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Biologische Behandlung von organischen Stoffströmen > Vorlesung 8 > Flashcards

Vorlesung 8 Flashcards

Gärrest und Wirtschaftsdüngeraufbereitung

1
Q

Welche Stoffe gelangen durch die Düngung in die Umwelt?

A
  • Ammoniak (Treibhausgas)
  • Nitrateintrag (ins Grundwasser)
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2
Q

Wo ist die Nährstoffbelastung durch die Ausbringung von Wirtschaftsdünger in Deutschland am höchsten?

A

Besonders stark sind der Nord-Westen Deutschlands und Teile Bayerns betroffen.

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3
Q

Was sind die Folgen von Nährstoffen in der aquatischen Umwelt?

A
  • Eutrophierung von Gewässern (u.a. Fischsterben)
  • Nitrat in Trinkwasser (Auslösen von Blausucht, Krebserregend)
  • Kostensteigerung der Trinkwasseraufbereitung
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4
Q

Welche rechtlichen Maßnahmen können zur Vermeidung des Nährstoffeintrags in die Umwelt umgesetzt werden?

A
  • u.a. Begrenzung der Nährstoffmengen
  • zeitliche Begrenzung der Ausbringung
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5
Q

Welche betrieblichen Maßnahmen können getroffen werden, um den Nährstoffeintrag in die Umwelt zu minimieren?

A
  • Abgabe von überschüssigen Nährstoffen an andere Betriebe/Regionen
  • Begrenzung der mineralischen Düngung
  • Nährstoffreduzierte Futtermittel
  • Effiziente und überwachte Ausbringung
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6
Q

Warum ist Gülle/Gärrest transportunwürdig?

A
  • Hauptbestandteil Gärrest/Gülle: Wasser
  • Bei Transport: Nährstoffanteil wesentlich geringer als Wasseranteil
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7
Q

Welche technischen Maßnahmen können zur Minimierung des Nährstoffeintrags getroffen werden?

A
  • Aufkonzentrierung von Nährstoffen zur Steigerung der Transportwürdigkeit
  • Aufbereitung zu (hochwertigen) Düngeprodukten
  • Verringerung der Nährstoffgehalte durch biologischen Abbau (Nitrifikation und Denitrifikation)
  • Thermische Entsorgung der Wirtschaftsdünger (inkl. Nährstoffe)
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8
Q

Was sind die Ziele der Gärrestaufbereitung?

A
  • Nährstoffaufkonzentrierung:
    • Steigerung Transportwürdigkeit
    • Nährstoffentlastung der Flüssigphase
  • Massereduktion (Reduktion Lagerungs-, Transport- und Verwertungskosten)
  • Betriebsexterne Verwertungsmöglichkeiten (Reduktion von Flächenabhängigkeit und verwertungsrisiko)
  • Steigerung der Wertschöpfung (Herstellung von Verkaufsprodukten)
  • Abbau geruchsintensiver Komponenten
  • Inaktivierung von Krankheitskeimen und Unkrautsamen
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9
Q

Ab welchen Werten muss vor der Anwendung der Düngebedarf der Kulturen sachgerecht festgestellt werden?

A

Werden mehr als 50 kg N_ges/ha * a oder mehr als 30 kg Phosphat/ha * a ausgebracht, ist vor der Anwendung der Düngebedarf der Kulturen sachgerecht festzustellen.

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10
Q

Wie berechnet sich der Düngebedarf?

A

[Sollwert bzw. Nährstoffbedarf der Kultur] - [im Boden verfügbare N-Mengen] +/- [Standorteigenschafften (Bodenart, Humusgehalt, Bodengüte)] +/- [Voraussuchtliche N-Nachlieferung (Fruchtfolge, Vorfrucht, Zwischenfrucht, mineralische und organische Düngung, Leguminosen N-Bildung)] = Düngebedarf

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11
Q

Welche Begrenzungen der Aufbringungsmenge gibt es?

A
  • Zulässiger Nährstoffeintrag gemäß DüV
  • Produktqualität (Schwermetallgehalt; DüMV, BioAbfV)
  • Bodenbeschaffenheit (BBodSchV)
  • Abstandsregelung (i.d.R. > 3 m zur Böschungsoberkante) gemäß DüV
    • kein direkter Eintrag in oberirdische Gewässer
    • kein Abschwemmen in oberirdische Gewässer
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12
Q

Welche Begrenzungen der Aufbringung von Wirtschaftsdünger gibt es?

A
  • Ausbringungsverbot: Je nach Fläche und Dünger Sperrfristen von Oktober bis Februar
  • Ausbringungsverbot bei Schnee, gefrorenen Boden und wassergesättigten Boden -> in der Praxis müssen Lagerkapazitäten von mindestens 6 Monaten berücksichtigt werden
  • max. 170 kg Ges.-N/ha pro Jahr (ab 2018 INKLUSIVE Gärrest)
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13
Q

Was gilt seit der DüV 2020 bezüglich der Düngebedarfsermittlung und wie hoch sind die N- und P-Salden?

A
  • N-Saldo: ab 2018 max. 50 kg N/ha (3 Jahresmittel) GILT NICHT MEHR
  • P-Saldo: ab 2018 max. 10 kg P2O5/ha (6 Jahresmittel) GILT NICHT MEHR
  • Düngebedarfsermittlung sieht seit der DüV 2020 keine Nährstoffüberschüsse vor
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14
Q

Auf welchen Wert ist die Nährstoffzufuhr begrenzt?

A

Der Einsatz von allen organischen und organisch-mineralischen Düngemittel einschließlich Wirtschaftsdüngern ist auf max. 170 kg Ges.-N/ha pro Jahr begrenzt

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15
Q

Wie hängen N-Bilanzüberschuss und Biogasanlagen zusammen?

A

In Nord-West Deutschland, sowie auf der grenze Bayern/BaWü kommen vermehrt Biogasanlagen vor und in genau diesen Regionen ist ein deutlicher N-Bilanzüberschuss zu vermerken (z.T. > 200 kg N/(ha LF*a)

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16
Q

Welche Probleme bringt die DüV mit sich?

A

Der Nährstoffüberschuss ist aufgrund der Restriktionen der DüV gerechnet auf die Gülleausbringungsfläche (Kreisebene) in Nord-West Deutschland und in Brandenburg sehr hoch.

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17
Q

Welchen Lösungsansatz kann man verfolgen, um dem Nährstoffungleichgewicht entgegenzuwirken?

A

Nährstoffausgleich durch überregionalen Export des Wirtschaftsdüngerns

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18
Q

Welche Transportkonzepte gibt es?

A

Verewrtung der Gülle in Biogasanlagen
- Kombiliner: Getrennte Ladekammen für Flüssig- und Feststoffe
- Gülleseparierung: Aufbereitung der Gülle in eine feste und eine flüssige Fraktion
- feste Fraktion: höhere Nährstoffdichte = effizientere Transporte
- Transportmittel: Abschiebe- oder Kipp-LKW

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19
Q

Welche Schadstoffe können u.a. beim Abbau organischer Masse angereichert werden?

A

Durch den Abbau organischer Masse kommt es u.a. zur Anreicherung von Schwermetallen (Zink und Kupfer) in Abhängigkeit des Ausgangssubstrats
-> Landwirtschaftliche Verwertung ist bei Überschreitungen nicht mehr zulässig

20
Q

Welche Techniken gehören zur Aufbereitung der feste Phase?

A
  • Trocknung
  • Kompostierung
  • Pelletierung
  • Verbrennung
21
Q

Welche Techniken gehören zur Separation?

A
  • Schneckenpresse
  • Zentrifuge
  • Filterpresse
  • Flotation
  • Siebung
  • Fällung
  • Flockung
  • Branntkalk
22
Q

Welche Techniken gehören zur Aufbereitung der flüssigen Phase?

A
  • Verdampfung
  • Strippung
  • Membranverfahren
  • Nitrifikation/Denitrifikation
23
Q

Mit welchen Gerätschaften erfolgt die mechanische Separierung?

A

Die mechanische Separierung erfolgt mittels Dekanter, Schwingsieben, Siebschneckenpresse oder Trommelpressen

24
Q

Was sind die Vorteile der mechanischen Separierung?

A
  • relativ einfache und kostengünstige Technologie, “state of the art” - Technonlogie
  • Rückführung des Flüssigteils in den Fermentationsprozess möglich
  • Feststoffanteil kann kostengünstiger transportiert werden
25
Q

Was sind die Nachteile der mechanischen Separierung?

A
  • nur geringe Auftrennung der Nährstoffe möglich (kaum Stickstoffreduktion möglich)
  • nur beschränkte Trockensubstanzgehalte (25-30%) nach der Separierung möglich
26
Q

Was ist für die Verdampfung erforderlich und welcher Stoffstrom wird dort verarbeitet?

A
  • Zur Verdampfung ist eine vorangehende sorgfältige Abtrennung der Feststoffe (mechanische Separierung) erforderlich
  • es wird der flüssige Bestandteil des Gärrestes verarbeitet
27
Q

Was sind die Vorteile der Verdampfung?

A
  • Stand der Technik
  • Erzeugung eines Nährstoffkonzentrates (Verdampfungskonzentrat)
  • hohe Reinigungsleistungen
  • relativ geringer elektrischer Energiebedarf
28
Q

Was sind die Nachteile der Verdampfung?

A
  • hoher thermischer Energiebedarf und hohes Temperaturniveau
  • nachfolgende Dampfreinigung (hoher pH-Wert, gasförmige Emissionen) erforderlich
  • nur der Flüssigteil des Gärrestes wird verarbeitet
29
Q

Wann wird die Mikro- oder Ulrtafiltration eingesetzt?

