DD226552A1 - PROCESS FOR OBTAINING SULFUR-HYDROGEN BIOGAS - Google Patents
PROCESS FOR OBTAINING SULFUR-HYDROGEN BIOGAS Download PDFInfo
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Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das anaerobe Verfahren der Schlammbehandlung so durchzufuehren, dass im gesamten Reaktionsraum des Schlammbehandlungsreaktors eine grosse Reaktionsoberflaeche hinsichtlich der Bindung von Schwefelwasserstoff entsteht. Die erfindungsgemaesse Loesung besteht darin, indem vorzugsweise Eisenhydroxid in einer Konzentration des Eisens von 6 bis 30% und einer Korngroesse von 0,1 bis 100 mm in suspendierter Form dem zu behandelnden Schlamm zugegeben und mit diesem vermischt wird. Die Erfindung ist anwendbar in allen konventionellen Verfahren der Schlammaufarbeitung, bei denen Biogas produziert wird. Die Schlaemme stammen aus Anlagen der Kommunal- und Landwirtschaft sowie der Industrie. Die Anwendung der Erfindung ist aber auch fuer andere schwefelwasserstoffenthaltende Prozessstufen biologischer, chemischer und physikalischer Verfahren moeglich, wo Schwefelwasserstoff aus der fluessigen und damit auch aus der gasfoermigen Phase entfernt werden soll.The invention is based on the object of carrying out the anaerobic sludge treatment process in such a way that a large reaction surface with respect to the binding of hydrogen sulphide is formed in the entire reaction space of the sludge treatment reactor. The solution according to the invention comprises adding iron hydroxide in a concentration of iron of 6 to 30% and a particle size of 0.1 to 100 mm in suspended form to the sludge to be treated and mixing it with it. The invention is applicable in all conventional methods of sludge processing in which biogas is produced. The Schlaemme come from equipment of the municipal and agriculture as well as the industry. However, the application of the invention is also possible for other hydrogen sulphide-containing process stages of biological, chemical and physical processes where hydrogen sulphide is to be removed from the liquid and therefore also from the gaseous phase.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur Gewinnung von Schwefelwasserstoffarmem BiogasProcess for the production of low-sulfur biogas
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung wird in konventionellen Verfahren der Aufarbeitung von Schlämmen, bei denen Biogas produziert wird, angewendet. Die aufzuarbeitenden Schlämme können aus Anlagen der Kommunal- und Landwirtschaft oder der Industrie stammen.The invention is applied in conventional methods of processing sludges producing biogas. The sludge to be processed can come from municipal, agricultural or industrial plants.
Die Anwendung ist auch für andere schwefelwasserstoffenthaltende Prozeßstufen biologischer, chemischer und physikalischer Verfahren möglich, wo Schwefelwasserstoff aus der flüssigen und damit auch aus der gasförmigen Phase entfernt werden soll.The application is also possible for other hydrogen sulphide-containing process stages of biological, chemical and physical processes, where hydrogen sulphide is to be removed from the liquid phase and thus also from the gaseous phase.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß in Faulräumen bei Abwesenheit von Sauerstoff Schwefelwasserstoff (H2S) gebildet wird, der für höhere Organismen sehr giftig ist und darüber hinaus eine starke Geruchsbelästigung für die Umwelt darstellt.It is known that in septic tanks in the absence of oxygen hydrogen sulfide (H 2 S) is formed, which is very toxic to higher organisms and also represents a strong odor nuisance to the environment.
Außerdem verursacht die Biogasverwertung ohne vorherige H2S-Entfernung Korrosionsprobleme.In addition, the biogas utilization without prior H 2 S removal causes corrosion problems.
Deshalb versucht man in der Praxis H2S zu eliminieren. So sind bereits zahlreiche Verfahren bekannt, die Lösungswege zur Schwefelwasserstoffentfernung aus Gasen aufzeigen, Das geschieht zum Teil durch Gaswaschungen mittels alkalischer (z.B. DE-OS 3248 585) oder wäßriger LösungenTherefore, one tries to eliminate H 2 S in practice. Thus, numerous processes are already known which show solutions for removing hydrogen sulfide from gases. This is done in part by gas washing by means of alkaline (eg DE-OS 3248 585) or aqueous solutions
(DE-OS 3216 160), rait Kali- oder Natronlauge (OE-OS 3204 907).(DE-OS 3216 160), rait potash or sodium hydroxide (OE-OS 3204 907).
