. Auch der Anteil an Grünabfall ist zu diesen Jahreszeiten höher als in den Sommer- und Wintermonaten.


Der Anteil an Störstoffen im Bio- und Grünabfall beträgt insgesamt lediglich ca. 2 %.

Diese Störstoffe werden weitestgehend in der Sortierhalle vor der eigentlichen Kompostierung aus den Bioabfällen entfernt. Die Sortieranlage hat eine Durchsatzleistung von ca. 10-12 t/h.

Sehr gute Erfahrungen wurden mit der Absiebung des Bioabfalls vor der manuellen Sortierung auf 60 mm gemacht. Sortierversuche bestätigten, dass in der Grobfraktion, die lediglich einen Anteil von ca. 35 % am Bioabfall hat, ca. 95 % der Störstoffe enthalten sind. Durch die Konzentration der Störstoffe in dieser Teilmenge kann die Handverlesung auf ein Minimum reduziert werden, da die Fehlwürfe zudem in der Grobfraktion leicht zu erkennen sind.

Die eingesetzte Schraubenmühle eignet sich sehr gut zur schonenden Zerkleinerung von Bioabfall. Um den Verschleiß der Schraubenmühle zu reduzieren und eine gleichmäßige Bruchstückgröße des Grünabfalls zu gewährleisten, wurde dazu übergegangen, dieses Material schreddern zu lassen.

Probleme in der Sortiertechnik traten lediglich im Bereich des Eingangstrichters auf. Hier kam es durch einen unzureichenden Transport zu Brückenbildungen des Bioabfalls. Dies konnte jedoch durch einen Kettenrücklaufschalter und verschiedene Umbaumaßnahmen am Kettenförderer weitgehend behoben werden, so dass für die bestehende Anlage keine weiteren Änderungen geplant sind. Bei der Planung weiterer, insbesondere auch größerer Anlagen sollte auf einen als Tiefbunker ausgelegten Eingangstrichter zugunsten eines Flachbunkers verzichtet werden. Hier wird der Bioabfall von den Müllfahrzeugen auf den Hallenboden entleert und von dort aus per Radlader gleichmäßig auf ein Eintragsband verteilt. Auf diese Weise werden Brückenbildungen vermieden und ein ungestörter Betriebsablauf garantiert. Nachteil dieser Verfahrensweise ist die Bindung einer Arbeitskraft und eines Radladers während der Sortierzeiten.

Im Bereich der Hauptrotte wurden die Lüftungstechnik, der Belüftungsboden und der Doppelwellenmischer, die die Hauptbestandteile des Rotteverfahrens darstellen, auf ihre Eignung untersucht. Am Doppelwellenmischer traten neben Verschleißerscheinungen an den Schneckenwendeln und kleineren elektrischen Störungen keine nennenswerten Schäden auf, die zum Ausfall des Gerätes führten. Seit dem Aufschweißen einer verschleißfesten Schicht sind die genannten Verschleißerscheinungen auf ein Minimum reduziert.

Versuche zur Homogenisierungs- und Auflockerungswirkung bescheinigen dem Doppelwellenmischer eine sehr gute Mischfunktion. Somit besitzt dieses Gerät eine sehr gute Praxistauglichkeit als Umsetzaggregat.
Die gesamte Lüftungstechnik hat in ihrer Auslegung und Funktion die gestellten Erwartungen bezüglich Beschleunigung und Steuerung des Rotteverlaufes und Reduzierung von Geruchsemissionen erfüllt. Erhebliche Probleme traten jedoch in der automatischen Messwerterfassung und -übertragung auf, so dass die Steuerung der Luftmengen über eine manuelle Einstellung der Jalousieklappen in den Anströmkanälen am Schaltschrank erfolgen musste. Nach Klärung der Ursachen und der Erarbeitung einer geänderten Messwerterfassung und -übertragung werden noch 1995 entsprechende Umrüstungsmaßnahmen zur Problemlösung erfolgen.

