WO2008040038A1 - Process for separating off silicon-containing compounds from biogas - Google Patents

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WO2008040038A1
WO2008040038A1 PCT/AT2007/000459 AT2007000459W WO2008040038A1 WO 2008040038 A1 WO2008040038 A1 WO 2008040038A1 AT 2007000459 W AT2007000459 W AT 2007000459W WO 2008040038 A1 WO2008040038 A1 WO 2008040038A1
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biogas
process liquid
reactor
microorganisms
mixture
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Marianne Haberbauer
Johann Heinrich Bergmair
Francesca Accettola
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Profactor Produktionsforschungs Gmbh
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    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/84Biological processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
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    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
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    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a method for the at least partial separation of at least one component from a gas mixture, in particular from biogas, wherein in a reactor microorganisms are supplied by a process liquid, in particular a washing and / or nutrient solution, and at least a device for at least partial separation a component from a gas mixture, in particular from biogas, comprising a reactor with microorganisms and at least one supply and discharge device for transporting the gas mixture and at least one process liquid, in particular a washing and / or nutrient solution, and their uses.
  • Biogases arise from the fermentation of agricultural residues, waste fermentation and industrial wastewater treatment or their combination.
  • methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) biogas also contains hydrogen sulphide, ammonia, halogenated and non-halogenated hydrocarbon compounds and various silicon compounds of different chain lengths, in particular higher and low molecular weight siloxanes.
  • Biogases are also saturated with water vapor.
  • siloxanes are non-toxic, their presence in many biogases is undesirable.
  • biogas has been burned in gas engines, in particular in combined heat and power plants.
  • this use of biogas causes problems with the increasing proportion of siloxanes in biogas in recent years.
  • the main advantage of the process lies in the improved absorption capacity of the activated carbon, since the consumption of activated carbon is generally lower with cooled gas.
  • Adsorptive methods are e.g. from DE 10 2004 005 626 Al and from US 2006/0000352 A1.
  • Patent US 2006/0000352 A1 uses various layers of filter media to remove siloxanes.
  • the layers are arranged so that the higher molecular weight in the first layers are preferably removed.
  • the pore size is in a relatively narrow range.
  • Both inorganic (e.g., modified silica gel or zeolites) and carbon-based adsorption media are in a narrow range of pore size. The removal takes place via adsorption and also as molecular sieve.
  • a combination of adsorption and biodegradation is known from Offenlegungsschrift DE 3345944 A1.
  • the gas stream containing one or more organic pollutants is passed through one or more biologically active beds which are produced by using a porous, pollutant-adsorbent high internal surface support selected from the group consisting of activated carbon, zeolite and silica gel a substrate-limited suspension of a bacterial mono- and / or mixed culture in contact is brought, and a liquid flow during operation in cocurrent or countercurrent circulates.
  • This method is mainly used to remove odors. First, adsorption on the appropriate adsorbent followed by biodegradation.
  • PDMS polydimethylsiloxanes
  • octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and its higher molecular weight counterpart decamethylcyclopentasiloxane (D5) are degraded in the soil to dimethylsilanediol (DMSD).
  • DMSD dimethylsilanediol
  • the invention DE 199 20 258 A1 relates to an anaerobic wet cleaning process.
  • the use of landfill leachate is to ensure that the hydrogen sulfide dissolved in the landfill water by the mass transfer in the reactor is precipitated in the form of sparingly soluble metal salts by heavy metal ions contained in the landfill leachate.
  • decomposition of halogenated hydrocarbons and silicon-containing ones can take place via the anaerobic microorganisms
  • the column can be operated in a temperature range between 20 0 C and 70 0 C. It is used as an auxiliary landfill leachate and a separator for the heavy metal compounds is needed.
  • a biofilter is preceded by a loading unit.
  • This loading unit is designed to select a solvent in which to dissolve the VOCs to be purified (e.g., benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene, etc.) or, if there are no VOCs in the gas stream, these VOCs to gas phase. This ensures that there is always a constant concentration of VOCs on the biofilter in the gas phase.
  • a solvent in which to dissolve the VOCs to be purified e.g., benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene, etc.
  • the US 5,413,714 A also describes a process for the purification of gas mixtures, in particular for the separation of phenols. What is new is the use of a degradative packing that does not biodegrade during a life cycle of the substrate.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a device for the selective separation of at least one component, in particular silicon-containing compounds, from a gas mixture, such as biogas.
  • the task is independently solved by a method, wherein at least one
  • Component, in particular silicon-containing compounds, such as siloxanes is at least partially separated via aerobic, in particular mesophilic, microorganisms and by a device, wherein at least partially separating at least one component, in particular silicon-containing compounds, such as siloxanes, aerobic, especially mesophilic, microorganisms arranged are.
  • the advantage here is that an aerobic process for separating the at least one component from the gas mixture can be used by the use of aerobic microorganisms and thus, for example, the formation of odor-causing substances can be avoided.
  • the time for separating silicon-containing compounds from the gas mixture can be significantly reduced compared to anaerobic processes.
