Biologische Behandlung organischer Abfälle
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Berlin [u.a.]
Springer
2001
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| adam_text | Titel: Biologische Behandlung organischer Abfälle
Autor: Kämpfer, Peter
Jahr: 2001
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis...........................................................................................1
1 Mikrobiologie der Kompostierung von Abfällen
Johanna Lott Fischer, Andreas Albrecht und Peter Kämpfer................3
1.1 Einleitung...............................................................................................3
1.2 Mikroorganismen...................................................................................4
1.2.1 Bakterien................................................................................................5
1.2.2 Pilze.......................................................................................................7
1.3 Definitionen, Ziele und Vorgaben der Kompostierung..........................8
1.4 Grundsätze der mikrobiellen Stoffumsetzungen und der
Biomassebildung...................................................................................9
1.5 Organische Materialien als Substrate der Kompostierung...................14
1.5.1 Lignocellulose.....................................................................................15
1.5.2 Proteine................................................................................................16
1.5.3 Fette.....................................................................................................19
1.6 Abiotische Randbedingungen..............................................................20
1.6.1 Wassergehalt........................................................................................20
1.6.2 Belüftung.............................................................................................22
1.6.3 Struktur................................................................................................23
1.6.4 Umsetzen.............................................................................................24
1.7 Die Temperaturphasen der Kompostierung und ihr
Einfluß auf die Mikroflora...................................................................25
1.8 Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften
im Verlauf des Kompostierungsprozesses...........................................28
1.8.1 Mikroorganismen in der mesophilen Anlaufphase..............................31
1.8.2 Mikroorganismen in der thermophilen Phase......................................32
1.8.3 Mikroorganismen in der Phase der Kompostreifung...........................35
1.8.4 Mikroorganismen in der Abkühlphase.................................................36
1.9 Prozeß und Produkthygiene.................................................................36
1.10 Luftgetragene Mikroorganismen.........................................................38
Literatur...............................................................................................39
VIII Inhaltsverzeichnis
2 Mikrobiologie der Vergärung von festen
Abfallstoffen
Paul A. Scher er....................................................................................45
2.1 Einführung...........................................................................................46
2.2 Grundsätze zur Mikrobiologie der anaeroben Nahrungskette..............48
2.3 Die Hydrolyse von Feststoffen - Vorbilder aus der Natur..................48
2.3.1 Die alkalische Vorbehandlung zur Verbesserung
der FeststofrVergärung.........................................................................49
2.3.2 Die mehrstufige biologische Hydrolyse - natürliche und
technische Beispiele.............................................................................50
2.3.3 Doppelte Verdauung bei der Vergärung von Feststoffen....................52
2.3.4 Höhere Raum-Zeitausbeuten durch Verlängerung der
Aufenthaltszeit bzw. der Wegstrecke..................................................53
2.4 Energetische Betrachtung des weiteren Substratabbaus......................54
2.4.1 Die besondere Rolle des Propionats im energetischen
Fenster der anaeroben Nahrungskette..................................................56
2.4.2 Die Oxidation des Acetats in der anaeroben Nahrungskette................57
2.4.3 Die Rolle des pH-Wertes beim anaeroben Feststoffabbau..................59
2.4.4 Methankaskade als Variante der Vergärung........................................59
2.4.5 Trennung von Hydrolyse- und Methanstufe gemäß der
anaeroben Nahrungskette.....................................................................60
2.5 Wichtige Randbedingungen.................................................................61
2.5.1 Starten eines Anaerobprozesses...........................................................61
2.5.2 Alkalinität des Reaktormediums..........................................................63
2.5.3 Mikrobielle Populationsdynamik während einer Vergärung...............64
2.5.4 Die Rolle des Nitrats und Sulfats bei der anaeroben
Nahrungskette......................................................................................64
2.5.5 Die Rolle von Ammoniak und H2S bei der anaeroben
Vergärung............................................................................................65
2.5.6 Physiologisch sinnvolle Mineralstoffe.................................................67
2.5.7 Schwermetalle.....................................................................................68
2.5.8 Organische Verbindungen...................................................................69
2.6 Beurteilung des biologischen Feststoffabbaus.....................................69
2.6.1 Stoffgruppenanalysen zur Charakterisierung des
Feststoffabbaus....................................................................................69
2.6.2 Die Bestimmung der theoretisch möglichen Biogasausbeute
und Biogaszusammensetzung..............................................................70
2.6.3 Bestimmung des Celluloseumsatzes und der bakteriellen
Celluloseabbauer.................................................................................71
Literatur...............................................................................................73
Inhaltsverzeichnis IX
3 Verfahrenstechnik der aeroben Behandlung
organischer Abfälle
Walter D. Weißenfels...........................................................................81
3.1 Einleitung............................................................................................81
3.2 Grundlagen..........................................................................................82
3.3 Verfahrensvarianten.............................................................................85
3.3.1 Offene Mietenkompostierung..............................................................87