Der Betrieb der Anlage hat gezeigt, dass die eingesetzten Rotte - Belüftungsplatten durch das Befahren mit dem Radlader brechen und häufig ausgetauscht werden müssen. Auf der Anlage im Landkreis Uelzen wird das bestehende System beibehalten und untersucht, ob die Austauschplatten weiter verstärkt werden können. Neuanlagen nach dem "Uelzener Modell" sollten künftig mit einem Belüftungsboden anderer Bauart ausgestattet werden. Es hat sich herausgestellt, dass das Zusetzen der Belüftungsschlitze noch in einem erträglichen Rahmen liegt und eine jährliche Reinigung der Plattenzwischenräume ausreicht. 

Der TÜV Hannover/ Sachsen-Anhalt ermittelte im Rahmen eines Geruchsgutachtens die Geruchsemissionen und -immissionen der Kompostierungsanlage. Von Anfang März bis Ende Juli 1995 wurden durch Begehungen mit Probanden vier Immissionsmessungen und zwei Emissionsmessungen durchgeführt. Die Betriebszustände an den Tagen der Begehung waren praxisüblich, d. h. Umluftbetrieb und Umsetzung von Mieten verschiedenen Alters. Nähere Angaben zu den Betriebszuständen der Anlage am Messtag sind dem Gutachten zu entnehmen. 

Die Grenzwerte nach dem NRW-Runderlass sind erfüllt, wenn die benachbarten Orte Borg und Katzien in 850-1.000 m Entfernung aufgrund ihrer Prägung durch landwirtschaftliche Betriebe, wie gewerblich genutzte Flächen eingestuft werden. An der weiter entfernten Bebauung konnten auch die strengeren Grenzwerte für Wohnbebauung eingehalten werden. 

Die Bewertung der Ergebnisse nach der Geruchsimmissionsrichtlinie der Länder (GIRL) ergab eine Überschreitung der Irrelevanzgrenze, so dass auch die Vorbelastung der Nachbarschaft durch die Deponie und landwirtschaftliche Einflüsse berücksichtigt werden musste. Da keine Messung der Vorbelastung vorliegt, wurde diese entsprechend der Richtlinie auf 50 % des maximal zulässigen Immissionswertes festgelegt. 

Der Immissionswert für landwirtschaftlich geprägte Ortslagen wurde analog Gebieten mit gewerblicher Nutzung auf 15 % maximale Überschreitungshäufigkeit von einer Geruchseinheit (GE) festgelegt. Unter diesen Voraussetzungen konnten die Grenzwerte auch nach Abzug der Vorbelastung (d. h. 1 GE/7,5 %) auf allen Flächen eingehalten werden. 

Die Ergebnisse der Emissionsmessungen auf der Anlage lassen sich wie folgt zusammenfassen: 

  • Durch den Biofiltereffekt der älteren Mieten wird die Abluft der entlüfteten Mieten in der Geruchsstoffkonzentration ca. um den Faktor 3-4 reduziert.
  • Durch die Umstellung von Be- auf Entlüftung wird, insbesondere bei Mieten mit frischem Material, eine Verringerung der emittierten Geruchsstoffe um einen Faktor > 30 erreicht.
  • Emissionsseitige Minderungen waren immissionsseitig kaum nachweisbar; Außentemperatur und Witterungsbedingungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Ausbreitung der Gerüche.



Insgesamt lässt sich festhalten, dass durch die Nutzung der Abluft aus frischen Mieten als Druckluft zur Belüftung älterer Mieten in der Hauptrotte und den optimierten Einsatz des Doppelwellenmischers auf eine Einhausung der Hauptrotte und eine Desodorierung von Abluft über Biofilter verzichtet werden kann.

