DD244742A1 - METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING METHANE-ENHANCED BIOGAS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von methanangereichertem Biogas. Aufgabe der Erfindung ist es, methanangereichertes Biogas durch Senkung des im Biogas enthaltenen Kohlendioxidanteiles auf biochemischem Wege zu gewinnen. Dazu wird in eine Reaktionskolonne in einer ersten Stufe anaerob behandeltes Substrat geleitet in welcher eine Mischbiozoenose bestehend aus Algen und nitrifizierenden Bakterien bei einer Prozesstemperatur von 20C bis 40C angesiedelt werden. Durch dieses gebildete Kulturmedium wird Biogas aus der ersten Stufe geleitet und dadurch gereinigt. Alternativ koennen zusaetzlich Schwefelwasserstoffreduzierende Bakterien zugegeben werden, die aus dem gewonnenen Biogas noch Schwefelwasserstoff entfernen. Fig. 1The invention relates to a method and a device for obtaining methane-enriched biogas. The object of the invention is to obtain methane-enriched biogas by reducing the amount of carbon dioxide contained in the biogas by biochemical means. For this purpose, anaerobically treated substrate is passed into a reaction column in which a Mischbiozoenose consisting of algae and nitrifying bacteria are settled at a process temperature of 20C to 40C. Through this culture medium formed biogas is passed from the first stage and thereby purified. Alternatively, additional hydrogen sulfide-reducing bacteria can be added, which still remove hydrogen sulfide from the biogas obtained. Fig. 1
Description
Die Erfindung wird überall dort angewandt, wo organisch belastete Abwässer der Industrie oder Gülle aus Anlagen der Landwirtschaft oder Kommunalwirtschaft anaerob behandelt werden und dabei Biogas entsteht.The invention is applied wherever organic polluted wastewater of industry or manure from agricultural or municipal utilities are treated anaerobically, thereby producing biogas.
Im Rahmen der anaeroben Aufarbeitung von Abwässern und Gülle entsteht unter Sauerstoffausschluß mit Hilfe von Methanfermentationsbakterien Biogas, welches Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und andere Gasanteile enthält.As part of the anaerobic treatment of wastewater and liquid manure produced under exclusion of oxygen using methane fermentation bacteria biogas containing methane, carbon dioxide, hydrogen, hydrogen sulfide and other gas components.
Wegen des hohen nicht brennbaren Kohlendioxidanteiles, welcher meist ca. 40% beträgt wird der Heizwert des Biogases gemindert. Außerdem wird seine Zündgeschwindigkeit und Zündtemperatur negativ beeinflußt.Because of the high non-combustible carbon dioxide content, which is usually about 40%, the calorific value of the biogas is reduced. In addition, its ignition speed and ignition temperature is adversely affected.
Deshalb ist man zu der Erkenntnis gelangt, den hohen Kohlendioxidgehalt zu verringern.Therefore, it has come to the knowledge to reduce the high carbon dioxide content.
Die DE-OS 3243103 beschreibt ein solches Verfahren.DE-OS 3243103 describes such a method.
Hier werden in einer ersten Behandlungsphase der Biomasse solche Bakterienstämme zugesetzt, die aus dem Reaktionsgut Biogas mit einem hohen CO2-Gehalt erzeugen. Dieser Behandlungsphase folgt eine zweite, in der Methanbakterienstämme eingesetzt werden, welche aus dem CO2 mit Wasserstoff Methan erzeugen. Dies geschieht bei einer Reaktionstemperatur von 400C. Dazu wird in der ersten Phase gewonnenes stark CO2-haltiges Biogas als Nahrung angeboten, aus der diese Bakterien weiteres Methan bilden.Here are added in a first treatment phase of the biomass such bacterial strains that produce biogas from the reaction with a high CO 2 content. This treatment phase is followed by a second one in which methane bacteria strains are used which produce methane from the CO2 with hydrogen. This occurs at a reaction temperature of 40 ° C. For this purpose, CO 2 -containing biogas obtained in the first phase is offered as food, from which these bacteria form further methane.
