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Die Neuerung betrifft eine Anordnung zur Entschwefelung von Brenngas.
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Beim Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von Biogas ist in der Praxis häufig vorgesehen, mit dem erzeugten Biogas eine Brennkraftmaschine zu betreiben, beispielsweise in Form eines Blockheizkraftwerkes. Die Lebensdauer bzw. die Wartungsintervalle der Brennkraftmaschine werden durch den im Biogas enthaltenen Schwefel erheblich nachteilig beeinflusst.
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Aus der
DE 199 25 085 C1 ist ein Verfahren zum Reinigen von Gasen oder Gasgemischen bekannt, bei welchem das Gas an teils mit Mikroorganismen besiedelten Oberflächen und teils an nicht besiedelten Oberfläche entlang geführt wird, wobei dieses Verfahren zur Abluftreinigung vorgesehen ist und beispielsweise in Lackierbetrieben zur Anwendung kommen kann. Die Füllkörper der Kolonne sind dabei beispielsweise als flache Elemente ausgestaltet, deren eine Oberfläche besiedelt und deren andere Oberfläche nicht besiedelt ist. Diese plattenförmigen Füllkörper sind liegend bzw. leicht schräg geneigt in der Kolonne angeordnet und als permeable Membran ausgeführt, so dass bereits allein durch die Permeabilität das Abtrennen von Schadstoffen aus dem Gas ermöglicht wird.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung dahingehend zu verbessern, dass die Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus Gas mit einer möglichst hohen Gesamteffizienz ermöglicht wird.
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Dies Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Neuerung schlägt mit anderen Worten mehrere Maßnahmen vor:
Erstens werden streifenförmige Füllkörper verwendet, beispielsweise bänderförmige, dünne Kunststoffstreifen, so dass mit einer sehr hohen Packungsdichte innerhalb eines vorgegebenen Behältervolumens eine sehr große wirksame Oberfläche bereitgestellt werden kann, die von Mikroorganismen besiedelt werden kann und die eine höchst wirksame Entschwefelung des Gases ermöglicht. Die als Füllkörper verwendeten dünnen Kunststoffstreifen können mit Fasern verstärkt sein, so dass ihre Zugfestigkeit gegenüber dem reinen Kunststoffmaterial erhöht ist. Auch bei großen Längen der hängend angeordneten Füllkörper ist somit gewährleistet, dass die Füllkörper nicht durch ihr Eigengewicht sowie das an den Füllkörpern anhängende, im Laufe der Zeit zunehmende Materialgewicht von Mikroorganismen und dem Schwefel-Abbau-Produkt zu stark belastet werden und einreißen.
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Zweitens sind vorschlagsgemäß in der Kolonne – und damit auch auf den Füllkörpern – als Schwefelwasserstoff abbauende Mikroorganismen überwiegend sessile Mikroorganismen der Gattung Thiobacillus vorgesehen, welche nicht in Flüssigkeiten, sondern auf einen festen Untergrund gedeihen, nämlich auf den Füllkörpern, die in der Kolonne, und welche in besonders vorteilhafter Weise eine Umwandlung des Schwefelwasserstoffs in elementaren Schwefel bewirken, welcher problemlos weiterverarbeitet werden kann. Im Gegensatz dazu sind andere Schwefelwasserstoff umsetzende Mikroorganismen wie z. B. solche der Gattung Sulfolobus vorschlagsgemäß nicht bzw. in einem möglichst geringen Ausmaß in der Kolonne vorgesehen. Die Sulfolobus-Mikroorganismen sind nicht sessil und kommen insbesondere in Flüssigkeiten vor. Sie setzen Schwefelwasserstoff – beispielsweise den aus dem Gas aufgenommenen Schwefelwasserstoff – zu Sulfat um, nämlich zu Schwefelsäure.