Nach Prüfung der durchgeführten Kompostanalysen und Temperaturprotokolle erteilte der Prüfungsausschuss der Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. der Kompostierungsanlage Borg das Gütezeichen Kompost RAL-GZ 251. Alle Grenz- und Richtwerte konnten seit der Inbetriebnahme problemlos eingehalten werden. Insbesondere die Schwermetall-Analyseergebnisse ergaben, dass die Grenzwerte nur bis zu maximal 35 % ausgeschöpft wurde. Über den vorgeschriebenen Untersuchungsrahmen der Bundesgütegemeinschaft Kompost hinaus wurde dem Kompost eine seuchenhygienische Unbedenklichkeit bescheinigt.

Bei einer Untersuchung der organischen Schadstoffe lagen die gefundenen 11,5 ng/kg TS Dioxine, ausgedrückt in Toxiditätsäquivalenten, im Bereich der natürlichen Hintergrundbelastung der Umwelt.

Die hervorragende Qualität des im Landkreis Uelzen produzierten Kompostes schlägt sich in einer sehr guten Vermarktungssituation nieder.

Ca. 64 % des Fertigkompostes werden an Privatabnehmer, ca. 16 % an das Baugewerbe und nochmals 17 % an Betriebe des Garten- und Landschaftsbaus verkauft. Die übrigen insgesamt ca. 3-4 % finden im kommunalen Bereich und in der Landwirtschaft Anwendung. Zur Deckung der hohen Nachfrage musste im Frühjahr 1995 Gütekompost aus benachbarten Anlagen zugekauft werden.

Während eines mehrmonatigen Untersuchungsprogramms wurden verschiedene Mieten nach unterschiedlich definierten Steuerungsprogrammen gefahren. Anhand des daraus resultierenden Rotteverlaufes sollte festgelegt werden, welche Mietenbehandlung bezüglich Lüftung und Umsetzrhythmus bei verschiedenen Inputzusammensetzungen und Schütthöhen optimal ist.

Im Rahmen dieser Untersuchung wurden den Mieten wöchentlich Proben entnommen und auf folgende Parameter untersucht:

  • Atmungsaktivität (Rottegrad)
  • organische SubstanzC/N-Verhältnis
  • SalzgehaltpH-Wert


Die Erfassung der Mietentemperaturen erfolgte, wie auch die der Außentemperaturen und Niederschläge, täglich.

Aufgrund der Erfahrungen dieses intensiven Untersuchungsprogramms wurden anschließend weitere Versuchsmieten mit einem reduzierten Mess- und Analyseaufwand untersucht.

Es besteht die grundsätzliche Schwierigkeit, während des Rotteverlaufes den Mieten mehrmals repräsentative Proben zu entnehmen, ohne ihren Aufbau zu zerstören. Aus diesem Grund war die Entwicklung des Rottegrades im Verlauf eines Kompostierungsvorganges nicht nachvollziehbar. Analysen des Endproduktes zeigten jedoch, dass bei einer optimierten Rotteführung bereits nach sechs bis acht Wochen Rottegrad IV-V ereicht werden kann.

Der Anteil an organischer Substanz (OS) liegt mit 33-50 % im Input und ca. 20% im Fertigkompost insgesamt relativ niedrig. Dies ist wahrscheinlich auf einen hohen Gehalt an mineralischen Bestandteilen zurückzuführen, der aus dem sandhaltigen Boden der Lüneburger Heide herrührt.

Das C/N-Verhältnis liegt bei einem Inputmaterial, das aus einem Gemisch aus Bio- und Grünabfall besteht, mit ca. 23:1 optimal. Steigt der Anteil an Bioabfall jedoch über 80 Vol.-%, so kann dies zu C/N- Verhältnissen führen, die unter dem Optimum liegen und Stickstoffverluste verursachen. Das C/N-Verhältnis des Kompostes liegt mit ca. 12:1 sehr günstig und verursacht keine Stickstofffestlegung im Boden.