In der ersten Behandlungsphase wird eine Reaktionstemperatur von ca. 350C gehalten. Weitere Nachbehandlungsphasen sind vorgesehen, um immer noch vorhandene CO2-Restgehalte durch die Methanbakterienstämme zu reduzieren.In the first treatment phase, a reaction temperature of about 35 0 C is maintained. Further post-treatment phases are planned in order to reduce residual CO 2 residual levels through the methane bacterial strains.
Diese Nachbehandlungsphasen werden bei vorzugsweise 65°C-70°C, also thermophil, gefahren. Jede Phase, d. h. Jeder Reaktionsraum weist einen Wärmetauscher auf. Die Nachbehandlungsphasen, bis auf die letzte, können auch in einem einzigen liegenden Behälter wo mehrere Reaktionsräume nebeneinander angeordnet sind, sich befinden. Um nun den CO2-Anteil auf ein Minimum herabzusetzen, sind zum einen mehrere Nachbehandlungsphasen unter thermophilen Bedingungen notwendig, was einen großen Nachteil in energetischer und verfahrenstechnischer Hinsicht in sich birgt. In jeder Phase entsteht wieder CO2, das sogar alternativ aus anderen Quellen zugeführt wird, um dieses einer Reduzierung in CH4 zugängig zu machen.These post-treatment phases are preferably at 65 ° C-70 ° C, ie thermophilic, driven. Each phase, ie Each reaction chamber has a heat exchanger. The aftertreatment phases, except for the last one, can also be in a single horizontal container where several reaction chambers are arranged side by side. In order to minimize the amount of CO 2 to a minimum, on the one hand several post-treatment phases under thermophilic conditions are necessary, which involves a great disadvantage in terms of energy and process engineering in itself. In each phase, CO 2 is again produced, which is alternatively supplied from other sources, in order to make it accessible to a reduction in CH 4 .
Dieser verfahrenstechnische Prozeß ist schwer beherrschbar.This procedural process is difficult to control.
Eine Möglichkeit der anaeroben Aufarbeitung bei gleichzeitiger Reduzierung des CO2-Anteiles, d. h. im selben Milieu der anaeroben Aufarbeitung, beschreibt DE-OS 3309356.One way of anaerobic workup while reducing the CO 2 content, ie in the same environment of anaerobic workup, DE-OS 3309356.
In einem liegenden Reaktor durchläuft das zu behandelnde Substrat unterschiedliche Temperaturbereiche in einer bestimmten Geschwindigkeit, in Richtung steigender Temperatur. Die Durchlaufzeit ist abhängig von der Querschnittsfläche zur Reaktorlänge.In a horizontal reactor, the substrate to be treated passes through different temperature ranges at a certain speed, in the direction of increasing temperature. The throughput time depends on the cross-sectional area to the reactor length.
Aus dem Substrat ausgetretenes Gas kann abgeschöpft und diesem Substrat erneut zugeführt werden. Über Wärmetauscher wird dem Reaktor von außen Wärme zugeführt. Die Temperaturzonen im Reaktor sind untereinander abgegrenzt, so daß die Eingabestelle für das Reaktionsgut im niedrigeren Temperaturbereich liegt und das Reaktionsgut, also das Substrat in die Zonen höherer Temperaturen fließt und dem Wärmefluß der in Gegenrichtung stattfindet, entgegenwirkt. Ein Rührwerk soll vermindern, daß sich Biomasse am Boden absetzt oder sich eine Schwimmdecke bildet.Gas leaked from the substrate can be skimmed off and returned to this substrate. Heat exchangers are used to supply heat to the reactor from the outside. The temperature zones in the reactor are delimited from each other, so that the input point for the reaction mixture is in the lower temperature range and the reaction material, ie the substrate flows into the zones of higher temperatures and the heat flow takes place in the opposite direction counteracts. An agitator should reduce the possibility of biomass settling to the bottom or forming a floating cover.
