VDI 3475 Blatt 4-2010 Emission control - Agricultural biogas facilities - Digestion of energy crops and manure.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderungBiogasanlagen in der LandwirtschaftVergrung von Energiepflanzen und WirtschaftsdngerEmission controlAgricultural biogas facilitiesDigestion of energy crops and manureVDI 3475Blatt 4 / Part 4Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhal

2、tung der Luft, Band 3: Emissionsminderung IIVDI-Handbuch BiotechnologieVDI-Handbuch Technik/Biomasse BodenVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch/Available at BeuthVerlag GmbH,10772Berlin Alle Rechtevorbehalten/All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V.,Dsseldorf2010Der Entwurf dieser Richtlinie

3、wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version

4、of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . 42Begrife . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Technologie der Anaerobverfahren (Vergrung) 93.1 Biochemische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . 93.2 Milieubedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.3 Gasmenge und Gaszusammensetzung . . . . . . . . 123

6、.4 Substrate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.5 Verfahrensschritte der anaeroben Vergrung . . . . . 193.6 Verfahrensvarianten der Vergrung . . . . . . . . . . 283.7 Emissionsrelevante Bereiche . . . . . . . . . . . . . 334 Vermeidung, Entstehung und Verminderung von Emissionen (Luf

7、tverunreinigungen) . . . . . 334.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2 Emissionen aus landwirtschaftlichenBiogasanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3 Manahmen zur Emissionsminderung . . . . . . . . 464.4 Minderung von Emissionen durch biologische Abluftbeha

8、ndlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594.5 Emissionen aus Biogasanlagen durch Planungs-fehler, Fehlfunktionen und Missmanagement . . . . 634.6 Emissionsminderung und Abstandsregelungen . . . 645 Unvermeidbare Emissionen (Luftverunreinigungen) . . . . . . . . . . . . . . . . 645.1 Unvermeidba

9、re Grundstoffemissionen . . . . . . . . 645.2 Unvermeidbare Emissionen an Luftschadstoffen . . 665.3 Unvermeidbare Staubemissionen . . . . . . . . . . 685.4 Unvermeidbare Emissionen an Bioaerolsolen . . . . 685.5 Emissionen bei der Ausbringung von Grresten . . . 696Anleitung zur Emissionskontrolle .

10、 . . . . . . . . 696.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696.2 Emissionsmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 707 Sonstige Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 727.1 Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727.2 Lrm . . . . . . . . . . . . . . . . .

11、 . . . . . . . . 737.3 Abwrme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747.4 Abflle, Fehlgrungen . . . . . . . . . . . . . . . . 74Anhang Genehmigungsrechtliche Einstufung vonBiogasanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

12、Contents SeitePreliminary note. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 The anaerobic methos (digestion)

13、 . . . . . . . . . 93.1 Biochemical principles. . . . . . . . . . . . . . . . 93.2 Environmental conditions . . . . . . . . . . . . . . 113.3 Gas volume and gas composition . . . . . . . . . . 123.4 Substrates. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.5 Process steps of anaerobic digestion. .

14、 . . . . . . . 193.6 Different digestion processes . . . . . . . . . . . . 283.7 Emission conrol areas . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Emissionen prevention, production and control (air pollutants) . . . . . . . . . . . . . 334.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2 Type

15、s of emission from agricultural biogas facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3 Emission control measures. . . . . . . . . . . . . . 464.4 Reducing emissions by biological waste gas treatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . 594.5 Emissions from biogas facilities due to planing err

16、ors, malfunctions and mismanagement . . . . . . 634.6 Emission control ans clearance regulations . . . . . 645 Unavoidable emissions (air pollutants) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645.1 Unavoidable odour emissions . . . . . . . . . . . . 645.2 Unavoidable emissions of air pollutants . .

