Vergärwerk mit Biogas-Aufbereitungsanlage
Beim Vergärwerk Werdhölzli handelt es sich um eine geschlossene Anlage, in der biologische Prozesse die organischen Bestandteile des angelieferten Bioabfalls in energiereiches Biogas umwandeln.
Das Vergärwerk im Überblick
1. Annahme: Die Fahrzeuge werden bei der Ein- und Ausfahrt gewogen. Die gemessene Differenz ergibt die Menge an Abfällen, die in der Anlage verwertet werden.
2. Anlieferung: In den Anlieferschleusen entladen die Abfallsammel- und Transportfahrzeuge die biogenen Abfälle in den Bunker. Damit störende Gerüche nicht nach aussen gelangen, kann das Bunkertor nur geöffnet werden, wenn das Einfahrtstor zur Schleuse geschlossen ist. Kleinanlieferungen von Privatpersonen werden in separaten Boxen gesammelt.
3. Bioabfall-Aufbereitung: Die im Bunker gelagerten Bioabfälle werden mit einem vollautomatischen Greiferkran in den Schredder befördert, wo das Rohsubstrat zerkleinert wird. Unterhalb des Schredders befindet sich ein Sternsieb, das die Grob- und Feinanteile trennt. Grobstoffe gelangen zur neuerlichen Aufbereitung zurück in den Bunker. Die Feinteile werden mittels Magnetabscheider von Metallen gereinigt und über ein Förderband zum Fermenter transportiert.
4. Fermentation: Das Rohsubstrat wird über eine Eintragsschnecke in den Fermenter eingetragen und durchläuft diesen in ca. 14 Tagen bei 55° C (thermophil). Der Vergärprozess erfolgt unter Sauerstoffausschluss (anaerob). Ein axial eingebautes Rührwerk zur Durchmischung des Fermenterinhaltes unterstützt auch die Phasentrennung des erzeugten Roh-Biogases. Im Fermenter trennen sich Gas- und Materialstrom. Nach der Entfeuchtung in einem Kältetrockner wird das Roh-Biogas mit einer Druckerhöhungsanlage über eine Rohrleitung zur Biogas-Aufbereitungsanlage befördert. Das vergorene Substrat (Gärgut) wird mit einer Kolbenpumpe zur Entwässerung geleitet.
5. Entwässerung: Die vergorenen Abfälle werden durch zwei Schneckenpressen in eine flüssige und eine feste Fraktion getrennt. Das flüssige Gärgut fliesst über ein Absetzbecken, in dem störende Sinkstoffe abgeschieden werden, in den Lagertank. Das feste Gärgut gelangt im freien Fall in die Nachrottehalle, wo es weiterverarbeitet wird.
6. Nachrotte: Das feste Gärgut wird in der Nachrotte zu einem nährstoffreichen Kompost aufbereitet. Zuerst wird es in speziellen Boxen mittels zugeführtem Sauerstoff aerobisiert. Gleichzeitig wird das Gärgut biologisch stabilisiert und der anaerobe Vergärungsprozess beendet. Danach werden noch verbliebene organische Verbindungen sowie Ammonium in der Nachrotte biologisch abgebaut, um die Pflanzenverträglichkeit zu erhöhen. Schliesslich werden noch verbliebene Fremdstoffe durch Feinsiebung entfernt.
7. Abluftreinigung: Die aus der Verfahrenshalle abgesaugte Luft wird in einem sauren Abluftwäscher vorgereinigt. Als Reinigungsmittel dient mit Schwefelsäure angereichertes Wasser. Über den Ventilator gelangt die Abluft in den Biofilter, wo die letzten Geruchsstoffe durch biologischen Abbau eliminiert werden. Danach wird die Abluft geruchsfrei in die Atmosphäre abgegeben.
8a und b Produktelager: Die nährstoffreichen Endprodukte der Bioabfallverwertung werden entweder als «Gärgut flüssig» oder «Gärgut fest» in der Landwirtschaft eingesetzt. Sie düngen den Boden und verbessern seine Qualität. So schliesst sich der Stoffkreislauf. Durch zusätzliche Konfektionierung (z.B. Verlängerung der Nachrottedauer oder Zugabe von Erden) werden aus dem festen Gärgut hochwertige Kompostprodukte hergestellt, die von Garten- und Landschaftsbauern eingesetzt werden. Das flüssige Gärgut wird im Lagertank (8a) gelagert, die festen Produkte in separaten Boxen (8b).
9. Biogas-Aufbereitung: Das im Vergärwerk produzierte Roh-Biogas wird in der Biogas-Aufbereitungsanlage in einem mehrstufigen chemischen und thermischen Prozess so aufbereitet, dass es als Biogas in Erdgasqualität ins Gasnetz eingespeist werden kann.
Der Prozess der Biogas-Aufbereitung
Das bei der Vergärung des Bioabfalls entstehende Roh-Biogas wird zusammen mit dem Klärgas zu Biogas in Erdgasqualität (Biomethan) aufbereitet. Roh-Biogas besteht ähnlich wie Klärgas zu ca. 60 Prozent aus Methan (CH4) und bis zu 40 Prozent aus Kohlendioxid (CO2). Zudem sind noch verschiedene Spurengase enthalten, deren Anteil insgesamt aber kleiner als 1 Prozent ist. Da das im Biogas enthaltene CO2 zuvor von den pflanzlichen Bioabfallbestandteilen aus der Atmosphäre aufgenommen wurde, ist der Gesamtprozess der Vergärung CO2-neutral.
Damit Biogas ins Erdgasnetz eingespeist werden kann, muss es so aufbereitet werden, dass es vergleichbare Eigenschaften wie Erdgas besitzt. Dies gilt insbesondere für den Brenn- oder Heizwert, die Zündfähigkeit und – aus Sicherheitsgründen – auch für den Geruch.
Mit der Biogas-Aufbereitungsanlage werden CO2 und unerwünschte Spurengase reduziert, so dass der Methananteil auf mehr als 98 Prozent ansteigt. Dadurch erhöhen sich Heiz- und Brennwert auf vergleichbare Werte wie im Erdgas. Abschliessend wird dem aufbereiteten Biogas ein Geruchsstoff zugegeben (Odorierung), bevor es als Biogas ins Netz eingespeist wird.
Mit der Biogas-Aufbereitungsanlage der Biogas Zürich AG können nach der Aufbereitung jährlich insgesamt 5.5 Mio. m³ Biogas mit einem Energie-Inhalt von rund 55 Mio. kWh in das Erdgasnetz der Stadt Zürich eingespeist werden.