Durch die sich bildende Geschwindigkeitsdifferenz der Wärmeübergangsgeschwindigkeit gegenüber der Durchflußgeschwindigkeitsollen die Lebensbedingungen bestimmter Methanbakterienstämme allmählich auf- und abgebaut werden. Die Methanbakterienstämme sind in der Lage aus Fettsäuren usw. Methan und CO2ZU erzeugen. Danach synthetisieren sie aus Wasserstoff und CO2 Methan. Aber auch hier sind immer noch CO2-Gehalte gegeben, so daß keine Reinkultur erhältlichDue to the differential velocity of the heat transfer rate versus the flow rate, the living conditions of certain strains of methane bacteria should be gradually increased and decreased. The methane bacteria strains are able to produce methane and CO 2 ZU from fatty acids, etc. They then synthesize methane from hydrogen and CO 2 . But here, too, are still given CO 2 content, so that no pure culture available
Auch dieser Prozeß verläuft thermophil, welcher ebenso energetisch und verfahrenstechnisch häufig instabil und kompliziert verläuft.Also, this process is thermophilic, which is equally energy and procedural often unstable and complicated.
Ziel der Erfindung ist es, mit geringer Wärmeenergie sowie geringem Verfahrens- und apparatetechnischen Aufwand eine wirksame Methananreicherung des Biogases mit hohem Heizwert zu erreichen.The aim of the invention is to achieve effective methane enrichment of the biogas with high calorific value with low heat energy and low process and apparatus technical effort.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglichen Biogas mit einem erhöhten Methananteil durch Senkung des im Biogas enthaltenen Kohlendioxidanteiles auf biochemischem Wege zu gewinnen.The invention has for its object to develop a method and a device that allow biogas with an increased methane content by reducing the amount of carbon dioxide contained in the biogas to win biochemically.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem in anaerob in einer ersten Stufe aufgearbeitetem Substrat eine Kombination von Algen und Bakterien angesiedelt werden. Durch dieses gebildete Kulturmedium wird das kohlendioxidhaltige Biogas geleitet, welches ebenfalls aus der anaeroben, ersten Stufe stammt.According to the invention, the object is achieved by locating a combination of algae and bacteria in anaerobically processed substrate in a first stage. Through this culture medium formed the carbon dioxide-containing biogas is passed, which also comes from the anaerobic, first stage.
Die Kombination von Algen und Bakterien besteht erfindungsgemäß aus einer adaptierten Mischbiozönose, also einer Organismengesellschaft von photo- und/oder chemoautotrophen Algen sowie sessilen und/oder suspendierbaren nitrifizierenden Bakterien, d. h. Nitrifikanten. Diese sind aus Oberflächengewässern als Impfkultur gewinnbar. Die Algenkörper dienen den sessilen Nitrifikanten als Anwuchsfläche. Deren Umsatzleistung ist höher als die der frei suspendierten. Alternativ können aber auch photo- und chemoautotrophe schwefelwasserstoffreduzierende Bakterien zusätzlich kultiviert werden, um den H2S-Gehalt des Biogases gleichzeitig zu senken. Der Substrat-Ablauf aus dem Biogasreaktor enthält ausreichend Nährstoffe und Salze um als Substrat für die Mikroorganismen zu dienen. Ist er dennoch zu sehr an einzelnen Nährstoffkomponenten verarmt, können diese dem Kulturmedium der Algen-/Bakterienpopulation gesondert zugesetzt werden. Durch diese zweite Stufe wird bekanntermaßen das kohlendioxidhaltige Biogas geleitet.According to the invention, the combination of algae and bacteria consists of an adapted mixed biocoenosis, ie an organism society of photo- and / or chemoautotrophic algae as well as sessile and / or suspendable nitrifying bacteria, ie nitrifying bacteria. These can be obtained from surface waters as a seed culture. The algae bodies serve the sessile Nitrifikanten as fouling surface. Their turnover is higher than that of the freely suspended. Alternatively, however, photochemical and chemoautotrophic hydrogen sulphide-reducing bacteria can additionally be cultivated in order to simultaneously reduce the H 2 S content of the biogas. The substrate effluent from the biogas reactor contains sufficient nutrients and salts to serve as a substrate for the microorganisms. If it is nevertheless depleted of individual nutrient components, they can be added separately to the culture medium of the algal / bacterial population. As is known, the carbon dioxide-containing biogas is passed through this second stage.