17、. . . . . 665.3 Unavoidable dust emissions . . . . . . . . . . . . . 685.4 Unavoidable emissions of bioaerosols. . . . . . . . 685.5 Emissions from digestate spreading . . . . . . . . . 696 Emissions control guidance . . . . . . . . . . . . 696.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18、 . 696.2 Measuring emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . 707 Other emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727.1 Waste water. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 727.2 Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 737.3 Waste heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19、 . . . 747.4 Waste and spoiled fermentation . . . . . . . . . . . 74Annex Official classification of biogas facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78August 2010Frhere Ausgaben: 07.07Entwurf,deutschFormer editions:07/07 Draft,in

20、 Germany onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschauss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikVervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Re

21、chte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20102 VDI 3475 Blatt 4 / Part 4VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen V

22、erwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der

23、Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3475.EinleitungDie vorliegende Richtlinie beschreibt den Stand derTechnik von Anlagen zur Biogaserzeugung aus Pro-dukten der Landwir

24、tschaft wie Jauche, Glle, Fest-mist (Wirtschaftsdnger), Silagen, Getreide undMais, Schlempen, Rapskuchen und Pflanzenresten(Reststoffe), die im Zusammenhang mit der landwirt-schaftlichen Produktion stehen.Der Schwerpunkt der Betrachtungen liegt auf den da-bei entstehenden Luftverunreinigungen durch

25、Ge-ruchsstoffe, Luftschadstoffe, Staub und Bioaerosole.Die Beschreibung umfasst auch den Stand der Tech-nik der anlagenzugehrigen Biogasmotoren mit ihrenEmissionen. Ziel der Emissionsminderungsmanahmen bei die-sen Anlagen ist die Vermeidung von schdlichenUmwelteinwirkungen, darunter Geruchsbelstigun

26、-gen von Anwohnern und Betriebspersonal sowie dieEmission klimawirksamer Gase. Um dieses Ziel zu erreichen, werdenKriterien fr die Standortwahl in Abhngigkeitvom Einsatzmaterial, organisatorische Manahmen bei der Anlieferungund Aufbereitung der Ausgangssubstrate sowiebei Beschickung und Betrieb der

27、Anlage,konstruktive Manahmen in der Bau- und Lf-tungstechnik,konstruktive Manahmen im maschinentechni-schen Bereich,gezielte Eingriffe in den verfahrenstechnischenAblauf undder Einsatz von Abgas-/Abluftreinigungs-techni-kenPreliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict acc

28、ordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without i

29、nfringement of co-pyright is permitted subject to the licensing conditi-ons specified in the VDI notices (www.vdi-richtli-nien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the in

30、ternet atwww.vdi.de/3475.IntroductionThis guideline describes the best available technol-ogy and best practice for on-farm facilities for theproduction of biogas from agricultural products suchas liquid manure, semi-liquid manure (slurry), solidmanure (farmyard manure), silage, cereal and maize,dist

31、illers residues, rape cake and plant residues(waste material).This guideline focuses primarily on the resulting airpollution from odorous substances, air contaminants,dust and bioaerosols. The description also includesthe best available technology for biogas engines asso-ciated with these facilities

32、, and their emissions. The aim of emission control in these facilities is toprevent harmful environmental impacts, including of-fensive odours, which can seriously afflict residentsand operating personnel, and greenhouse gas emis-sions. The following points will be described in order toachieve this

33、objective:criteria for site selection depending on the feed-stock, organisational measures relating to the supply andpreparation of the feedstock and the charging andoperation of the facility,structural engineering and ventilation design fea-tures, mechanical engineering design features, specific in

34、terventions in the production processandthe use of exhaust gas/exhaust air treatment sys-tems.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3475 Blatt 4 / Part 4 3In contrast to the plant concept defined i

35、n TA Luft(German Technical Instructions on Air Quality Con-trol), this guideline also covers potential emissioncontrol measures that can be applied to the utilisationof a digestate, e. g. when spreading it on the land.VDI guidelines are technical and scientific descrip-tions of the best available te

36、chnologies and best prac-tise which are designed to assist those working in ad-ministration, industry, commerce and agriculture toevaluate real-life conditions and circumstances. In-creasingly frequent legislative changes particularlydue to the normative-legal influence of the EuropeanUnion have giv

37、en rise to the problem that the scopeof VDI guidelines, originally designed only for newfacilities in Germany, must be extended.However, in terms of this guideline, changes to Ger-man legislation with regard to the classification ofsubstrates for biogas facilities as for example waste,farmyard manur