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Diese zweite vorgeschlagene Maßnahme bedeutet, dass in der Kolonne die Lebensbedingungen so eingestellt sind, dass sie für Thiobacillus vorteilhaft und für Sulfolobus ungünstig sind, dass also möglichst wenig Flüssigkeit in der Kolonne vorgesehen ist. Die Füllkörper befinden sich daher im zu entschwefelnden Gasstrom und nicht etwa in einer Flüssigkeit. Ein so genannter Sumpf, also ein Flüssigkeitsvorrat, in der Kolonne ist möglichst gering bemessen und wird regelmäßig abgezogen, um die Entwicklung einer Sulfolobus-Poulation zu begrenzen oder gar zu verhindern. Er ist lediglich vorgesehen, um ein Trockenlaufen einer Pumpe zu vermeiden, die zum Abziehen der Schwefelwasserstoff-Abbau-Produkte und der Spülflüssigkeit aus der Kolonne vorgesehen ist. Durch das möglichst trockene Klima innerhalb der Kolonne und die somit geschaffenen Bedingungen, die überwiegend die Ansiedlung von Thiobacillus fördert und von Sulfolobus verhindert, wird eine hohe Gesamteffizienz der vorgeschlagenen Anordnung sichergestellt. „Möglichst trocken” wird das Klima innerhalb der Kolonne bezeichnet, weil auf den Füllkörpern ein zwar feuchtes, aber kein regelrecht nasses Klima wie in einer Flüssigkeit herrscht. Eine Umwandlung des im Rohgas enthaltenen Schwefelwasserstoffes mittels Sulfolobus zum unerwünschten Sulfat wird verhindert, da in der Kolonne nur ein feuchtes und kein nasses Klima herrscht. Überschüssige Berieselungsflüssigkeit rinnt von den streifenförmigen Füllkörpern ab und sammelt sich im Sumpf. Nur im Sumpf herrscht somit ein nasses Klima. Da das schwefelwasserstoffhaltige Gas ausschließlich oberhalb des Sumpfes in die Kolonne eingeleitet wird, wird es nicht durch die nasse Zone geleitet. Somit herrscht im gesamten System ein ungünstiges Klima für Sulfolobus und ein günstiges Klima für Thiobacillus.
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Die Füllkörper befinden sich, wie erwähnt, nicht in einem nassen Klima, also nicht in einer Flüssigkeit, die ständig umgewälzt werden könnte und die Schwefelwasserstoff-Abbau-Produkte von den Füllkörpern fortspülen könnte. Im laufenden Betrieb der Kolonne ist zunächst ein dünner Biorasen bzw. Biofilm auf der Oberfläche der Füllkörper vorgesehen, wobei mit zunehmenden Abbau von Schwefelwasserstoff aus dem durch die Kolonne hindurch geleiteten Gas dieser Film an Schichtdicke zunimmt und den aus dem Gas abgebauten Schwefelwasserstoff sowie die Mikroorganismen enthält. Um ein Verstopfen der Anlage zu vermeiden und eine möglichst große Austauschfläche zwischen dem Gas und den Mikroorganismen aufrechtzuerhalten, werden die Füllkörper regelmäßig abgereinigt, indem sie mittels einer Berieselungsanlage von oben berieselt werden.
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Um optimale Bedingungen für die sessilen Mikroorganismen zu gewährleisten und die Bedingungen für nicht-sessile, in Flüssigkeit lebende Mikroorganismen ungünstig zu gestalten, erfolgt die Abreinigung der Füllkörper durch Spülen, also mittels einer Spülflüssigkeit, nur intervallweise von Zeit zu Zeit. Die dazu eingesetzte Spülflüssigkeit kann gegebenenfalls nicht nur zum Spülen dienen, sondern auch zur Versorgung der Mikroorganismen und stellt daher in diesem Fall einerseits die für das Leben der Mikroorganismen erforderliche Flüssigkeit selbst sowie die erforderlichen Nährstoffe bereit. Diese Nähr- und Spülflüssigkeit rinnt zusammen mit den Schwefelwasserstoff-Abbau-Produkten, also beispielsweise dem elementaren Schwefel, nach unten und gelangt in den Bodenbereich der Kolonne, wo den bereits erwähnten Sumpf bildet, und von wo aus diese Masse in Abständen abgezogen wird.