Durch Stoffübergang in der flüssigen Phase wird CO2 gelöst und durch die Algen-/Bakterien-Kultur als Kohienstoffquelfe genutzt. Gleichzeitig wird der durch die Algen freigesetzte Sauerstoff von den Nitrifikanten zur Ammoniumoxidation genutzt sowie auch von den aerob reagierenden chemoautotrophen H2S-reduzierenden Bakterien zur H2S-Umsetzung in Sulfate aufgenommen.By mass transfer in the liquid phase, CO 2 is dissolved and used by the algae / bacteria culture as Kohienstoffquelfe. At the same time, the oxygen released by the algae is used by the nitrifying agents for the oxidation of ammonium and is also taken up by the aerobically reacting chemoautotrophic H 2 S-reducing bacteria for H 2 S conversion into sulfates.
Zusätzlich bilden die anaerob reagierenden photoautotrophen schwefelreduzierenden Bakterien aus H2S elementaren Schwefel.In addition, the anaerobically reacting photoautotrophic sulfur-reducing bacteria form H 2 S elemental sulfur.
Der durch die CO2-Umsetzung freiwerdende Sauerstoff ist die limitierende Größe für die Nitratbildung bzw. Aus Nitritbildung aus den Ammoniumverbindungen, welche im Substrat vorhanden sind.The released by the CO 2 conversion oxygen is the limiting factor for nitrate formation or nitrite formation from the ammonium compounds, which are present in the substrate.
Damit ist eine CH4-Anreicherung des Biogases erfolgt. Die Prozeßtemperatur beträgt dabei nur zwischen 20°C und 4O0C. Dieser Temperaturbereich ist energetisch besonders vorteilhaft, weil er^chon durch die Temperatur des Faulwasserzulaufes aufrechterhalten werden kann.This is a CH 4 Enrichment of biogas has occurred. The process temperature is only between 20 ° C and 4O 0 C. This temperature range is energetically particularly advantageous because it can be maintained by the temperature of the faucet inlet.
Selbstverständlich ist die Temperatur während der Wintermonate auch über Warmwasser- oder Dampfzuspeisung möglich. Der angegebene Temperaturbereich garantiert ausreichend gute Lebensbedingungen für die Mikroorganismenkultur.Of course, the temperature during the winter months via hot water or steam supply is possible. The specified temperature range guarantees sufficiently good living conditions for the microorganism culture.
Das Verfahren läßt sich zweckmäßig ausgestalten, wenn der gebildete Algen-/Bakterienbiomasseüberschuß durch dessen Rückführung in die erste Stufe, dem anaeroben Prozeß, als organische Masse, wieder angereichert wird. Damit kann eine erhöhte Umsatzleistung beim anaeroben Prozeß gesichert werden.The process can be suitably designed if the formed algae / bacterial biomass excess is enriched by its return to the first stage, the anaerobic process, as organic matter. Thus, an increased sales performance can be secured in the anaerobic process.
Der Biomasseüberschuß ist aber auch verfütterbar.The biomass surplus is also fertile.
Soll eine Nitratentlastung erfolgen, oder Biomasse in den anaeroben Prozeß zurückgeführt werden, so kann in einer dritten Stufe eine Denitrifikation vorgenommen werden.If a nitrate discharge to take place, or biomass are returned to the anaerobic process, it can be made in a third stage, a denitrification.
Die Denitrifikation kann entweder im Anschluß an die zweite Stufe oder bei vorgesehener Nutzung des Dünnablaufes der ersten Stufe für die zweite Stufe, vor dieser erfolgen. Das Lebensmilieu der Algen, Nitrifikanten und schwefelreduzierenden Bakterien ist gut aufeinander abstimmbar.The denitrification may be carried out either before the second stage or when using the first stage thinning cycle for the second stage, before that. The life environment of the algae, nitrifying bacteria and sulfur-reducing bacteria is well tuned to each other.
Die Algen benötigen 5 bis 15 Tage Verweilzeit, während die Nitrifikanten mindestens 4 Tage benötigen, um die erforderliche Umsatzleistung zu erbringen.The algae require 5 to 15 days of residence, while the nitrifying bacteria take at least 4 days to provide the required turnover.
