2.3         Genereller Funktionsbeschrieb

2.3.1           Aufbereitung Grüngut

Das Grüngut wird in und vor der „Schredderhalle“ vom LkW abgeladen. Nach einer Sichtkontrolle und der Grobaussortierung von Brennholz wird das Material zwischengelagert. Hierfür werden u. a. Lagerboxen an der Nordwestwand der Schredderhalle eingerichtet. Der Radlader packt dann das Material aus den Lagerboxen und kippt es in den Schredder. Das geschredderte Grüngut gelangt via Förderband direkt auf die Siebanlage, welches in der Annahme steht. Während die feine Struktur unter das Sternsieb fällt, gelangt das Grobmaterial über ein Förderband hinter das Sieb. Dieses Grobmaterial ist für die direkte Kompostierung gedacht. Das feine Material kommt in den Vergärungsprozess. Es wird mit dem Radlader unter dem Sieb aufgenommen und in einen Schubbodencontainer gekippt. Der Container hat eine Kapazität von 80 m³ und damit eine Pufferfunktion von ca. 3 Tagen. Nach Anforderung durch die Anlagensteuerung wird das Substrat mit einem Schneckensystem dem Schubboden entnommen und dem Fermenter zugeführt.

2.3.2           Aufbereitung strukturarmes Material

Flüssige Substrate können per Schlauch ab Fahrzeug entweder in das Flüssiglager oder in die Vorgrube eingebracht werden. Angelieferte strukturarme Substrate werden ab dem Fahrzeug oder Gebinde über eine pneumatisch öffnende Bodenluke in die erdversenkte Vorgrube abgekippt. Die Grube hat ein Fassungsvermögen von 50m³ und ist mit einem Rührwerk sowie einer Tauchschneidpumpe ausgerüstet. In der Vorgrube werden zudem eine Füllstandssonde und eine Max-Sonde zur Anlagenüberwachung und -steuerung installiert.  In der Vorgrube werden die Nassabfälle auch mit dem Presswasser (=Rezirkulation und Befeuchtung) vermischt. Die Pumpe zerkleinert/homogenisiert und fördert den Grubeninhalt in den Flüssigsubstrat-Vorlagebehälter.

Der Flüssigsubstratvorlagebehälter soll als Pufferspeicher dienen und wird als oberirdischer Stahltank mit einem Fassungsvermögen von ca. 100m³  ausgeführt. Er wird auf dem Fermentergelände stationiert und mit einer Füllstandssonde und einer Max-Sonde zur Anlagenüberwachung und -steuerung bestückt. Das zwischengespeicherte Material wird durch ein Rührwerk homogenisiert und mittels einer Exenterschneckenpumpe dem Hauptfermenter in Intervallen zugeführt.

2.3.3           Gärprozess

Der Fermenter dient der biologischen Vergärung der angelieferten Substrate. Er wird als oberirdischer Stahlbetontank mit einem Fassungsvermögen von ca.800m³ auf dem Fermentergelände errichtet Es handelt sich um einen horizontalen Pfropfenstromfermenter mit einer horizontalen Rührwelle. Diese Fermenterkonstruktion ermöglicht es, den Fermenter mit höchsten Trockensubstanzgehalten und grossem Anteil an Strukturmaterial zu betreiben. Die Substratsicherheit für Abfallanlagen ist in der Regel nicht über einen sehr langen Zeitraum sicherzustellen. Üblicherweise ändern sich die Substrate und deren Zusammensetzung von Bioabfallanlagen innerhalb Ihrer Betriebszeit sehr stark. Pfropfenstromfermenter haben den Vorteil dass sie sowohl Substrat mit hohem Wassergehalt als auch sehr strukturreiches Material zuverlässig vergären können. Diese Flexibilität in Bezug auf die Einsatzstoffe bedeutet höhere Substratsicherheit und Verfügbarkeit in der unbekannten Zukunft.

Zur Anlagenüberwachung und -steuerung wird der Fermenter mit einer Füllstandssonde, einer Max- und Min-Sonde, einem Temperatursensor, einem Gasdrucksensor und einer Über-/ Unterdrucksicherung ausgerüstet. Auf dem Fementer wird ein gasdichtes Doppelmembrangasspeicherdach installiert