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Bevorzugt erfolgt jedoch die Nährstoffversorgung der Mikroorganismen und das Spülen der Füllkörper mittels zweier unterschiedlicher Flüssigkeiten. Das Berieseln der Füllkörper mittels nährstoffhaltiger Flüssigkeit erfolgt intervallweise, beispielsweise alle 8 Stunden einmal. Die Füllkörper weisen eine leicht angerauhte Oberfläche auf, welche die Besiedlung mit Mikroorganismen begünstigt. Diese Oberflächenrauhigkeit kann als mikroskopische Rauhigkeit bezeichnet werden, während die bandförmigen Füllkörper makroskopisch vorzugsweise eine glatte Oberfläche aufweisen und beispielsweise nicht mit Noppen oder Vertiefungen profiliert sind. Daher ergibt sich, dass selbst beim Berieseln aufgrund der günstigen Ausgestaltung der Füllkörper, nämlich senkrecht hängend und mit makroskopisch glatter Oberfläche, bereits ein Abwaschen eines Teils der Mikroorganismen zu verzeichnen ist. Daher erfolgt die Berieselung stets nur selektiv über eine Düse bzw. eine Gruppe von insgesamt mehreren Düsen. Somit wird immer nur ein Teilbereich beeinflusst. Die Berieselung erfolgt mit Substrat aus der Biogasanlage, z. B. aus einem Fermenter oder einem Nachgärer bzw. Gärrestspeicher. Die Berieselung dient der Flüssigkeits- und Nährstoffversorgung der Mikroorganismen.
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Das Spülen der Füllkörper erfolgt ebenfalls selektiv nur über eine einzelne bzw. eine Gruppe von mehreren Düsen, jedoch seltener als die Berieselung, nämlich z. B. jede Woche einmal. Die Spülung erfolgt als Schwallspülung. Das Spülen kann ebenfalls mit Substrat aus der Biogasanlage erfolgen, oder mit Wasser. Die Spülung soll überschüssige Biologie und Schwefelablagerungen von den Füllkörpern abspülen, um ein Verstopfen der Zwischenräume zwischen den Füllkörpern zu vermeiden.
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Dabei ist als dritte vorschlagsgemäße Maßnahme vorgesehen, diese aus der Kolonne abgezogene Masse nicht im Kreislauf zu führen, also nicht erneut als Berieselungs- bzw. als Spülflüssigkeit zu verwenden. Die Abzugsleitung ist also von der Berieselungsanlage abgetrennt und steht nicht mit ihr in Verbindung, so dass die aus dem Sumpf abgezogene Masse nicht im Kreislauf wieder in die Kolonne geführt werden kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass unerwünschte Arten von Mikroorganismen, welche anders als die sessilen Thiobacillus-Mikroorganismen den Schwefelwasserstoff nicht in elementaren Schwefel umwandeln, sich nicht in unerwünschter Weise vermehren können. So kommen die erwähnten nicht-sessilen Mikroorganismen der Gattung Sulfolobus insbesondere in Flüssigkeiten vor. Dadurch, dass vorschlagsgemäß die Spülflüssigkeit nicht im Kreislauf geführt wird, wird an ein Anwachsen der Population von Sulfolobus vermieden, so dass dementsprechend auch die unerwünschten Nebenprodukte vermieden werden, welche durch diese nicht-sessilen Mikroorganismen erzeugt werden könnten. Statt dessen ist vorschlagsgemäß in der Kolonne nahezu ausschließlich ein Vorkommen von Thiobacillus-Mikroorganismen vorgesehen.
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Wirtschaftlich vorteilhaft werden die Wartungsintervalle bzw. die Lebensdauer einer Brennkraftmaschine, der das entschwefelte Brenngas als Brennstoff zugeführt wird, durch die Entschwefelung des Brenngases verlängert. Zudem werden durch die Verringerung der Schwefelanteile die Emissionswerte der Brennkraftmaschine verbessert und eine eventuelle Geruchsbelästigung aufgrund der Abgase der Brennkraftmaschine vermindert oder ganz vermieden.
