Du lernst für: Studiengang Technischer Umweltschutz: VL Biologische Abfallbehandlung
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Thema: Vorlesung "Biologische Abfallbehandlung"
- ? Wo definiert?
- EU-Recht -> deutsches Recht (welches Gesetz? Abfallgesetz von 1972(?))
- ? Wie definiert? (3 Kriterien)
- Alle beweglichen Sachen, deren sich ihr Besitzer a) entledigt, b) entledigen will oder c) entledigen muss
- ? 1972: Hausmüll alte Bundesländer (t)
- 9-18 Mio t
- ? davon Hausmüll und ähnlich
- 40 Mio t (16%)
- ? davon Bioabfälle (???)
- 4,3 Mio t (7%) ???
- ? 2001: getrennt erfasste Bio- und Grünabfälle
- 6,7 Mio t
- ? Anteil nativ-org. Abfälle im kommunalen Hausmüll
- 30-50% (~20 Mio t)
- ? 1972: Wieviele Kompostwerke?
- 16 Kompostwerke
- ! Abfallwirtschaftliche Rahmenbedingungen: Behandlung organischer Abfälle bei nicht getrennter Erfassung, MBA
- ! Ausgangsmaterial der biologischen Abfallbehandlung, getrennte Erfassung, Öffentlichkeitsarbeit
- ! Sammlung und Transport von Bioabfall, Annahme, Speicherung und Dosierung der Abfälle in der Anlage
- ? Führt die reine Fettvergärung zu einer hohen oder einer niedrigen Methan-Ausbeute?
- Die reine Fettvergärung führt zu einer hohen Methan-Ausbeute.
- ? Welches ist die Haupttätigkeit der Bodenorganismen?
- Humifizierung und Mineralisierung toter organischer Substanz
- ? Worin sind mehr Bakterien enthalten, in einem Gramm Ackerboden oder in einem Gramm Komposterde?
- In einem Gramm Ackerboden (bis 25 Mrd. Bakterien) sind mehr Bakterien enthalten als in einem Gramm Komposterde (1 bis 5 Mrd. Bakterien)
- ? Wie viele Bakterien sind in einem cm³ Milch enthalten?
- zirka 25 Millionen Bakterien
- ? Seit wann, schätzt man, gibt es methanogene Bakterien?
- Seit zirka 3,5 Mrd. Jahren, sie sind damit wahrscheinlich die älteste Lebensform auf der Erde.
- ? Wie groß ist der Stoffumsatz der methanogenen Bakterien im Vergleich zu Aerobiern?
- Der Stoffumsatz der methanogenen Bakterien ist geringer. Er beträgt ungefähr nur 1/7 des Stoffumsatzes der Aerobier.
- ? In welcher Zeit verdoppelt sich eine Population von methanogenen Bakterien?
- in etwa 14 Tagen
- ? Wer regeneriert schneller, methanogene oder aerobe Bakterien?
- Die aeroben Bakterien haben die kürzere Regenerationszeit.
- ? Welche Stoffe werden von den methanogenen Bakterien verwertet?
- H2, CO2 und Essigsäure werden von den methanogenen Bakterien verwertet.
- ? Warum haben es die Methanogenen so schwer :-)?
- Sie müssen mit H2, CO2 und Essigsäure auskommen, diese Substanzen enthalten aber nicht mehr viel Energie. Im Vergleich dazu liefert Glucose den absoluten Energiekick.
- ? Warum müssen methanogene Bakterien strikt anaerob leben, was fehlt ihnen, was Aerobier besitzen?
- Den Methanogenen fehlen Enzyme wie Katalase oder Superoxid-Dismutase, die vor Sauerstoff schützen.
- ? Warum sind Actinomyceten von besonderer Bedeutung?
- Sie können schwer abbaubare Naturstoffe wie Chitin, Cellulose, Lignin, Paraffin oder Gummi abbauen.
- ? Wer vermag schwer abbaubare Naturstoffe wie Chitin, Cellulose, Lignin, Paraffin oder Gummi abzubauen?
- die Actinomyceten, Bakterien, die ein Mycel bilden
- ? Betreiben Pilze Photosynthese?
- Nein, sie besitzen kein Chlorophyll, sie sind deshalb weder grün noch Pflanze.
- ? Nenne einen einzelligen Pilz!
- Bei Hefe handelt es sich um einen einzelligen Pilz.
- ? Mögen es Pilze lieber basisch oder lieber sauer?
- Sie mögen es sauer (pH 6,5 bis 3,5).
- ? Wie heisst der Regenwurm auf lateinisch?
- Er heisst lumbricus terrestris.
- ? Stell' Dir vor, Du bist ein Regenwurm! Wieviel musst Du pro Tag fressen?
- Du musst soviel fressen wie Du selber wiegst (armer Wurm)!
- ! Bei der Vergärung wird eine konstante Temperatur im Reaktor eingestellt.
- ! Bei der Rotte hingegen ergibt sich ein zeitlicher Temperaturverlauf.
- ? Welche Mikroorganismen (aus welchem Temperaturwachstumsbereich) werden für die Vergärung eingesetzt?