38、e, crops eligible for grants (renewa-ble raw materials or energy crops) and other politicalcontrol mechanisms do not affect the basic processtechnology of biogas facilities. There would there-fore be little point in drawing up separate guidelinesfor biogas facilities with different plant capacities(

39、basis for approval), feedstocks (basis for classifica-tion as waste or other) or other distinguishing criteriawhen the biogas facilities themselves are barely dis-tinguishable in terms of process technology.For this reason this guideline focuses on substratesderived mainly from agricultural producti

40、on whichare predominantly treated in on-farm biodigesters(biogas facilities). There are no process engineering-related differences with regard to the legal status ofthe operator (e.g. one individual farmer, an agricul-tural cooperative, a commercial enterprise). Both theemissions and the means of co

41、ntrolling them are thesame and are therefore described in one guideline.The technical illustrations in this guideline are alsoapplicable outside Germany as examples of low-emission processes, provided that no significantlydifferent substrates or climatic conditions impair thetransferability of this

42、technology to external condi-tions.Relevant acts, ordinances, administrative regulations,etc. are quoted in appropriate places to help the readerof the guideline understand which important legalbeschrieben. Abweichend von dem in der TA Luftdefinierten Anlagenbegriff gehrt es auch zum Zieldieser Rich

43、tlinie, die mgliche Emissionsminderungbei der Verwertung eines Grrestes (z.B. bei der Aus-bringung) aufzuzeigen.VDI-Richtlinien sind technisch-wissenschaftlicheBeschreibungen des Standes der Technik, die Vertre-tern aus Verwaltung, Industrie, Gewerbe und Land-wirtschaft als Entscheidungshilfe bei de

44、r Bewertungrealer Gegebenheiten dienen sollen. Durch die nde-rungen der Gesetzgebung in immer krzeren Abstn-den insbesondere aufgrund der rechtlichen undtechnisch-normativen Anbindung an die EuropischeGemeinschaft ergibt sich das Problem, dass derGeltungsbereich von VDI-Richtlinien, der ursprng-lich

45、 nur fr Neuanlagen in Deutschland konzipiertwar, erweitert werden muss.Bezogen auf die vorliegende Richtlinie bedeutet dies,dass die nderungen der deutschen Gesetzgebunghinsichtlich der Zuordnung von Substraten fr Bio-gasanlagen z. B. zu Abfllen, (Wirtschafts-)Dnger,finanziell frderungswrdigem Anbau

46、 (NaWaRo)und anderen politischen Steuerungsmechanismengrundstzlich aber keinen Einfluss auf die reine Ver-fahrenstechnik der Biogasanlagen haben. Es ist dahernicht sinnvoll, jeweils getrennte Richtlinien fr Bio-gasanlagen mit unterschiedlichen Anlagenkapazit-ten (Basis fr Genehmigungspflicht), Einsa

47、tzstoffen(Basis fr die Einordnung als Abfall oder anderes)und sonstigen Unterscheidungskriterien zu schaffen,deren verfahrenstechnische Inhalte sich kaum unter-scheiden.Aus diesem Grund liegt der Schwerpunkt der Be-trachtungen dieser Richtlinie auf Substraten, die vor-wiegend aus der landwirtschaftl

48、ichen Produktionkommen und auch vorwiegend dort in Vergrungsan-lagen (Biogasanlagen) behandelt werden. Dabei er-gibt sich kein verfahrenstechnischer Unterschied inBezug auf die Rechtsform des Betreibers (z.B. einLandwirt als Einzelperson, eine Agrargenossen-schaft, ein Gewerbebetrieb). Sowohl die Em

49、issionenals auch ihre Minderungsmglichkeiten sind gleichund werden deshalb in einer Richtlinie beschrieben.Abgesehen davon sind die technischen Darstellungendieser Richtlinie auch auerhalb Deutschlands alsemissionsarme Verfahren anwendbar, sofern keinedeutlich anderen Substrate und andere klimatischeBedingungen die bertragbarkeit des Standes derTechnik auf auslndische Verhltnisse beeintrchti-gen.Um dem Anwender der Richtlinie aber Hilfestellungzu geben, welche wesentlichen rechtlichen Gru