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Um auch über jahreszeitlich bedingte Witterungsschwankungen hinweg möglichst gleichmäßige und optimale Arbeitsbedingungen für die Mikroorganismen sicherzustellen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das schwefelwasserstoffhaltige Gas, welches in die Kolonne hineingeführt wird, auf eine für die Mikroorganismen optimale Temperatur gebracht wird. So kann beispielsweise ein Kühlgerät bzw. ein Heizgerät bzw. eine kombinierter Kühl-/Heiz-Wäscher vorgesehen sein, der der Kolonne vorgeschaltet ist und der das in die Kolonne eingeleitete Gas auf die gewünschte Temperatur bringt. In praktischen Versuchen hat sich herausgestellt, dass beispielsweise ein Temperaturbereich von 30 bis 35°C für optimale Lebensbedingungen der Thiobacillus-Mikroorganismen förderlich ist.
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Das der Kolonne zugeführte Gas kann beispielsweise aus einer Biogasanlage stammen, also vom Fermenter, einem Nachgärer oder Gärrestspeicher der Biogasanlage abgezogen und in die Kolonne geführt werden. Die Integration der Entschwefelungs-Kolonne in eine Biogasanlage ist nämlich vorteilhaft: Häufig ist in der Praxis vorgesehen, mit dem erzeugten Biogas eine Brennkraftmaschine zu betreiben, beispielsweise in Form eines Blockheizkraftwerkes. Die Wartungsintervalle bzw. die Lebensdauer der Brennkraftmaschine werden durch die Entschwefelung des der Brennkraftmaschine zugeführten Brenngases verlängert, so dass durch die vorschlagsgemäß vorgesehene Entschwefelung des Biogases der Betrieb des BHKW wirtschaftlich vorteilhaft beeinflusst wird.
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Die Einbindung der vorschlagsgemäßen Entschwefelungskolonne in eine Biogasanlage ist auch in anderer Hinsicht vorteilhaft. Dabei wird davon ausgegangen, dass dem eigentlichen Fermenter der Biogasanlage ein Nachgärer nachgeschaltet ist, und dass das aus diesem Nachgärer stammende Gas als Rohgas in die Entschwefelungskolonne geleitet wird. Die aus der Entschwefelungskolonne abgezogene Masse, welche Spülflüssigkeit, Mikroorganismen und Schwefelwasserstoff-Abbau-Produkte enthält, kann in den Nachgärer der Biogasanlage geführt werden. Hierdurch werden wirtschaftlich vorteilhaft Abwasserkosten vermieden, die ansonsten beim Einleiten der Spülwassermengen entstehen würden. Zudem finden die sessilen Mikroorganismen, die aus der Entschwefelungskolonne in den Nachgärer gelangen, gute Lebensbedingungen auf der Schwimmschicht vor, die im Nachgärer vorhanden ist, und in der sich ohnehin natürlich vorkommende Mikroorganismen derselben Gattung Thiobacillus befinden. Die Anzahl dieser Mikroorganismen wird also erheblich erhöht, so dass im Nachgärer bereits eine wirksame Vor-Entschwefelung stattfinden kann, bevor das Gas aus dem Nachgärer als Rohgas in die Entschwefelungskolonne geleitet wird. Die Wirksamkeit der Entschwefelung wird durch diese Vor-Entschwefelung verbessert.