Der Salzgehalt und der pH-Wert des Inputmaterials und des Kompostes liegen im optimalen Bereich. Fast alle Mieten erreichten bei einer ausreichenden Belüftung im Verlauf der Rotte den gewünschten pH-Wert von 7-9.

Wie die Versuche verdeutlichen, stellte eine Druckbelüftung der Hauptrottemieten mit niedrigen Luftmengen und einem Umsetzrhythmus von einmal wöchentlich einen optimierten Rotteverlauf sicher. Der Grund für die positive Wirkung der Druckluft liegt darin, dass diese durch einen Luftwäscher befeuchtet wird und zum Teil aus Saugluft besteht, die durch die Mietenpassage bereits vorgewärmt ist.

Zur Vermeidung von Geruchsemissionen werden jedoch frische Mieten und solche, in denen der Doppelwellenmischer arbeitet, saugbelüftet. Hierbei wird am Tag des Umsetzens 24 Stunden mit der maximalen Abluftmenge gefahren und am vorhergehenden Tag mit lediglich einem Drittel dieser Menge.

Wie die Versuche und die Betriebserfahrung zeigten, ist es nicht möglich, für alle Mieten, Witterungsverhältnisse und Jahreszeiten einheitliche Vorgaben zur Behandlung der Hauptrottemieten aufzustellen. Für das Betriebspersonal muss immer die Möglichkeit bestehen, die Mietenbelüftung individuell nachzuregeln. Beim Einsatz des Doppelwellenmischers wurden sehr gute Erfahrungen mit der Bewässerung der Mieten über einen Sprühbalken an der Portalbrücke gemacht. Dieser befeuchtet die Mieten während des Umsetzens über die gesamte Mietenbreite mit bis zu 18 m3 Wasser pro Stunde. Wichtig ist es auch, die frischen Mieten nach dem Aufsetzen zur Homogenisierung einmal mit dem Doppelwellenmischer umzusetzen und die Temperaturen nicht über 65° steigen zu lassen, da hierdurch der Rotteprozess nachhaltig beeinträchtigt wird. Zu niedrige Temperaturen traten lediglich bei überhöhten Abluftraten zu Beginn der Rotte, ohne Belüftung und bei zu hohen Anteilen an Siebüberlauf im Input auf. Die beschriebenen Ergebnisse und Erfahrungen lassen zusammenfassend den Schluss zu, dass das eingesetzte Rotteverfahren sehr gut geeignet ist, mit geringen Invest- und Betriebskostenaufwand in bzw. in der Nähe von Mischgewerbe- und Industriegebieten hochwertigen Kompost aus Bioabfällen zu produzieren.

Es hat sich gezeigt, dass durch den Umluftbetrieb während der Intensivrottephase und den Einsatz des Doppelwellenmischers als Umsetzaggregat auf eine Einhausung der Hauptrotteflächen und auf einen Biofilter verzichtet werden kann. Der produzierte Kompost weist aufgrund der effektiven Sortiertechnik und der Möglichkeit zur Optimierung des Rotteverlaufes eine hervorragende Qualität auf.

Verbunden mit einer kontinuierlichen Öffentlichkeitsarbeit, einer intensiven Kundenbetreuung und -beratung führte dies zu einer Nachfrage des Produktes, die zeitweise über das produzierte Angebot hinausging.

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

Landkreis Uelzen, Tiefbauamt (jetzt: Amt für Kreisstraßen und Abfallwirtschaft)

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Errichtung und Betrieb einer Bioreaktoranlage zur Kompostierung von getrennt gesammelten vegetabilen Abfällen im Landkreis Uelzen

Projektnummer: 9031

Aktenzeichen: FKZ: 30441-4/9

Projektzeitraum: 1991 - 1995

Projektort: Deutschland (Niedersachsen)

Projektansprechpartner

Frau Fischer

Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

+49 (340) 2103 3067

+49 (340) 2104 3067

 

Quelle: Fachbibliothek Umwelt des Umweltbundesamtes (UBA)