Das Verfahren kann außerdem vorteilhaft betrieben werden, wenn das in der ersten Stufe gewonnene Biogas unter Druck in die zweite Stufe eingedüst wird. Damit erhöht sich der Partialdruck des gelösten Kohlendioxidanteiles. CO2 hat eine ca. 100 χ höhere Wasserlöslichkeit als CH4. Damit ist der CH4-Verlust über dem gelösten Anteil im ablaufenden Prozeßwasser gering.The method can also be operated advantageously if the biogas obtained in the first stage is injected under pressure into the second stage. This increases the partial pressure of the dissolved carbon dioxide content. CO 2 has about 100 χ higher water solubility than CH 4 . Thus, the CH 4 loss is low over the dissolved fraction in the running process water.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung, welche wie folgt gestaltet ist.To carry out the method according to the invention is a device which is designed as follows.
Ein Biogasreaktor steht mit einer vertikalen Reaktionskolonne über eine Substratzuleitung sowie über eine Biogaszuleitung in Verbindung. Die Reaktionskolonne, die auch als Gaswaschkolonne bezeichnet sein kann, weist einen Gasdom mit Biogasabzug auf, welcher räumlich von einem am Kopf der Kolonne befindlichen Flüssigkeitsablauf und mit diesem verbundenen Mikrosieb getrennt ist. Durch dieses Mikrosieb wird Biomasse aufgefangen und im Prozeß gehalten oder in den Biogasreaktor rückgeführt.A biogas reactor communicates with a vertical reaction column via a substrate feed line and via a biogas feed line. The reaction column, which may also be referred to as a gas scrubbing column, has a gas dome with a biogas outlet, which is spatially separated from a liquid outlet located at the top of the column and a micro-sieve connected thereto. Biomass is collected by this microsieve and kept in the process or returned to the biogas reactor.
Die Biogaszuleitung befindet sich vorzugsweise am Boden der Reaktionskolonne. Damit ist es möglich mit Hilfe des aufsteigenden eingedüsten Biogases den bekannten Mammutpumpeffekt zu erzielen und damit den Kreislaufstrom der Flüssigphase zu gewährleisten.The biogas feed is preferably at the bottom of the reaction column. This makes it possible to achieve the well-known mammoth pumping effect with the help of the ascending injected biogas and thus to ensure the circulation flow of the liquid phase.
Der Füllstand der Kolonne wird vorzugsweise mit Niveauüberlauf gehalten, so daß die Biomasse aufgefangen werden kann. Um bei Einsatz von nur photoautotrophen Organismen die erforderliche Lichtleistung zu gewährleisten, können mehrere Reaktionskolonnen, die parallel oder in Reihe geschaltet sind, angeordnet sein. Das Kulturmedium liegt bei großen Mengen dann weniger dicht, wodurch die photoautotrophen Organismen besser mit Licht versorgt werden können.The level of the column is preferably maintained at level overflow, so that the biomass can be collected. To ensure the required light output when using only photoautotrophic organisms, several reaction columns, which are connected in parallel or in series, can be arranged. The culture medium is then less dense with large quantities, whereby the photoautotrophic organisms can be better supplied with light.
Sind neben den chemoautotrophen Organismen auch, photoautotrophe oder nur diese angesiedelt, ist es zweckmäßig die Substratzuleitung bzw. der Faulwasserablauf sowie die Reaktionskolonne aus lichtdurchlässigem Material zu fertigen.If, in addition to the chemoautotrophic organisms, photoautotrophic or only these are settled, it is expedient to produce the substrate feed or the digester water effluent as well as the reaction column from light-permeable material.
Gegebenenfalls kann eine künstliche Beleuchtung angebracht sein.Optionally, an artificial lighting may be appropriate.
Ist eine Nitratentlastung gewünscht, kann ein Denitrifikationsbehälter vor die Reaktionskolonne oder dieser, nachgeschaltetIf a nitrate discharge is desired, a Denitrifikationsbehälter before the reaction column or, downstream
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein nur geringer apparativer und verfahrenstechnischer Aufwand nötig ist, um eine wirksame Methananreicherung im gewonnenen Biogas zu gewährleisten.The particular advantage of the invention is that only a small apparatus and process engineering effort is necessary to ensure an effective methane enrichment in the recovered biogas.