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In einer Ausgestaltung der Kolonne kann nicht nur eine Berieselungsanlage vorgesehen sein, die oberhalb der Füllkörper vorgesehen ist und die zum Spülen der Füllkörper bzw. zur Nährstoffversorgung der Mikroorganismen dient, sondern es kann zusätzlich eine Spüleinrichtung zwischen den Füllkörpern in der Kolonne vorgesehen sein. Diese zusätzliche Spüleinrichtung kann beispielsweise aufrecht ausgerichtete Spüllanzen aufweisen, die insgesamt eine Vielzahl von Spüldüsen aufweisen, so dass nahezu über die gesamte Höhe der Füllkörper eine effiziente Spülung und somit eine Abreinigung der Schwefel-Abbau-Produkte von den Oberflächen der Füllkörper ermöglicht wird.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass ausschließlich die Berieselungsanlage zum Spülen der Füllkörper verwendet wird, so dass die Kolonne besonders einfach und mit wenigen Bauteilen aufgebaut und dementsprechend wirtschaft hergestellt werden kann. In diesem Fall kann vorgesehen sein, die Berieselungsanlage an zwei unterschiedliche Zuleitungen anzuschließen, die wahlweise geschaltet werden: Eine erste Zuleitung ist vorgesehen, um in vergleichsweise geringer Menge eine nährstoffhaltige Flüssigkeit zu verrieseln, die in erster Linie zur Alimentation der Mikroorganismen dient. Eine zweite Zuleitung ist vorgesehen, um eine vergleichsweise deutlich größere Menge einer Flüssigkeit zu verrieseln, die nährstoffarm sein kann und die in erster Linie zum Spülen der Füllkörper dient. Daher kann in diesem Fall die Berieselungsanlage auch als Berieselungs- und Spülanlage bezeichnet werden, um deren doppelte Funktion zu verdeutlichen.
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Die erste Zuleitung zu einer solchen Berieselungs- und Spülanlage kann beispielsweise vom Fermenter oder vom Nachgärer einer Biogaslange zur Kolonne verlaufen, um das flüssige Substrat aus dem Fermenter bzw. Nachgärer als nährstoffhaltige Flüssigkeit zu verwenden. Diese kann anschließend aus der Kolonne in den Fermenter bzw. Nachgärer zurückgeführt werden. Alternativ kann Wasser aus einem Reservoir mittels der ersten Zuleitung in die Berieselungs- und Spülanlage der Kolonne geführt werden, wobei dem Wasser zusätzlich die für die Mikroorganismen geeigneten Nährstoffe zugesetzt werden können.
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Die zweite Zuleitung kann Wasser zu der Berieselungs- und Spülanlage der Kolonne führen, so dass die Füllkörper schwallartig mit einer großen Wassermenge gespült werden können und eine effiziente Spülung ausschließlich von oben durch die Berieselungs- und Spülanlage möglich ist. Die Wasserversorgung kann aus der öffentlichen Trinkwassernetz oder durch Brunnenwasser erfolgen, wobei sie vorteilhaft aus einem Reservoir erfolgt, so dass die Bereitstellung einer großen Wassermenge innerhalb sehr kurzer Zeit ermöglicht ist, um die erwähnte Schwallspülung bewirken zu können.
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Bei den Spülvorgängen kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass stets nur ein gewisser Bereich der Füllkörper gespült wird. Hierzu ist eine Ventilanordnung vorgesehen, so dass nur eine einzelne, bzw. eine Gruppe von Spüldüsen freigeschaltet werden können und die Spülung dementsprechend selektiv erfolgen kann. Auf diese Weise wird eine möglichst kontinuierliche Leistungsfähigkeit der Kolonne sichergestellt, da stets nur ein Teil der Mikroorganismen von den Füllkörpern abgespült wird und somit nur eine teilweise Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der gesamten Kolonne durch die Spülvorgänge bewirkt wird. Nach und nach baut sich im Anschluss an einen Spülvorgang der Biofilm auf den zunächst gespülten Füllkörpern wieder auf, wobei die Leistungsfähigkeit der gesamten Kolonne hierdurch ansteigt, bis eine optimale Schichtdicke des Biofilms auf den Füllkörpern überschritten ist und das weitere Wachstum dieses Biofilms zu einer regelrechten Verstopfung der Kolonne und somit zu einer Beeinträchtigung ihrer Leistungsfähigkeit führt.