3.3.2 Geschlossene Mietenkompostierung...................................................89
3.3.3 Zeilen- und Tunnelkompostierung.......................................................93
3.3.4 Trommelkompostierung......................................................................94
3.3.5 Boxen- und Containerkompostierung..................................................95
3.3.6 Brikollarekompostierung.....................................................................97
Literatur...............................................................................................98
4 Verfahrenstechnik der anaeroben Behandlung
organischer Abfälle
Peter Weiland......................................................................................99
4.1 Einleitung............................................................................................99
4.2 Grundlagen........................................................................................100
4.3 Abfallaufbereitung.............................................................................102
4.3.1 Zerkleinerung.....................................................................................103
4.3.2 Sortierung..........................................................................................104
4.3.3 Hygienisierung...................................................................................106
4.4 Verfahrensmerkmale..........................................................................106
4.5 Verfahrensvarianten...........................................................................109
4.5.1 Naßvergärung....................................................................................109
4.5.2 Trockenvergärung..............................................................................113
4.5.3 Hybridverfahren.................................................................................115
4.5.4 Kovergärung......................................................................................116
Zusammenfassung.............................................................................119
Literatur.............................................................................................120
5 Testverfahren zur aeroben biologischen
Abbaubarkeit von Feststoffen
Anke Helfer und Ute Merrettig-Bruns...............................................123
5.1 Einleitung..........................................................................................123
5.2 Grundlagen zu biologischen Testverfahren
unter aeroben Bedingungen...............................................................124
5.2.1 Physikalisch-chemische Faktoren......................................................125
5.2.2 Substratspezifische Faktoren.............................................................127
5.2.3 Biologische Faktoren.........................................................................129
5.3 Darstellung von Testverfahren unter aeroben Bedingungen..............129
5.3.1 Standard-Testverfahren......................................................................130
5.3.2 Simulationsverfahren.........................................................................133
Inhaltsverzeichnis
5.3.3 Spezielle Testverfahren zur Prüfung der Kompostierbarkeit
von polymeren Werkstoffen..............................................................134
5.4 Testsysteme und Methoden...............................................................137
5.4.1 Methoden zur Bestimmung der biologischen Stabilität
in Feststoffen.....................................................................................137
5.4.2 Methoden zur Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit
(Abbaugrade) in Feststoffen..............................................................140
5.5 Chemische und enzymatische Testverfahren.....................................143
5.5.1 Bestimmung des organischen und des organisch
hydrolysierbaren Anteils eines Materials...........................................143
5.5.2 Stoffgruppenspezifische Analyse......................................................145
5.5.3 Enzymatische Methoden....................................................................147
Literatur.............................................................................................148
6 Testverfahren zur anaeroben biologischen
Abbaubarkeit
Ralf Jörg............................................................................................151
6.1 Der anaerobe Screening-Test - Grundlagen......................................151
6.2 Die Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit unter anaeroben
Bedingungen in aquatischen Screening-Tests....................................153
6.2.1 Faktoren, die den biologischen Abbau im anaeroben
Screening-Test beeinflussen..............................................................156
6.3 Stand des Wissens / Stand der Technik.............................................156
6.3.1 Meßverfahren.....................................................................................156
6.3.2 Normen und Normenentwürfe...........................................................163
6.3.2.1 ISO 11734-1995: Water quality-Evaluation ofthe„ultimate
anaerobic biodegradability of organic compounds in digested
sludge - Method by measurement of the biogas production..............164
6.3.2.2 ISO/DIS 14853-1998: Evaluation of the ultimate anaerobic
biodegradation of plastic materials in an aqueous System -
Method by analysis of carbon conversion to biogas..........................164
6.3.2.3 ASTM D 5210-1992: Standard test method for determining the
anaerobic biodegradation of plastic materials in the presence
of municipal sewage sludge...............................................................165
6.3.2.4 ASTM D 5511-1994: Standard test method for determining
anaerobic biodegradation of plastic materials under high-solids
anaerobic-digestion conditions..........................................................166
6.3.2.5 ASTM D 5526-1994: Standard test method for determining
the anaerobic biodegradation of plastic materials under
accelerated landfill conditions...........................................................166
6.3.2.6 DIN 38414-1985: Bestimmung des Faulverhaltens..........................167
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...................................................................................167
Inhaltsverzeichnis XI
6.4. Beschreibung eines Gärtests zur Prüfung der Vergärbarkeit
komplexer organischer Materialien...................................................172
Literatur.............................................................................................174
Anhang (Anhang 1 der Bioabfallverordnung).....................................................177
Index....................................................................................................................185
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