Um den biologischen Abbau der Substrate zu starten bzw. in Gang zu halten wird der Hauptfermenter mit einer Wasserheizung temperiert. Hierfür wird der Hauptfermenter mit Heizleitungen bestückt, welche mit Heizungswasser aus dem BHKW durchflossen werden. Der Gärprozess läuft thermophil ab. So muss der Substratmix auf eine Temperatur von +53°C bis 55°C aufgeheizt und das Temperaturniveau während dem ganzen Prozess gehalten werden. Während des Gär-/ Fermentierungsprozesses, für welchen ein feuchtes und warmes Millieu sowie eine dunkle und sauerstoffarme Umgebung Voraussetzung ist, verstoffwechseln verschiedene Bakterien die Bioabfälle zu Biogas. Was nicht abgebaut werden konnte, kommt als Gärrest wieder aus dem Fermenter. Zur Prozessüberwachung dienen die Gasproduktion, die Temperaturentwicklung sowie der pH-Wert als wichtige Parameter. Das produzierte Gas zieht das BHKW direkt aus dem Fermenter ab. Das vergorene Substrat wird vom Hauptfermenter mittels einer Exzenterschneckenpumpe abgezogen und dem Pufferspeicher am Separator zugeführt.

An den Hauptfermenter wird ein Technikgebäude aus Beton angebaut. Im Technikgebäude werden die Anlagenkomponenten Biogasanlayse, Biogasentschwefelung, zentrale Pumpe, Pneumatiksystem und Schaltschrank Biogasanlage installiert.

2.3.4           Gärgutverwertung

Das vergorene Substrat wird vom Fermenter mittels einer Exzenterschneckenpumpe abgezogen und dem Pufferspeicher am Separator zugeführt. Dieser Puffertank ist mit einer Füllstandssonde und einer Max-Sonde zur Anlagenüberwachung und -steuerung bestückt. Der abgetrennte Gärkuchen (Feststoff) fällt in einen Sammelbunker unter dem Separator, welcher in die vorhandene Halle integriert wird. Der Radlader vermischt den Gärkuchen mit Strukturmaterial und transportiert das Mischgut dann in eine von drei neuen Lagerboxen in der Annahmehalle. Diese Boxen sind mit einer Aktivbelüftung versehen. So wird die Aerobisierung bzw. der Start der Kompostierungsphase beschleunigt in Gang gesetzt. Dieser Prozess findet aus Geruchsemissionsgründen in der belüfteten Halle statt. Anschliessend wird das Material zur eigentlichen Kompostierung aus der Halle auf den Kompostplatz geführt.

Das Presswasser (flüssige Effluent) aus der Separation wird in einem oberirdischen Puffertank aus Stahlbeton zwischengespeichert und anschliessend mittels einer Exzenterschneckenpumpe in das Gärrestlager gepumpt.

2.3.5           Gärrestlager

Das Gärrestlager dient als Pufferspeicher für das Presswasser ab der Separation. Als Gärrestlager wird ein Stahlbetontank mit einem Fassungsvermögen von ca.1650m³ errichtet, welches eine Pufferung von knapp fünf Monaten gewährleistet. Das Gärrestlager ist ca.1m in den Boden auf dem Fermentergelände versenkt und mit einer Füllstandssonde und einer Max-Sonde zur Anlagenüberwachung und -steuerung bestückt. Auf dem Gärrestlager wird ein gasdichtes Doppelmembrangasspeicherdach installiert. Kommt es bei der Lagerung des Materials noch zu Ausgasungen, so wird dieses Gas über eine Gaspendelleitung dem Fermenter und somit dem BHKW zugeführt. Das zwischengespeicherte Material wird durch zwei Rührwerke homogenisiert. An einer Abtankstation kann der Gärrest mittels Saugfässern zur weiteren Verwendung abgeholt werden. Mittels einer Exzenterschneckenpumpe besteht zudem die Möglichkeit, das Presswasser in den Fermenter zu fördern. Das Presswasser wird zu ca. 5-15% als Rezirkulations- und Befeuchtungsmedium genutzt. Etwa 85%-90% gehen, gemäss FiBL als Flüssigdünger, in die Landwirtschaft.

2.3.6           Kompostierung

Der Kompostierungsprozess läuft wie bisher ab. Es darf jedoch davon ausgegangen werden, dass die bisherigen Geruchsemissionen aus dem rein aeroben Verwertungsprozess mit der neuen vorgelagerten Vergärungsstufe massiv reduziert wird.

Der Kompost wird ab Platz an die Kundschaft abgegeben.