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Durch die selektive Spülung wird bewirkt, dass zyklisch nach und nach sämtliche Bereiche der Kolonne abgereinigt werden, dabei jedoch die Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit immer nur auf einen Anteil der Gesamtkolonne beschränkt bleibt, so dass insgesamt die Kolonne mit einer möglichst konstanten Entschwefelungsleistung betrieben werden kann. Auf diese Weise sind die Reinigungs- bzw. Wartungsarbeiten an der Kolonne, nämlich die entsprechenden Spülvorgänge, ohne eine Betriebsunterbrechung der Kolonne möglich.
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In größeren zeitlichen Intervallen kann eine grundsätzliche Wartung der Anlage vorgesehen sein, einschließlich einer dabei vorgesehenen Betriebsunterbrechung. Im Rahmen einer solchen größeren Wartungsarbeit kann vorgesehen sein, den Behälter der Kolonne zu öffnen und sämtliche Füllkörper gegen neue Füllkörper auszutauschen. Um die damit verbundene Betriebsunterbrechung möglichst kurz zu halten und das Auswechseln der Füllkörper in einer möglichst kurzen Zeit zu ermöglichen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, die Füllkörper an einem gemeinsamen Träger anzuordnen, wobei dieser Träger als Trägerrost bezeichnet ist, von welchem die streifenförmigen Füllkörper herabhängen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei einem aufrecht stehenden, etwa zylindrischen Behälter der Kolonne den oberen Bereich des Behälters zu entfernen, also einen oberen Deckel vorzusehen, so dass nahezu der gesamte innere Zylinderquerschnitt nach oben hin frei zugänglich ist. Der Trägerrost mitsamt sämtlichen Füllkörpern kann dann in einem einzigen Arbeitsgang aus dem Behälter herausgehoben werden und ein neuer, bereits mit daran hängenden Füllkörpern vorkonfektionierter Trägerrost kann innerhalb kürzester Zeit in den Behälter eingesetzt werden. Nachdem anschließend der Deckel des Behälters wieder geschlossen worden ist, ist die Kolonne erneut einsatzbereit.
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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
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1 einen Vertikalschnitt durch eine Entschwefelungskolonne, und
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2 eine Biogasanlage, in welche eine Entschwefelungskolonne eingebunden ist.
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In 1 ist mit 1 eine Kolonne bezeichnet, die einen im wesentlichen zylindrischen Behälter 2 aufweist, der durch einen oberen Deckel 3 verschlossen ist, wobei der Deckel 3 abnehmbar ist. In das Innere des Behälters 2 ist ein Trägerost 4 eingehängt, der bei geöffnetem Deckel 3 aus dem zylindrischen Behälter 2 entnommen werden kann. An dem Trägerrost 4 hängt eine Vielzahl von streifenförmigen Füllkörpern 5, deren Oberflächen mit Mikroorganismen der Gattung Thiobacillus besiedelt sind.
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Ein schwefelhaltiges Gas wird, beispielsweise als Biogas von dem Fermenter einer Biogasanlage stammend, zu einer Einlassöffnung 6 der Kolonne 1 geführt. Hierzu verläuft eine Rohgasleitung 7 von dem erwähnten Fermenter entweder direkt zur Einlassöffnung 6, oder das Biogas wird durch einen entsprechenden Zweig der Rohgasleitung 7 geführt, der durch einen Kühl-/Heiz-Wäscher 8 geführt ist, so dass das der Kolonne 1 zugeführte schwefelhaltige Rohgas stets auf eine gewünschte Temperatur von beispielsweise etwas 30 bis 35°C gebracht werden kann.
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Das schwefelhaltige Rohgas steigt im Behälter 2 auf und wird an den Füllkörpern 5 vorbeigeführt. Dabei wird Schwefelwasserstoff aus dem Biogas mit Hilfe der Mikroorganismen abgebaut und als elementarer Schwefel an die Füllkörper 5 angelagert. Das entschwefelte Reingas verlässt die Kolonne 1 durch eine Auslassöffnung 9 und gelangt anschließend durch eine Reingasleitung 10 entweder zu einem Speicher, zu einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine, einem Blockheizkraftwerk, oder dergleichen.