Die DE-OS 3131 257 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung von H2S aus Gasen, wobei die Gase über eine Absorptionsmasse auf einen mit Metalloxiden beladenen Träger geleitet werden, die mit Schwefelwasserstoff reagieren und eine Metall-Schwefelverbindung eingehen.DE-OS 3131 257 describes a process for the removal of H 2 S from gases, wherein the gases are passed via an absorption mass on a loaded with metal oxides carrier, which react with hydrogen sulfide and form a metal-sulfur compound.
Diese Formen der Gasreinigung sind aber recht aufwendig, weil diese ohne zusätzliche Apparaturen und Verfahrensschritte nicht auskommen. Aus diesem Grunde versucht man auch, den Schwefelwasserstoff nicht erst in der Gasphase zu eliminieren, sondern bereits am Entstehungsort, beispielsweise im zu behandelnden Abwasserschlamm. In DE-OS 2648 892 ist ein biologischer Aktivator für Klärgruben beschrieben.These forms of gas purification are quite expensive, because they do not get along without additional equipment and process steps. For this reason, it is also attempted to eliminate the hydrogen sulfide not only in the gas phase, but already at the place of origin, for example, in the sewage sludge to be treated. In DE-OS 2648 892 a biological activator for septic tanks is described.
Dieser beschriebene Aktivator besteht aus einem nichtätzenden, nichttoxischen Produkt, welches neben vielen anderen Bestandteilen eine Eisenkomponente in Form von Eisenoxid (Fe2O4) mit einem Gehalt von 1 bis 4 % enthält.This described activator consists of a non-etching, non-toxic product which contains, among many other constituents, an iron component in the form of iron oxide (Fe 2 O 4 ) with a content of 1 to 4 % .
Der Aktivator wird in den Klärgrubeninhalt eingebracht und spaltet sich in eine zu ca. 75 % flockende, absetzende Komponente sowie zu ca. 25 % in eine kolloidale Komponente. Die kolloidale Komponente adsorbiert den Schwefelwasserstoff, während die ausflockende Komponente zum Boden der Klärgrube hin die schwimmenden Bestandteile entfernt, d.h. ein Absetzen ermöglicht.The activator is introduced into the septic tank contents and splits into an approximately 75% flocculent, settling component and about 25% into a colloidal component. The colloidal component adsorbs the hydrogen sulfide while the flocculent component to the bottom of the septic tank removes the floating constituents, i. a settling allows.
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß an den mit zu Boden gesunkenen Eisenpartikeln nur eine geringe flächige Reaktionszone, d.h. die Zone zur Bindung des Schwefelwasserstoffs, existiert, während der Hauptteil des Schwefelwasserstoffes im Klärraum ungehindert, ungebunden mit dem sich bildenden Biogas aufsteigt.The disadvantage of this solution is that only a small area reaction zone, that is, at the iron particles sunk to the ground. the zone for binding the hydrogen sulfide exists, while the main part of the hydrogen sulfide in the clearing room unhindered, unbound rises with the forming biogas.
Daraus ergibt sich, daß mit dieser Lösung nicht der gesamte Gehalt an Schwefelwasserstoff gebunden werden kann, oder nur, wenn mit hohem energetischen Rühraufwand die Eisenpartikel im gesamten Raum in Schwebe gehalten werden.It follows that with this solution, not the entire content of hydrogen sulfide can be bound, or only when with high energy Rühraufwand the iron particles in the entire space are held in suspense.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es ist Ziel der Erfindung, die anaerobe Behandlung von Schlämmen mit geringem verfahrenstechnischen und Energieaufwand so durchzuführen, daß das dabei produzierte Biogas nur noch geringe Restanteile Schwefelwasserstoff enthält bzw. schwefelwasserstofffrei ist.It is an object of the invention to carry out the anaerobic treatment of sludges with low procedural and energy expenditure so that the biogas produced thereby contains only small residual amounts of hydrogen sulfide or is hydrogen sulfide-free.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln mit dem es möglich ist, die anaerobe Behandlung von Schlämmen bei minimiertem Energieaufwand so durchzuführen, daß eine große Reaktionsoberfläche im gesamten Reaktionsraum hinsichtlich der Bindung von Schwefelwasserstoff im zu behandelnden Schlamm entsteht.The invention has for its object to develop a method with which it is possible to carry out the anaerobic treatment of sludges with minimized energy consumption so that a large reaction surface in the entire reaction space with respect to the binding of hydrogen sulfide in the sludge to be treated.