Es braucht kein zusätzliches Kohlendioxid bereitgestellt werden um dieses wiederum in CH4 umzusetzen.There is no need to provide additional carbon dioxide to convert this into CH 4 .
Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren bei niedrigeren Temperaturen als bei den bekannten Verfahren gefahren werden.In addition, the inventive method can be run at lower temperatures than in the known methods.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.
Fig. 1 zeigt den Verfahrensablauf in schematischer DarstellungFig. 1 shows the procedure in a schematic representation
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Verfahrensablauf mit veränderter Reihenfolge der VerfahrensstufenFig. 2 shows a schematic representation of the procedure with a changed order of the process steps
In einem Biogasreaktor 1 wird faulfähiges Substrat, wie Gülle oder organisch belastetes Abwasser anaerob behandelt. Dabei werden ca. 1 000 m3 N/d Biogas gebildet in der Zusammensetzung 65Vol.-% Methan, 33 Vol.% Kohlendioxid, 0,3 Vol.-% Schwefelwasserstoff, 1,7VoI.-% sonstige Gasanteile. Das durch Leitung 2 ablaufende gefaulte Substrat enthält noch 3500mg/l Ammoniumstickstoff.In a biogas reactor 1 faulfähiges substrate, such as manure or organically polluted wastewater is treated anaerobically. About 1 000 m 3 N / d biogas are formed in the composition 65% by volume of methane, 33% by volume of carbon dioxide, 0.3% by volume of hydrogen sulphide, 1.7% by volume of other gas components. The run through line 2 rotted substrate still contains 3500mg / l ammonium nitrogen.
Das im Biogasbehälter 1 gewonnene kohlendioxidhaltige Biogas wird über Leitung 3 und über eine in Bodennähe einer nachgeschalteten Reaktionskolonne 4, einer sogenannten Gaswaschkolonne, befindlichen Gasverteilung 5 eingedüst. Die Reaktionskolonne 4 ist mit einem Gasdom 6 sowie einem oben befindlichen Biogasabzug 7 ausgestattet. Die Reaktionskolonne ist mit Substrat, bei einer Flüssigkeitsverweilzeit von ca. 2 Tagen gefüllt.The carbon dioxide-containing biogas obtained in the biogas tank 1 is injected via line 3 and via a gas distribution 5 located near the bottom of a downstream reaction column 4, a so-called gas scrubbing column. The reaction column 4 is equipped with a gas dome 6 and a top biogas flue 7. The reaction column is filled with substrate at a liquid residence time of about 2 days.
Aus Blasendurchmesser und Aufstiegszeit der eingedüsten Biogasblasen sowie der erforderlichen Kontaktzeit zum Kohlendioxidübergang in die Flüssigkeit von ca. 20s berechnet sich die Höhe der Reaktionskolonne 4 von ca. 6m.From bubble diameter and rise time of the injected biogas bubbles and the required contact time to the carbon dioxide transition into the liquid of about 20 s, the height of the reaction column 4 is calculated from about 6m.
Damit die Biomasseverweilzeit von größer 5 Tagen gewährleistet werden kann, wird diese von der hydraulischen Verweilzeit entkoppelt.To ensure the biomass residence time of more than 5 days, it is decoupled from the hydraulic residence time.
Die Rückhaltung von Biomasse erfolgt mittels der Anordnung eines Mikrosiebes 8 in Form eines Schwimmfiiters im Kopf der Reaktionskolonne. Der Füllstand der Kolonne wird dazu mittels Niveauüberlauf 9 gehalten.The retention of biomass by means of the arrangement of a micro sieve 8 in the form of a Schwimmfiiters in the head of the reaction column. The fill level of the column is held by level overflow 9.
Überschüssige Biomasse kann über Leitung 10 ausgeschleust und verfüttert oder in den Biogasreaktor 1 rückgeführt und als organische Masse umgesetzt werden.Excess biomass can be discharged and fed via line 10 or returned to the biogas reactor 1 and reacted as organic mass.