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Eine Berieselungsanlage 11 ist oberhalb des Trägerrostes 4 in der Kolonne 1 vorgesehen. Mittels der Berieselungs- und Spülanlage 11 kann eine nährstoffhaltige Flüssigkeit mit Hilfe mehrerer Spüldüsen 12 von oben auf die Füllkörper 5 gegeben werden. Die Flüssigkeit rinnt an den Füllkörpern 5 entlang nach unten und versorgt so die Mikroorganismen mit der lebensnotwendigen Flüssigkeit und den lebensnotwenigen Nährstoffen. Zudem spült die Flüssigkeit auch einen Teil des halbfesten Schwefelwasserstoff-Abbau-Produktes – beispielsweise elementaren Schwefel – von den Füllkörpern 5 ab, so dass eine Masse sich unten im zylindrischen Behälter 2 in einem dort vorgesehenen sogenannten Sumpf 14 sammelt. Diese Masse enthält den elementaren Schwefel und Mikroorganismen sowie die Spülflüssigkeit. Diese Masse kann durch eine Abzugsleitung 15 von Zeit zu Zeit aus der Kolonne 1 abgezogen werden. Der Sumpf 14 wird dabei möglichst klein gehalten und dient lediglich dazu, dass eine in die Abzugsleitung 15 integrierte Pumpe nicht trocken läuft.
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Auf den Füllkörpern 5 siedeln sich in erster Linie sessile Mikroorganismen an, nämlich die Mikroorganismen der Gattung Thiobacillus. In der im Sumpf 14 stehenden Flüssigkeit können hingegen auch nicht-sessile Mikroorganismen der Gattung Sulfolobus gedeihen. Diese bewirken eine unerwünschte Umwandlung von Schwefelwasserstoff zu Sulfat in Form von Schwefelsäure. Diese unerwünschte Umwandlung wird dadurch möglichst unterbunden, dass die im Sumpf 14 vorhandene Masse aus der Kolonne 1 abgezogen und nicht beispielsweise im Kreislauf in die Kolonne 1 zurückgeführt wird, beispielsweise nicht als Spülflüssigkeit oder zur Berieselung mittels der Berieselungs- und Spülanlage 11 verwendet wird.
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Auch durch eine zweite Maßnahme wird das Entstehen einer unerwünscht großen Population von Sulfolobus vermieden: Die Einlassöffnung 6, wo die Rohgasleitung in die Kolonne mündet, ist oberhalb des Sumpfes 14 vorgesehen. Das Rohgas mit seinem Gehalt an Schwefelwasserstoff wird von der Einlassöffnung durch die Füllkörper 5 nach oben zur Auslassöffnung 9 geführt und kommt daher nur in einem sehr geringen, zu vernachlässigendem Ausmaß mit der Oberfläche des Sumpfes 14 in Kontakt. Eine ausreichende Nährstoffversorgung mit Schwefelwasserstoff der nicht-sessilen Sulfolobus Mikroorganismen, die in dem Sumpf 14 ansonsten gedeihen könnten und Schwefelwasserstoff zu Sulfat bzw. Schwefelsäure umsetzen könnten, findet daher nicht statt.