- Mesophile oder thermophile Mikroorganismen werden in der Vergärung eingesetzt.
- ? Warum sind Temperaturen unter 0 °C für Mikroorganismen problematisch?
- Weil sich Eiskristalle bilden, die die Zellwände zerstören
- ? Warum können Cysten Temperaturen unter 0 °C überleben?
- Sie haben mit 10 bis 15% einen sehr geringen Wassergehalt, es bilden sich nicht so viele Eiskristalle.
- ? Warum sind Temperaturen über 45 bis 60 °C für Mikroorganismen problematisch?
- Bei so hohen Temperaturen beginnen die Proteine zu denaturieren, die 3D-Struktur geht kaputt, die Funktion geht verloren.
- ? Können wir die bei der Rotte freiwerdende Wärmeenergie nutzen?
- Nein, sie ist für den Rotteprozess selbst erforderlich.
- ? Wie hoch ist der pH-Wert üblicherweise im Zellinneren?
- Der pH-Wert im Zellineren liegt zwischen 7,2 und 7,4.
- ? Muss der pH-Wert eher sauer oder eher alkalisch sein, damit die Rotte leichter in Gang kommt?
- Der pH-Wert sollte leicht alkalisch sein.
- ? Nenne Makroelemente! (10)
- COHNS Mg K P CaFe
- ? Nenne Spurenelemente! (7)
- Na Cl Cu Ni Zn Mn Mb
- ? Ab welchem Wassergehalt werden Zellen zerstört wegen Austrocknung und Mangelernährung?
- Unterhalb eines Wassergehalts von 20% werden die Zellen zerstört.
- ? Wozu führt ein zu hoher Wassergehalt im Kompost (über 60%)?
- Er kann zu Sauerstoffmangel und somit zum Umkippen zum Anaeroben führen.
- ? Wie hoch ist der optimale Wassergehalt im Kompost?
- Der optimale Wassergehalt im Kompost liegt bei 55%.
- ? Was macht man, wenn der Bioabfall zu trocken ist?
- Man mischt z.B. Klärschlamm zu.
- ? Was macht man, wenn der Bioabfall zu nass ist?
- Man gibt trockenes Strukturmaterial hinzu.
- ? Sind Küchenabfälle eher strukturstark oder strukturschwach?
- Küchenabfälle sind eher strukturschwach.
- ? Können methanogene Bakterien Sauerstoff vertragen?
- Nein, sie sind strikt anaerob.
- ? Welcher Teilprozess der Vergärung verträgt geringe Mengen Sauerstoff?
- Die Hydrolyse verträgt geringe Mengen Sauerstoff.
- ? Wie groß ist der Sauerstoffbedarf bei der Rotte, gemessen in Gramm Sauerstoff pro Gramm WOS (wirksame organische abbaubare Substanz)?
- Der Sauerstoffbedarf der Rotte liegt bei 1 g O2/g WOS.
- ? Wie gross ist das optimale Luftporenvolumen?
- Das optimale Luftporenvolumen liegt zwischen 25 und 35%.
- ? Wie tief dringt Sauerstoff in unbelüftete Mieten bei optimalem Luftporenvolumen ein?
- zirka 70 cm.
- ? Welche Nährstoffe können knapp werden?
- Stickstoff und Phosphor
- ? Das Verhältnis welcher Nährstoffe ist von Bedeutung?
- Das Kohlenstoff/Stickstoff-Verhältnis (C/N-Verhältnis)
- ? Wie groß ist das minimale, optimale, maximale C/N-Verhältnis?
- minimal: 20:1, optimal: 35:1, maximal: 40:1
- ? Wie groß sollte das C/N-Verhältnis nach Verfahrensabschluss sein?
- 15:1 bis 20:1 (entspricht dem C/N-Verhältnis eines Kulturbodens)
- ? Welches sind die Ziele der Aufbereitung? (2)
- 1. Abscheiden unerwünschter Stoffe, 2. Verbessern der Startbedingungen für die biologische Behandlung
- ? Wodurch kann man Störstoffe entfernen? (2)
- 1. Siebung, 2. Eisenabtrennung mit Magnetscheider
- ? Wann kann gesiebt werden? (4)
- 1. vorab (Vorabsiebung), 2. nach der Zerkleinerung, 3. nach der Vorrotte (jeweils Nachsiebung), 4. nach der Nachrotte (Absiebung)
- ? Welche Siebtypen werden unterschieden? (4)
- Trommelsieb, Flachsieb, Spannwellensieb, Stangensizer
- ? Welche Form haben die Sieblöcher? (4)
- kreisförmig, quadratisch, rechteckig, rautenförmig
- ? Wo im Prozess werden Magnetscheider eingesetzt und wozu?
