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Arnold Vakuumverdampfer

Niedertemperatur-Verfahren mit Nutzung von Abwärme und vollständiger Rückgewinnung aller Nährstoffe

Nährstoff-Überschuss, Lager- und Transportprobleme, sowie ungenutzte Abwärme sind allgemein bekannte Sorgen vieler Biogas-Anlage-Betreiber als auch deren Anwohner. Eine Entschärfung der Problematik kann über die Entwässerung der Gärreste erreicht werden. Man strebt dabei die Ausschleusung möglichst aller Nährstoffe an. Bekannte Trenn-Verfahren wie das Separieren, Filtrieren oder das Trocknen der Faserstoffe erzielen nur geringe Wirkung oder sind im Betrieb zu teuer. 

Das thermische Eindampfen pumpfähiger Gärreste bietet hierfür eine optimale Lösung. Es verbindet die ungenutzten Abfallprodukte aus dem Biogas-zu-Strom-Prozess und erzielt zwei wertvolle Endprodukte, ohne unerwünschte Nebenprodukte.

Der Vakuum-Betrieb ermöglicht die Abnahme von Niedertemperatur-Abwärme und garantiert sogleich keine Geruchs-Emissionen. Der maximale Abscheidegrad, respektiv die Reinheit der Endprodukte sind ohne zusätzlichen Verfahrensschritte gewährleistet. Einerseits das Konzentrat mit bis zu 30% Trockensubstanz und über 99.99% aller im Ausgansprodukt enthaltenen Nährstoffe. Andererseits das Kondensat, klares, nährstoffarmes Wasser zum Einleiten, Verregnen oder als Brauch- und Spülwasser verwendbar. Damit erreicht man eine Volumenverminderung der zu lagernden und zu transportierenden Gärreste um 90%.

Eine mehrstufige Anordnung vervielfacht die Verdampfungsleistung bei gleichbleibender Heizleistung und gewährleistet somit die Verwertung der gesamten Menge anfallender Gärreste. Unsere Anlage benötigt gerade mal 0.25 kWtherm für 1 Liter Wasserverdampfung.

Wünscht der Kunde ein getrocknetes oder gar pelletiertes Endprodukt, so kann der Eindampfer sehr elegant mit einem Trockner gekoppelt werden. Der Eindampfer fungiert dabei als Wäscher der staubigen und ammoniakhaltigen Trocknerbrüden und nutzt sogleich deren Abwärme. Auf eine sonst aufwändige Brüdenreinigung kann verzichtet werden. 

Mit jedem Grad der Veredelung wächst auch der Mehrwert des stark nährstoffhaltigen Endproduktes. Für dessen Absatz eröffnen sich nun ganz neue Märkte. Die sinnvolle Nutzung der Abwärme sichert gutes Geld vom Kraft-Wärme-Kopplung-Bonus und verkürzt die Amortisationszeit erheblich.

Einbindung des Eindampfers bei einer Biogasanlage:
Das Gärrest aus dem Fermenter oder Endlager wird mechanische separiert und in eine flüssige und feste Phase aufgetrennt.
Der Feststoff (feste Phase) wird zwischengelagert und kann für eine gezielte Düngung verwendet werden oder dem Konzentrat aus dem Eindampfer beigemischt werden und allenfalls weitergetrocknet werden.

Das separierte Gärrest-Filtrat wird im Eindampfer durch die Abwärme aus dem BHKW in Wärmetauschern erhitzt und anschliessend unter Vakuum verdampft. Der Gärrest wird somit eingedickt und aufkonzentriert. Um eine Verflüchtigung des Ammoniaks zu verhindern, wird der pH-Wert der Gärreste vor dem Eindampfen mittels Schwefelsäure gesenkt. Alle im Ausgangsprodukt enthaltenen Nährstoffe findet man im eingedickten Konzentrat wieder. Somit erreicht man eine maximale Trennung von Flüssigkeit und Nährstoffen, ohne unerwünschte Nebenprodukte!

Durch die Mehrstufigkeit des Eindampfers wird die benötigte Wärmemenge auf ein Minimum reduziert. Die ausgedampften Brüden der 1. Stufe werden für die Beheizung der 2. Stufe herangezogen uns so weiter. Dies passiert durch eine Senkung des Druckes mittels Vakuumpumpe der jeweils nachfolgenden Verdampfer-Stufe. Der Vakuum-Betrieb garantiert einen geruchslosen Betrieb. Die Abluftleitung der Vakuumpumpe ist druckseitig an den Gasraum der Biogasanlage angeschlossen, somit werden aus dem Gärprodukt austretende Restgase sicher in die Biogasanlage rückgeführt. Dort werden sie entweder mikrobiell verstoffwechselt (z.B. H2S, welches in Schwefel überführt wird) oder im BHKW verbrannt (CH4). Der im Prozess entstandene, von Ammoniak befreite Dampf wird in Wärmetauschern zu Wasser kondensiert (Kondensat). Der Dampf der letzten Stufe wird durch Luftkühler kondensiert. Das Destillat kann in den Vorfluter geleitet werden oder als Kühlmedium in dem Trocken- oder Nasskühlturm der letzten Stufe des Eindampfers verdunstet werden. Die Steuerung der Anlage erfolgt vollautomatisch über eine SPS.

Falls gewünscht kann als zusätzlicher Stofffluss das Ammoniak separat ausgeschleust werden und als Ammoniumsulfat-Lösung (ASL) bereitgestellt werden.

Vorteile

Vorteile Arnold Eindampfer:

  • KWK-Bonus durch Nutzung von Niedertemperatur-Abwärme
  • Volumenreduktion um 90% → weniger Endlager, weniger Transporte
  • Über 99.99% aller Nährstoffe im Konzentrat → hochwertiger Dünger
  • Einleitfähiges Kondensat  ( NH4-N < 5 mg/l , CSB < 30 mg/l )
  • Absolut geruchsfrei durch Vakuum-Betrieb
  • Schafft durch Mehrstufigkeit bis zu 4 Liter Wasserverdampfung pro kWtherm Leistung
  • Keine unerwünschten Nebenprodukte

Weitere Veredelungsschritte: Kompostieren, Trocknen, Pelletieren