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Als eine mögliche, jedoch nicht notwendige Ausgestaltung der Kolonne 1 ist zusätzlich zu der Berieselungsanlage 11 eine Anordnung von mehreren Spüllanzen 16 vorgesehen, wobei die Spüllanzen 16 über der Grundfläche der Kolonne 1 verteilt angeordnet sind, so dass nahezu sämtliche Füllkörper 5 im Wirkungsbereich jeweils wenigstens einer Spüllanze 16 liegen. Über die Höhe der Spüllanzen 16 verteilt sind in mehrere Richtungen wirkende Spüldüsen 12 vorgesehen, so dass eine umfangreiche Reinigung der Füllkörper 5 mittels der Spüllanzen 16 ermöglicht wird. Dabei kann als Spülflüssigkeit für die Spüllanzen 16 die bereits erwähnte nährstoffhaltige Flüssigkeit verwendet werden. Es kann jedoch auch eine andere Spülflüssigkeit, beispielsweise reines Wasser, verwendet werden. Aufgrund der rein optionalen Anordnung der Spüllanzen 16 ist aus Übersichtlichkeitsgründen in der Zeichnung keine Zuleitung zu den Spüllanzen 16 eingezeichnet.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Kolonne 1 kann vorgesehen sein, dass keine Spüllanzen 16 zwischen den Füllkörpern 5 angeordnet sind und dass eine intensive Spülung der Füllkörper 5 ausschließlich mittels der Berieselungs- und Spülanlage 11 erfolgt. Dazu sind zwei unterschiedliche Zuleitungen 17 und 18 vorgesehen, die wahlweise zur Berieselungs- und Spülanlage 11 gesperrt oder freigeschaltet werden können:
Mittels einer ersten Zuleitung 17 wird zu der Berieselungs- und Spülanlage 11 eine nährstoffhaltige Flüssigkeit geführt, die in erster Linie zur Nährstoffversorgung der Mikroorganismen dient und nur eine untergeordnete oder gar keine wirksame Spülwirkung aufweist. Daher kann vorgesehen sein, dass diese nährstoffhaltige Flüssigkeit über sämtliche Spüldüsen der Berieselungs- und Spülanlage 11 verrieselt wird. Sollte die Spülwirkung jedoch so groß sein, dass erhebliche Mengen des Schwefelwasserstoff-Abbau-Produkts sowie der Mikroorganismen von den Füllkörpern 5 abgespült werden, so erfolgt die Verrieselung der nährstoffhaltigen Flüssigkeit selektiv über nur einige der Spüldüsen 12.
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Eine zweite Zuleitung 18 ist vorgesehen, um den Spüldüsen 12 eine große Menge an Wasser zuzuführen, so dass die Füllkörper 5 schwallartig mit einer großen Wassermenge gespült werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Kolonne 1 mit Spüllanzen 16 kann abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, die erste Zuleitung 17 ausschließlich an die Berieselungs- und Spülanlage 11 anzuschließen, und die zweite Zuleitung 18 ausschließlich an die Spüllanzen 16 anzuschließen, oder sowohl an die Spüllanzen 16 als auch an die Berieselungs- und Spülanlage 11 anzuschließen.
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In 2 ist eine Biogasanlage dargestellt, in welche eine Kolonne 1 gemäß 1 integriert ist. Die Biogasanlage weist einen Fermenter 19 auf, sowie einen Nachgärer 20 und ein Blockheizkraftwerk 21, dessen Brennkraftmaschine mit dem entschwefelten Reingas betrieben wird, welches ihr aus der Kolonne 1 durch die Reingasleitung 10 zugeführt wird.
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Mittels Flüssigkeitsleitungen 22, die jeweils aus dem Fermenter 19 und dem Nachgärer 20 zu der ersten Zuleitung 17 führen, kann nährstoffhaltige Flüssigkeit zu der Berieselungs- und Spülanlage 11 der Kolonne 1 geleitet werden. Eine große Wassermenge kann aus einem Reservoir 23 über die zweite Zuleitung 18 zur Berieselungsanlage 11 geleitet werden.
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Über die Abzugsleitung 15 kann die Masse, die sich im Sumpf 14 der Kolonne 1 nach der Nährstoffversorgung und nach dem Spülen ansammelt, in den Nachgärer 20 und/oder in den Fermenter 19 geführt werden.
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Über eine Gasleitung 24 kann im Fermenter 19 erzeugtes, schwefelhaltiges Biogas in den Nachgärer 20 geleitet werden. Die dort vorhandenen sessilen Mikroorganismen der Gattung Thiobacillus bewirken bereits eine Vor-Entschwefelung, bevor das vorentschwefelte Gas aus dem Nachgärer 20 über die Rohgasleitung 7 in die Kolonne 1 geleitet wird, wobei das Rohgas wahlweise durch den Kühl-/Heiz-Wäscher 8 oder um diesen herum geleitet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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