DE10300082A1 - Einsatz eines Spurenelementemixes zur Steigerung der Faulgasausbeute und zur Reduzierung der organischen Trockenmasse bei anaeoben Abbauprozessen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet
• Die Spurenelementemischung kann in fester oder flüssiger Form allen anaeroben Abbauvorgängen insbesondere den Faultürmen in biologischen Kläranlagen zudosiert werden.
Stand der Technik
• Die Vielzahl der organischen Nährstoffe werden in drei Gruppen unterteilt:
  
• - Kohlenhydrate
• - Fette
• - Eiweiße
• Der Stoffwechsel der Mikroorganismen hat die Erhaltung und die Vermehrung der Zellsubstanz zum Ziel und zur Synthese der Zellbestandteile werden noch weitere lebenswichtige Substanzen wie Mineralsalze, Spurenelemente und Vitamine - bekannt unter dem Begriff Vitalstoffe - benötigt. Die Steuerung des Substratabbaus erfolgt durch Enzyme, die als Biokatalysatoren in kleinsten Mengen wirken, aus der Reaktion unverbraucht und unverändert hervorgehen und die Einstellung des Gleichgewichtes um 10 Größenordnungen beschleunigen. Enzyme sind reaktions- und substratspezifisch und die Reaktion zwischen ihm und den Substrat ist vergleichbar mit einem Schlüssel-Schloß-Prinzip. In der Regel sind die Stoffe biologisch abbaubar, für deren Umsatz die Mikroorganismen die erforderlichen Enzyme bilden können. Verschiedene Enzyme werden von der Zelle erst dann synthetisiert, wenn das abzubauende Substrat zugegen ist. Um die dann notwendige lag-Phase einzusparen oder einen hohen Substratüberschuss zu bewältigen, werden gern im Vorfeld Enzyme zugesetzt. Es ist auch bekannt, daß zur Stickstoffbindung im Boden Molybdän und Nickel erforderlich sind oder eine 50% Inhibierung der Methanbildung bei 13,5 mg/g oTs Cu, 27,5 mg/g oTs Cd und 65,0 mg/g oTs Zn eintritt. Wie bei den Enzymen besteht auch bei den Spurenelementen ein konzentrationsabhängiger Zusammenhang zwischen einer aktivierenden und inhibierenden Wirkung. Generell sind die Spurenelemente Nährstoffe, die in geringsten Konzentrationen zum normalen Ablauf der Lebensvorgänge unersetzlich sind, einen hohen Wirkungsgrad besitzen, bei Überdosierung in einen schädigenden Charakter umschlagen und im Gegensatz zu den Enzymen nicht selbstständig entstehen, sondern von außen zusätzlich dosiert werden müssen. Überdies haben sie die Aufgabe, neue wichtige Enzyme und Hormone aufzubauen, denn alle Spurenelemente sind in mehreren Enzymen anzutreffen.
• Erfindungsgemäß wurde gefunden, wenn 7 Spurenelemente als Sulfat, Chlorid, Acetat oder als komplexes Anion in den Konzentrationsbereich der Kationen von 0,8-100 µg/l, zugesetzt werden, daß die Faulgasausbeute bei Erhalt des Methananteiles um 20-40% ansteigt und dafür die organische Trockensubstanz um 7,5-20% reduziert wird. Der Mix ist besonders wirkungsvoll, wenn die Spurenelemente folgende Konzentrationen im Faulschlamm aufweisen:
  
• - 60 µg/l Kobalt vorzugsweise als Sulfat
• - 50 µg/l Molybdän vorzugsweise als Molybdat
• - 6 µg/l Nickel vorzugsweise als Sulfat
• - 0,8 µg/l Selen vorzugsweise als Selenat
• - 50 µg/l Chrom dreiwertig vorzugsweise als Chlorid
• - 50 µg/l Mangan vorzugsweise als Sulfat
• - 100 µg/l Blei vorzugsweise als Acetat
• Die Umrechnung erfolgt stöchiometrisch unter Beachtung des Kristallwassers. Um die Bioverfügbarkeit in der Lösung zu erhalten, muß das Bleisalz mit etwas Essigsäure stabilisiert werden und gesondert von den anderen Spurenelementen dosiert werden. Da nur geringste Konzentrationen erforderlich sind, kann von der hohen Löslichkeit der Spurenelemente ausgehend eine Mixture in den Handel gebracht werden, die 1 Liter/ 1000 m³ Faulbehälterinhalt erforderlich macht.
• Statt der flüssigen Form kann auch die feste Form eingesetzt werden. Als Matrix eignen sich Holzspäne, Strohhäcksel, Maismehl, Bentonite oder Tonmineralien, die als Glührückstand in eine Kläranlage eingeschwemmt werden.
Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiel 1
• In einer Laboranlage, die die anaeroben Prozesse in einem Faulturm gut nachstellen kann, wurde die Faulgasausbeute mit und ohne die Spurenelementelösung ermittelt. Sie enthielt:
  
  
  
• Bei einem gleichen Methangehalt von 68% steigerte der Spurenelementemix die Faulgasausbeute um 20,7% im Verlauf von 7 Tagen. Zum Einsatz kam der Faul- und der Mischschlamm einer Kläranlage im richtigen täglichen Dosierverhältnis. Gleichzeitig wurde die organische Trockenmasse um 9,6% reduziert.
Ausführungsbeispiel 2
• Mit der gleichen Spurenelementemischung wurde für eine andere Kläranlage eine 39,2%ige Faulgasteigerung nachgewiesen, wenn täglich 4% Primär- und 2% Belebtschlamm zugeführt werden. Der Methangehalt blieb unverändert bei 67%. In der Regel waren die Spurenelemente wirkungsvoller als die Enzyme.

Claims (3)

1. Spurenelementemischung in flüssiger oder fester Form zur Steigerung der Faulgasausbeute und zur Reduzierung der organischen Schlammtrockenmasse, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mischung folgende Elemente als lösliche bioverfügbare Salze in folgenden Konzentrationsverhältnissen enthält:
Cobalt 10-100 µg/l Molybdän 10-80 µg/l Nickel 1-10 µg/l Selen 0,1-5 µg/l Chrom 10-100 µg/l Mangan 10-100 µg/l Blei 20-250 µg/l

2. Spurenelementemischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einer einmaligen Dosierung entsprechend der Schlammentnahme und damit ihren Verlusten laufend ergänzt werden muß.

3. Spurenelementemischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleisalze aus Stabilitätsgründen getrennt dosiert werden müssen.