Merkmale der ErfindungFeatures of the invention
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem vorzugsweise Eisenhydroxid in einer Konzentration des Eisens von 6 bis 30 % und einer Korngröße von 0,1 bis 100 pm in suspendierter Form dem zu behandelnden Abwasser zugegeben und mit diesem vermischt wird.The object is achieved according to the invention by adding preferably iron hydroxide in a concentration of iron of 6 to 30% and a particle size of 0.1 to 100 pm in suspended form to the wastewater to be treated and mixed with it.
Es wurde gefunden, daß insbesondere Eisenhydroxid gegenüber beispielsweise Eisenoxid, Eisenchlorid, Eisensulfat besondere Flockungseigenschaften auf die mikrobiologischen Zellen besitzt. Diese können durch bestimmte, in den Schlämmen enthaltene Spuren anderer Salze unterstützt werden.It has been found that, in particular, iron hydroxide has particular flocculation properties on the microbiological cells compared with, for example, iron oxide, iron chloride, iron sulfate. These can be assisted by certain traces of other salts contained in the sludges.
Durch die Flockung kann die Schwefelwasserstoffbindung intensiviert werden. Das geschieht durch die erfindungsgemäße Dosierung des Eisenhydroxides zum behandelnden Abwasserschlamm.By flocculation, the hydrogen sulfide bond can be intensified. This is done by the inventive dosage of iron hydroxide to be treated sewage sludge.
Dabei kann die Dosierung in die saure Reaktionsphase oder auch in die nachfolgende Phase der Methangärung erfolgen, je nachdem also, wo die Schwefelwasserstoffbindung erfolgenThe dosage can be carried out in the acidic reaction phase or in the subsequent phase of the methane fermentation, depending on where the hydrogen sulfide bond takes place
soll. In konventionellen Mischfaulungsreaktoren kann die. Dosierung auch in die Mischphase erfolgen. Nach entsprechender Dosierung bilden sich im Reaktionsraum im gesamten Inhalt Biomasseflocken, in deren Zellen Eisenpartikel und entstehende Mikrogasbläschen schwebfähige Agglomerate bilden.should. In conventional Mischfaulungsreaktoren the. Dosing also take place in the mixed phase. After appropriate dosing, biomass flakes are formed in the reaction chamber in the entire contents, in the cells of which iron particles and resulting microbubbles form agglomerates capable of being suspended.
Diese sichern eine optimale Verteilung des Eisens im gesamten Reaktionsraum, so daß vielflächige Reaktionszonen entstehen, d.h. eine große Reaktionsoberfläche sichert die Bindung des Schwefelwasserstoffes.These ensure optimum distribution of the iron throughout the reaction space, so that polyhedral reaction zones arise, i. a large reaction surface ensures the binding of hydrogen sulfide.
Der Effekt besteht darin, daß eine aktive Schwefelwasserstoffbindung durch das Eisen sofort bei Abgabe der gelösten Gase aus den Biomassezellen an die umgebende Flüssigkeit erfolgt.The effect is that an active hydrogen sulfide bond by the iron takes place immediately upon release of the dissolved gases from the biomass cells to the surrounding liquid.