- allgemein zur Verringerung des Schadstoffpotentials und speziell vor der Zerkleinerung zur Schonung der Zerkleinerer und zur Verhinderung von Störungen
- ? Welche Arten von Magnetscheidern gibt es? (3)
- 1. Trommel-, 2. Überband-, 3. Walzenmagnet
- ? Welche Probleme können sich bei der Eisenabscheidung ergeben? (3)
- 1. unvollständige Austragung, 2. Fehlaustragungen (Papier, Kunststoffe, Textilien), 3. beim Überbandmagnet: Verstopfungen
- ? Welche Behandlungsschritte folgen auf die Störstoffentfernung? (2)
- 1. Zerkleinerung, 2. Mischung und Homogenisierung, ggf. Anmaischung
- ? Was ist das Hauptziel der Zerkleinerung?
- Vergrößerung der spezifischen Oberfläche, Auffaserung
- ? Welche Zerkleinerungsaggregate gibt es? (4)
- 1. schnell laufende Schlagmühlen, 2. schnell und langsam laufende Schneidmühlen, 3. Drehtrommeln, 4. Siebraspeln
- ? Wozu wird gemischt? (3)
- 1. gleichmäßige Zugabe von Hilfs- und Ergänzungsstoffen, 2. Homogenisierung, 3. Einstellung optimaler Bedingungen für die Mikroorganismen
- ? Welche Arten von Mischern gibt es? (2)
- 1. Langzeitmischer, 2. Kurzzeitmischer, z.B. bei Zugabe von Wasser zur Einstellung des Wassergehaltes
- ? Wann und wo wurde der erste dokumentierte Biogasreaktor betrieben?
- 1859 in Bombay
- ? Womit wurden 1896 die Straßenlaternen in England betrieben?
- mit Sumpfgas
- ? Welches sind die zwei Produkte der Vergärung?
- Kompost und Biogas
- ? Nenne Charakteristika der Vergärung (3)
- anaerober Abbau organischer Substanz, geringer Substratausnutzungskoeffizient, langsames Wachstum
- ? Hätte die Gesamtkapazität der Vergärungsanlagen in Deutschland im Jahr 2001 ausgereicht, um das Hausmüllaufkommen Berlins aufzunehmen?
- Ja, 46 Anlagen mit 1,2 Mio t/a Gesamtkapazität hätten ausgereicht für 1 Mio t/a Hausmüll aus Berlin
- ? Rotte oder Vergärung, wohin geht der Trend und warum?
- Der Trend geht zur Vergärung, weil weniger Reststoffe anfallen und weil zusätzlich verwertbares Biogas entsteht.
- ? Was ist der Unterschied zwischen fermentativen und oxidativen Prozessen?
- Bei fermentativen Prozessen wird ein Stoff nicht vollständig abgebaut, sondern nur umgebaut. Bei oxidativen Prozesssen hingegen erfolgt eine vollständige Umsetzung zweier Stoffe (Elektronenakzeptor und -donator).
- ? Bei welchen Prozessen ist die freiwerdende Energie größer, bei fermentativen oder bei oxidativen?
- Bei oxidativen Prozessen wird mehr Energie frei als bei fermentativen.
- ? Welche Phasen der Methanerzeugung unterscheidet man? (3)
- 1. Hydrolyse, 2. Säurebildung, 3. Bildung von Essigsäure und Methan
- ? Sind Enzyme zwangsläufig immer Eiweiße?
- nein
- ? Um welchen Faktor beschleunigen Enzyme Reaktionen mindestens?
- Enzyme beschleunigen Reaktionen mindestens um den Faktor eine Million.
- ? Wo liegen die Ursprünge der Vergärung?
- in der Abwasserreinigung (bei Vergärung weniger Schlamm und dadurch weniger Verstopfungen)
- ? Was wurde mit Schmuggelzigaretten in Berlin gemacht?
- Sie wurden vergärt, der Prozess wurde durch den Einsatz eines speziellen Bakterienstammes, der Nikotin abbaut, optimiert.
- ? Welche Stationen gibt es in einer Anlage zur Biogasgewinnung? (4)
- 1. Anlieferung, Lagerung, Aufbereitung - 2. Vergärung/Fermentation - 3. Verarbeitung des Gärrestes - 4. Verarbeitung des Biogases
- ? Was geschieht mit Berliner Bioabfall?
- Der größte Teil wird deponiert [!], nur ein geringer Teil wird vergärt.
- ? Welcher Kompost ist salzreicher, der aus der Vergärungsanlage oder der aus der Kompostierungsanlage?
- Der Kompost aus der Kompostierungsanlage ist salzreicher, weil der Gärrückstand vor der Kompostierung [Nachrotte] entwässert wird [, wobei die gelösten Salte ausgetragen werden?].
- ? Wieviel Prozent des Kohlenstoffs werden für den Baustoffwechsel, wieviel für den Betriebsstoffwechsel verwendet?
- 20% für Baustoff-, 80% für Betriebsstoffwechsel
- ? Welches ist ein wichtiges Merkmal des Rotteprozesses?
- die Selbsterhitzung
- ! Kompostierung: Technische Umsetzung
- ! Aufbereitung von Biogas, Gärrest und gerottetem Kompostmaterial, Produkte, Verwendung, Vermarktung
- ! Emissionen und Emissionsminderung (Lärm, Staub, Ungeziefer, Geruch, Abwasser, Keime)
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