Da im vorliegenden Fall photoautotrophe Organismen mit kultiviert sind, besteht die Reaktionskolonne 4 sowie die Substratleitung 2 aus lichtdurchlässigem Material.Since photoautotrophic organisms are cultured in the present case, the reaction column 4 and the substrate line 2 consists of light-transmitting material.
Da eine Nitratentlastung des nitratangereicherten Prozeßwassers gewünscht wird, ist ein Denitrifikationsbehälter 11 der Reaktionskolonne 4 nachgeschaltet und steht über den Flüssigkeitsablauf 12 mit dieser in Verbindung.Since a nitrate discharge of nitrate-enriched process water is desired, a Denitrifikationsbehälter 11 of the reaction column 4 is connected downstream and is connected via the liquid outlet 12 with this in combination.
Als Fig.2 ist ersichtlich, daß der Denitrifikationsbehälter 11 der Reaktionskolonne 4 vorgeschaltet ist.As Fig.2 it can be seen that the Denitrifikationsbehälter 11 of the reaction column 4 is connected upstream.
Das aus dem Biogasreaktor 1 in die Reaktionskolonne 4 geleitete anaerob behandelte Substrat wird hier mit einer adaptierten Mischbiozönose von photo- und chemoautotrophen Algen, Nitrifikanten sowie schwefelwasserstoffreduzierenden Bakterien kultiviert. Die Algen sowie die Nitrifikanten nutzen das in derflüssigen Phase gelöste CO2. Dabei wird Sauerstoff freigesetzt, den die Nitrifikanten zur Ammoniumoxidation sowie von den aeroben Chemoautotrophen schwefelwasserstoffreduzierenden Bakterien zur Umsetzung des Schwefelwasserstoffs in Sulfate benötigen. Die gleichfalls zudosierten anaeroben photoautotrophen Schwefelbakterien bilden zusätzlich aus dem Schwefelwasserstoff elementaren Schwefel.The anaerobically treated substrate conducted from the biogas reactor 1 into the reaction column 4 is here cultivated with an adapted mixed biocoenosis of photo- and chemo-autotrophic algae, nitrifying bacteria and hydrogen sulphide-reducing bacteria. The algae and the nitrifying bacteria use the CO 2 dissolved in the liquid phase. It releases oxygen, which the nitrifying bacteria need for ammonium oxidation and the aerobic chemoautotrophs for the hydrogen sulphide-reducing bacteria to convert the hydrogen sulphide into sulphates. The likewise metered anaerobic photoautotrophic sulfur bacteria additionally form elemental sulfur from the hydrogen sulfide.
Der durch die Kohlendioxidumsetzung freiwerdende Sauerstoff ist die limitierende Größe für die Nitratbildung aus den Ammoniumverbindungen.The released by the carbon dioxide reaction oxygen is the limiting factor for nitrate formation from the ammonium compounds.
Die Betriebstemperatur in der Reaktionskolonne beträgt ca. 25°C-35°C. Sie wird durch die Temperatur des Zulaufes aus dem Biogasreaktor von 35°C-40°C aufrechterhalten. Durch die so vorgenommene biogene Methananreicherung und Schwefelwasserstoffentfernung werden 700m3 N/d Biogas mit 90Vol.-% Methan und weniger als 50ppm Schwefelwasserstoff für die Verwertung bereitgestellt.The operating temperature in the reaction column is about 25 ° C-35 ° C. It is maintained by the temperature of the feed from the biogas reactor of 35 ° C-40 ° C. The biogenic methane enrichment and removal of hydrogen sulphide carried out in this way provide 700 m 3 N / d biogas with 90% by volume methane and less than 50 ppm hydrogen sulphide for recovery.
Claims (11)
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Cited By (2)
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| CN103275868B (en) * | 2013-05-22 | 2015-01-07 | 北京工业大学 | Device and method for enriching denitrification-dependent anaerobic methane oxidation bacteria based on intermittent membrane bioreactor |
| DE102016014103A1 (en) | 2016-11-25 | 2018-05-30 | Rainer Gottschalk | Process for the recycling of industrial and agricultural biomass and biogenic waste |
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1985
- 1985-12-24 DD DD85285375A patent/DD244742A1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
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| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |