Biologische Behandlung Organischer Abfälle

ISBN-13: 9783540419150 / Angielski / Twarda / 2001 / 210 str.

Charles E. Brown; Peter Kdmpfer; Walter D. Wei_enfels

Opis

Die biologische Abfallbehandlung hat sich mit uber 600 Kompostierungs- und etwa 40 Vergarungsanlagen in der Bundesrepublik zu einem zentralen Faktor der Kreislaufwirtschaft entwickelt. Im Prinzip entspricht diese Kompostierung und Vergarung einer Intensivierung und kontrollierten Nutzung naturlicher Stoffkreislaufe. Dabei greifen biologische und technische Prozesse komplex ineinander. Die Hauptakteure sind Mikroorganismen, die organische Substanzen enzymatisch abbauen.
Die ersten Kapitel der vorliegenden Studie geben einen Uberblick uber die fur den Abbau biogener Substanzen wichtigsten mikrobiologischen Stoffwechselwege, weitere Beitrage stellen einige im Einsatz befindliche Anlagen und die etablierten Verfahrensprinizipien vor. Danach werden Methoden zur Prozessfuhrung und -charakterisierung, also zur Uberprufung der Effizienz laufender Kompostier- und Vergarungsvorgange erlautert

Spis treści

1 Mikrobiologie der Kompostierung von Abfällen.- 1.1 Ein1eitung.- 1.2 Mikroorganismen.- 1.2.1 Bakterien.- 1.2.2 Pilze.- 1.3 Definitionen, Zie1e und Vorgaben der Kompostierung.- 1.4 Grundsätze der mikrobiellen Stoffumsetzungen und der Biomassebi1dung.- 1.5 Organische Materialien als Substrate der Kompostierung.- 1.5.1 Lignocellulose.- 1.5.2 Proteine.- 1.5.3 Fette.- 1.6 Abiotische Randbedingungen.- 1.6.1 Wassergehalt.- 1.6.2 Be1ilftung.- 1.6.3 Struktur.- 1.6.4 Umsetzen.- 1.7 Die Temperaturphasen der Kompostierung und ihr Einfluß auf die Mikroflora.- 1.8 Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften im Verlauf des Kompostierungsprozesses.- 1.8.1 Mikroorganismen in der mesophilen Anlaufphase.- 1.8.2 Mikroorganismen in der thermophilen Phase.- 1.8.3 Mikroorganismen in der Phase der Kompostreifung.- 1.8.4 Mikroorganismen in der Abkülhlphase.- 1.9 Prozeß und Produkthygiene.- 1.10 Luftgetragene Mikroorganismen.- Literatur.- 2 Mikrobiologie der Vergarung von testen Abtallstoffen.- 2.1 Einführung.- 2.2 Grundsätze zur Mikrobiologie der anaeroben Nahrungskette..- 2.3 Die Hydrolyse von Feststoffen — Vorbilder aus der Natur.- 2.3.1 Die alkalische Vorbehandlung zur Verbesserung der Feststoffvergärung.- 2.3.2 Die mehrstufige biologische Hydrolyse — natürliche und technische Beispiele.- 2.3.3 Doppelte Verdauung bei der Vergärung von Feststoffen.- 2.3.4 Höhere Raum-Zeitausbeuten durch Verlängerung der Aufenthaltszeit bzw. der Wegstrecke.- 2.4 Energetische Betrachtung des weiteren Substratabbaus.- 2.4.1 Die besondere Rolle des Propionats im energetischen Fenster der anaeroben Nahrungskette.- 2.4.2 Die Oxidation des Acetats in der anaeroben Nahrungskette.- 2.4.3 Die Rolle des pH-Wertes beim anaeroben Feststoffabbau.- 2.4.4 Methankaskade als Variante der Vergärung.- 2.4.5 Trennung von Hydrolyse- und Methanstufe gemäß der anaeroben Nahrungskette.- 2.5 Wichtige Randbedingungen.- 2.5.1 Starten eines Anaerobprozesses.- 2.5.2 Alkalinität des Reaktormediums.- 2.5.3 Mikrobielle Populationsdynamik während einer Vergärung.- 2.5.4 Die Rolle des Nitrats und Sulfats bei der anaeroben Nahrungskette.- 2.5.5 Die Rolle von Ammoniak und H2S bei der anaeroben Vergärung.- 2.5.6 Physiologisch sinnvolle Mineralstoffe.- 2.5.7 Schwermetalle.- 2.5.8 Organische Verbindungen.- 2.6 Beurteilung des biologischen Feststoffabbaus.- 2.6.1 Stoffgruppenanalysen zur Charakterisierung des Feststoffabbaus.- 2.6.2 Die Bestimmung der theoretisch maglichen Biogasausbeute und Biogaszusammensetzung.- 2.6.3 Bestimmung des Celluloseumsatzes und der bakteriellen Celluloseabbauer.- Literatur.- 3 Verfahrenstechnik der aeroben Behandlung organischer Abfälle.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Grundlagen.- 3.3 Verfahrensvarianten.- 3.3.1 Offene Mietenkompostierung.- 3.3.2 Geschlossene Mietenkompostierung.- 3.3.3 Zeilen- und Tunnelkompostierung.- 3.3.4 Trommelkompostierung.- 3.3.5 Boxen- und Containerkompostierung.- 3.3.6 Brikollarekompostierung.- Literatur.- 4 Verfahrenstechnik der anaeroben Behandlung organischer Abfälle.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Grundlagen.- 4.3 Abfallautbereitung.- 4.3.1 Zerkleinerung.- 4.3.2 Sortierung.- 4.3.3 Hygienisierung.- 4.4 Verfahrensmerkmale.- 4.5 Verfahrensvarianten.- 4.5.1 Naßvergärung.- 4.5.2 Trockenvergärung.- 4.5.3 Hybridverfahren.- 4.5.4 Kovergärung.- Zusammenfassung.- Literatur.- 5 Testverfahren zur aeroben biologischen Abbaubarkeit von Feststoffen.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Grundlagen zu biologischen Testverfahren unter aeroben Bedingungen.- 5.2.1 Physikalisch-chemische Faktoren.- 5.2.2 Substratspezifische Faktoren.- 5.2.3 Biologische Faktoren.- 5.3 Darstellung von Testverfahren unter aeroben Bedingungen.- 5.3.1 Standard-Testverfahren.- 5.3.2 Simulationsverfahren.- 5.3.3 Spezielle Testverfahren zur Priifung der Kompostierbarkeit von polymeren Werkstoffen.- 5.4 Testsysteme und Methoden.- 5.4.1 Methoden zur Bestimmung der biologischen Stabilitat in Feststoffen.- 5.4.2 Methoden zur Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit (Abbaugrade) in Feststoffen.- 5.5 Chemische und enzymatische Testverfahren.- 5.5.1 Bestimmung des organischen und des organisch hydrolysierbaren Anteils eines Materials.- 5.5.2 Stoffgruppenspezifische Analyse.- 5.5.3 Enzymatische Methoden.- Literatur.- 6 Testverfahren zur anaeroben biologischen Abbaubarkeit.- 6.1 Der anaerobe Screening-Test — Grundlagen.- 6.2 Die Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit unter anaeroben Bedingungen in aquatischen Screening-Tests.- 6.2.1 Faktoren, die den biologischen Abbau im anaeroben Screening-Test beeinflussen.- 6.3 Stand des Wissens / Stand der Technik.- 6.3.1 Meßverfahren.- 6.3.2 Normen und Normenentwürfe.- 6.3.2.1 ISO 11734-1995: Water quality — Evaluation of the “ultimate” anaerobic biodegradability of organic compounds in digested sludge — Method by measurement of the biogas production.- 6.3.2.2 ISOIDIS 14853-1998: Evaluation of the ultimate anaerobic biodegradation of plastic materials in an aqueous system — Method by analysis of carbon conversion to biogas.- 6.3.2.3 ASTM 05210-1992: Standard test method for determining the anaerobic biodegradation of plastic materials in the presence of municipal sewage sludge.- 6.3.2.4 ASTM 0 5511-1994: Standard test method for determining anaerobic biodegradation of plastic materials under high-solids anaerobic-digestion conditions.- 6.3.2.5 ASTM 0 5526-1994: Standard test method for determining the anaerobic biodegradation of plastic materials under accelerated landfill conditions.- 6.3.2.6 DIN 38414-1985: Bestimmung des Faulverhaltens.- 6.3.2.7 ISO CD 15985-1998: Plastics — evaluation of the ultimate anaerobic biodegradability and disintegration under high-solids anaerobic-digestion conditions - Method by analysis of released biogas.- 6.4 Beschreibung eines Gärtests zur Prüfung der Vergärbardeit Komplexer organischer Materialien.- Literatur.- Anhang (Anhang 1 der Bioabfallverordnung).