A
  • Wird nach mechanischer Feststoffseparation auch eine Abtrennung feiner organischer und anorganischer Fraktionen gewünscht, kann eine Mikro- oder Ultrafiltration eingesetzt werden
30
Q

Was sind die Vorteile der Mikro- oder Ultrafiltration?

A
  • wenig Chemikalieneinsatz erforderlich
  • stellt Vorreinigungsstufe für weitere Bearbeitungsmethoden (z.B: Umkehrosmose) dar
  • gute Reinigungsleistung
31
Q

Was sind die Nachteile der Mikro- oder Ultrafiltration?

A
  • mechanische Separierung als Vorstufe erforderlich
  • hohe Wartungskosten
  • hoher elektrischer Energieeinsatz (Pumpstrom)
32
Q

Wozu wird die Umkehrosmose eingesetzt?

A
  • mittels Umkehrosmose können gelöste Inhaltsstoffe und Salze entfernt bzw. aufkonzentriert werden
33
Q

Was sind die Vorteile der Umkehrosmose?

A
  • Erzeugung eines Nährstoffkonzentrates
  • entionisiertes Wasser kann in jedes Fließgewässer eingeleitet werden
34
Q

Was sind die Nachteile der Umkehrosmose?

A
  • hohe Installationskosten
  • Chemikalieneinsatz erforderlich
  • Nährstoffkonzentrat nur begrenzt als Produkt akzeptiert
35
Q

Wie funktioniert die Ammoniak-Strippung und was wird dafür verarbeitet?

A
  • Mittels Dampf oder Luft
  • Zur Produktion von flüssigem oder festem Stickstoffdünger bzw. zur Reduktion des Stickstoffgehalts
  • es wird der flüssige Bestandteil des Gärrestes verarbeitet
36
Q

Was sind die Vorteile der Ammoniak-Strippung?

A
  • Reduktion der Stickstoffemissionen wird möglich
  • die entstandenene Ammoniumsulfatlösung (bei H2S-Einsatz) kann als Flüssigdünger eingesetzt werden
  • auch ein fester Stickstoffdünger (z.B. in Kombination mit Gips) kann hergestellt werden
37
Q

Was sind die Nachteile der Ammoniak-Strippung?

A
  • Speicherung des Stickstoffs ist problematisch
  • relativ hohe Wartungs- und Investitionskosten
  • noch relativ kleiner Markt für ASL-Dünger
38
Q

Wie funktioniert die Fällung mit Metallionen?

A
  • Zugabe von Metallionen (Eisen- und Aluminiumsalze) und anschließende Fällung der Nährstoffe
  • Anreicherung der Nährstoffe im entstehenden Schlamm (z.B. Gewinnung von Phosphatdünger)
39
Q

Was sind die Vorteile der Fällung mit Metallionen?

A
  • Gewinnung von phosphatreicher Phase
  • einfaches und betriebssicheres Verfahren
40
Q

Was sind die Nachteile der Fällung mit Metallionen?

A
  • Stickstoffreduktion nicht relevant (nur Teilaufbereitung)
  • schlechte Pflanzenverfügbarkeit
41
Q

Wie funktioniert die Struvit-/MAP-Fällung?

A
  • Zugabe von Magnesiumverbindungen (z.B. MgO) und anschließende Fällung der Nährstoffe als Struvit/MAP
  • Anreicherung der Nährstoffe im entstehenden Schlamm (z.B. Gewinnung von Phosphatdünger)
42
Q

Was sind die Vorteile der Struvit-/MAP-Fällung?

A
  • Gewinnung von phosphatreicher Phase
  • gute Pflanzenverfügbarkeit
43
Q

Was sind die Nachteile der Struvit-/MAP-Fällung?

A
  • Stickstoffreduktion wenig relevant (nur Teilaufbereitung)
  • Probleme durch organische Verunreinigungen (Vorbehandlung notwendig)
44
Q

Wie funktioniert die Thermo-chemische Pyrolyse?

A
  • In einem vorgelagerten Prozessschritt wird der Gärrest separiert
  • Trocknung des Feststoffanteils
  • Der getrocknete Feststoffanteil wird einem Pyrolyseprozess unterworfen
45
Q

Was sind die Vorteile der Thermo-chemischen Pyrolyse?

A
  • zusätzliche Stromgewinnung möglich
46
Q

Was sind die Nachteile der thermo-chemischen Pyrolyse?

A
  • hohe Installationskosten
  • viele Vor-Technologien sind erforderlich
  • Trocknung der Substrate ist energie- und kostenintensiv
  • nur zur Aufbereitung des Feststoffanteils des Gärrestes anwendbar

Biologische Behandlung von organischen Stoffströmen (10 decks)

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