Das so gebildete Eisensulfid ist ungiftig und verbleibt im Schlamm. Zur Vermeidung von Restbestandteilen an Schwefelwasserstoff im gebildeten Biogas ist es zweckmäßig, dieses in der Gasphase noch über Kontaktmedien zu leiten. Dazu dienen beispielsweise Eisenspäne, die den Schwefelwasserstoff zu Eisensulfid binden.The iron sulfide thus formed is non-toxic and remains in the mud. To avoid residual constituents of hydrogen sulphide in the biogas formed, it is expedient to conduct it in the gas phase via contact media. Iron shavings, for example, which bind the hydrogen sulphide to iron sulphide serve this purpose.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in allen konventionellen Verfahren der Schlammverwertung einsetzbar. Der Vorteil der Erfindung besteht in ihrem geringen energetischen, apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand, der nötig ist, um Schwefelwasserstoff schnell und sicher zu eleminieren.The process according to the invention can be used in all conventional processes of sludge utilization. The advantage of the invention lies in its low energy, apparatus and process complexity, which is necessary to eliminate hydrogen sulfide quickly and safely.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei den Methoden der herkömmlichen Gasreinigung überlegen, da es ohne zusätzliche Apparaturen auskommt und auf der Verwertung kostengünstiger Abprodukte, die eine die Bindung des Schwefelwasserstoffes fördernde, flockende Wirkung besitzen, basiert.The process according to the invention is superior to the methods of conventional gas purification, since it requires no additional equipment and is based on the utilization of cost-effective by-products which have a flocking effect which promotes the binding of the hydrogen sulfide.
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispieles näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an example.
Versuchsreaktoren von je 2 m3 Reaktionsvolumen wird zur Faulung vorgesehene Gülle mit Feststoffkorizentrationen zwischen 4 und 8 % und BSB4-Gehalten zwischen 20 000 und 50 000 rag/l zugeführt.Test reactors of 2 m 3 each reaction volume is provided for digestion sludge with Feststoffkorizentrationen between 4 and 8% and BOD 4 contents between 20 000 and 50 000 rag / l supplied.
Zur Gülle wird einmal Eisensulfat/ einmal Eisenchlorid sowie einmal Eisenhydroxid dosiert, wobei jeweils die Dosierung in die Mischphase in suspendierter Form, d.h. als Schlamm erfolgt. Diese Eisenschlämme werden mittels Umpumpen mit dem Reaktorinhalt vermischt.To manure once iron sulfate / once iron chloride and once dosed iron hydroxide, wherein each of the dosage in the mixed phase in suspended form, i. as mud takes place. These iron sludge are mixed by pumping with the reactor contents.
Die Reaktoren wurden bei 35 0C und hydraulischen Verweilzeiten zwischen 3 und 10 Tagen gefahren.The reactors were run at 35 ° C. and hydraulic residence times of between 3 and 10 days.
Die Eisensulfat- sowie die Eisenchloriddosierung zeigt im Vergleich zur Eisenhydroxiddosierung bei gleichen Masseanteilen Eisen eine geringere Reinigungswirkung bzw. nur eine kurze Reinheitsphase des entstehenden Biogases. Zur Erzielung gleicher Reinigungsgüte muß die zwei- bis dreifache Schlammdosiermenge im Verhältnis zur Eisenhydroxidschlammdosierung aufgewendet werden/ was die Ökonomie der Eisenhydroxiddosierung unterstreicht. Infolge der positiven Flockungseigenschaften des Eisenhydroxidschlammes auf die mikrobiologischen Zellen wird eine großflächige Verteilung der Eisenpartikel im Reaktor und damit die fast vollständige Bindung des Schwefelwasserstoffes gesichert.The Eisensulfat- and the Eisenchloriddosierung shows in comparison to Eisenhydroxiddosierung with the same mass fractions iron a lower cleaning effect or only a short purity phase of the resulting biogas. To achieve the same cleaning quality, the two- to three-fold sludge dosage must be used in relation to the Eisenhydroxidschlammdosierung / which emphasizes the economics of Eisenhydroxiddosierung. Due to the positive flocculation properties of the Eisenhydroxidschlammes on the microbiological cells, a large-scale distribution of iron particles in the reactor and thus the almost complete binding of hydrogen sulfide is secured.
Der H,S-Gehalt des gebildeten Biogases kann von 2000 ppm (0,2 Vol.-%) auf kleiner 10 ppm gesenkt werden.The H, S content of the biogas formed can be reduced from 2,000 ppm (0.2% by volume) to less than 10 ppm.
Das so optimal gereinigte Biogas ist für die meisten technischen Einsatzfälle geeignetThe optimally purified biogas is suitable for most technical applications
Die Biogasausbeute liegt bei 1,5 bis 2 ra The biogas yield is 1.5 to 2 ra
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| DD226552A1 true DD226552A1 (en) | 1985-08-28 |
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Cited By (3)
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-
1984
- 1984-09-21 DD DD84267475A patent/DD226552A1/en not_active IP Right Cessation
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