2.3.7           BHKW inkl. ORC-Anlage und Fackel

Das in der Biogasanlage erzeugt Biogas sowie das in der Deponie entstehende Deponiegas werden gemeinsam im Gasmotor eines Blockheizkraftwerks (BHKW) zur Erzeugung von Storm und Wärme verbrannt. Da ausser der Biogasanlage keine entweder wirtschaftlichen oder machbaren Lösungen zur Direktabgabe der Wärme gefunden bzw. ausgehandelt werden konnten, kommt eine ORC-Anlage zum Einsatz. Das ORC-Verfahren ermöglicht, aus Wärme Strom zu erzeugen. Mit der Restwärme wird der Fermenter der Biogasanlage beheizt. Der Strom aus dem BHKW- und aus dem ORC-Prozess gelangen ins örtliche EBM-Stromnetz.

Moderne Gasmotoren haben hohe Wirkungsgrade. Durch die Nutzung der im Gemisch- und Ölkühler, Motorkühlwasser und Abgasstrom enthaltenen Wärmeenergie, mittels eines nachgeschalteten ORC-Moduls, können diese noch erheblich verbessert werden. Die Wärmeströme des Gasmotors werden in einem effizienten Plate & Shell Wärmetauscher gekühlt und gibt dabei seine Wärme an das ORC- Arbeitsfluid ab. Das Arbeitsmittel wird dabei erhitzt und verdampft. Der Dampf wird in einer Hochleistungsturbine entspannt und gibt einen Großteil seiner Energie an die Turbine ab. Diese treibt einen Synchrongenerator an der die elektrische Energie erzeugt. In einem nach der Turbine angeordneten Rekuperator wird die Energie des Turbinenabdampfes an den Arbeitsmittelkreislauf abgegeben. Dadurch wird der Gesamtwirkungsgrad der Anlage erhöht. Anschließend kondensiert das ORC-Medium im Kondensator. Mit der Kondensationswärme wird ein Wärmeversorgungsnetz gespeist. Das Kondensat des Arbeitsfluids wird mit einer Hochdruckspeisepumpe der Sekundärseite des Regenerators zugeführt und nimmt dort die Wärme des Turbinenabdampfes auf. Anschließend wird das Arbeitsmittel im rauchgasbeheizten Abgaswärmetauscher erneut auf Siedebedingungen gebracht und verdampft.

2.3.8           Kondensatschacht

Das im BHKW anfallende Gaskondensat wird in einem erdversenkten Betontank gesammelt. Zur Anlagenüberwachung und -steuerung wird der Kondensatschacht mit Schwimmerschaltern ausgerüstet. Nach der Sammlung wird das Kondensat dem Gärrestlager bzw. Fermenter mittels einer Tauchmotorpumpe zugeführt.

2.3.9           Abluftreinigungsanlage

Die anfallende Abluft wird in einem biologisch arbeitenden Gegenstromwäscher gereinigt. (Analoges Verfahren wie in der Biopower-Anlage in Ormalingen) Dieser zieht die Abluft direkt aus der Annahmehalle sowie als Quellenabluft aus der Vorgrube, dem Flüssigsubstratvorlagebehälter, den Aerobisierungskammern und Presswasser-Zwischenpuffer ab. Bei Volllast reinigt der Gegenstromwäscher 140'000 m3/h, was umgerechnet etwa einem 17 fachen Luftwechsel entspricht. Der Standort der Abluftreinigungsanlage ist hinter der Schredderhalle auf dem Fermentergelände.

2.3.10       Fremdstoff-Entsorgung

Jede Grün-/Bioabfallanlieferung auf Platz wird visuell begutachtet. Ist das Material durchsetzt mit Stör- und Fremdstoffen, wird es zurückgewiesen.

Abgeschiedene und entnommene Fremdstoffteile wie Metall, Plastik, Steine, etc. werden direkt dem KELSAG Recycling- und Entsorgungscenter auf Platz zugeführt.

Das angelieferte Grüngut wird vor der mechanischen Aufbereitung von massiven Baumästen und -stämmen getrennt. Dieses Material geht dann an Brennholz-, Schnitzel- oder Pelletaufbereitungsanlagen.

2.3.11       Allgemeine sicherheits- und umweltrelevante Aspekte

Die im Freien aufgestellten Behälter sind geerdet (Blitzschutz). Sämtliche substratführenden Leitungen sind  kontrollier-/bzw. überwachbar. Die erdgebaute Annahmegrube ist gemäss den Vorschriften des BAFU und des Kantons für den Bau von Güllegruben ausgeführt. Die geruchsverursachenden Prozesse erfolgen in geschlossenen Systemen oder in aspirierten Räumen. Die Gesamtanlage ist eingezäunt, damit weder eine Zufahrt noch ein unbefugter Zugang möglich ist. Um die Aussenplatzfläche wird ein Sockelbord gezogen, welches einerseits ein unkontrolliertes Abfliessen im Havariefall verhindert und andererseits als Anfahr-Schutz für die Behälter dient.