  • a gaseous oxidizing agent in particular oxygen and / or concentrated atmospheric oxygen, is supplied to the biogas and a biogas oxidizing agent mixture is formed, whereby, for example, the biogas is not diluted by nitrogen and thus the purified biogas easily into the natural gas network can be fed.
  • the process liquid is mixed in the reactor with the inflowing biogas oxidizer mixture and optionally transported in a collection, whereby before coming into contact of the microorganisms with the biogas to be separated mixing of the process liquid of the biogas and the Oxidatonsffens can take place and thus the efficiency of the process can be increased, in particular by increasing the metabolization process of the microorganisms.
  • the amount of oxidant needed can be determined stoichiometrically, which can provide optimal conditions for separation for the microorganisms in terms of oxygen content. Furthermore, it is provided that the oxidant supply is regulated as a function of the oxidizing agent content of the process liquid or of the biogas, preferably in a supply and / or discharge device sump and / or in the reactor, so that savings potentials with respect to the oxidant consumption, in particular if not air-acid. Substance, but as pure oxygen or other oxidants are used, can be exploited and thus the operating costs can be reduced.
  • At least one distributing device such as e.g. a stirrer, is arranged, which mixes the process liquid, the biogas or oxidant or a mixture thereof, thereby ensuring that the process liquid, the biogas and the oxidant in the sump constantly in motion and thus can not settle components, but the entire composition of each of the above components or the mixture thereof is available for the circulation.
  • the process liquid, the biogas, the oxidizing agent and / or the mixture thereof is heated to a temperature selected from a range between 20 ° C and 45 ° C, preferably 28 ° C, preferably in the collecting container, thereby the efficiency of the degradation of the microorganisms is optimized and the optimal living conditions are created. So that the aerobic microorganisms have optimal living conditions and can achieve the highest degradation rates, it is advantageous to operate the reactor in a temperature range between 20 ° to 45 ° C, in particular 28 ° C.
  • new process fluid preferably via the collecting container, enters the circuit through a storage container and process fluid consumed by a waste container is removed, which ensures that all components in the process fluid are present in a predefined concentration over a defined period of time.
  • process fluid preferably via the collecting container, enters the circuit through a storage container and process fluid consumed by a waste container is removed, which ensures that all components in the process fluid are present in a predefined concentration over a defined period of time.
  • metabolic products of the microorganisms, dissolved salts, etc. can be removed from the circulating process fluid and, for example, an increase in the salt concentration can be avoided.
  • the supply of new process fluid can be regulated via a level control from the storage vessel.
  • the process liquid can be transported via a conveying device, in particular a pump, from bottom to top, in particular from the collecting container into the upper region of the reactor and optionally uniformly sprayed in the reactor via a distributor device, in particular shower head, whereby a uniform application of the gas mixture over the entire interior of the reactor and thus over the entire microorganism population is made possible.
  • a conveying device in particular a pump
  • a distributor device in particular shower head
  • the process liquid, the biogas, the oxidizing agent and / or the mixture thereof is uniformly distributed over the entire interior of the reactor by the arrangement of distributor plates, whereby it can be avoided that only in the edge regions of the reactor Separation or separation of silicon-containing compounds from the biogas takes place, since there is a greater or lesser inclination of the process liquid and / or of the biogas / oxidant / mixture for edge flow especially in straight areas.
  • the aerobic microorganisms may be supported on a support, in particular fillers, such as plastic fillers, e.g. Polyurethane foam, Raschig rings, etc. be immobilized, whereupon multiply the aerobic microorganisms.
  • fillers such as plastic fillers, e.g. Polyurethane foam, Raschig rings, etc. be immobilized, whereupon multiply the aerobic microorganisms.
  • the active biomass does not have to be circulated in the device and ancillary equipment, but can remain stationary on the packing and thus a compact design without costly ancillary facilities is possible. This considerably simplifies the operation of the system and facilitates the maintenance and monitoring.
  • siloxanproduzie- render industry-isolated bacterial strains and / or strains and / or in combination with other bacterial strains and species can be used, whereby a wide variety of microorganisms to be used, which are capable of aerobic conditions silicon-containing compounds and optionally other components of biogas to be separated.
  • the process liquid is inoculated with the microorganisms present, as a result of which the growth time of the microorganisms on the packings can be substantially shortened.
  • the process is operated in countercurrent, in particular that the biogas flow from the bottom to the top and the nutrient medium from top to bottom, i. that the gas to be purified within the reactor is substantially opposite to the flow direction of the process liquid.
  • This embodiment has the advantage that the gaseous medium and the liquid slide along the entire height of the reactor along each other, resulting in a long contact distance.
  • the process is operated in cocurrent, in particular that the biogas and the nutrient medium are circulated in the same direction.
  • This embodiment has proved to be advantageous, above all, for devices whose interior of the reactor has a comparatively high level, since mixing of the gaseous medium and the process fluid can already take place prior to entry into the interior of the reactor.
  • a plurality of supply and discharge devices for the biogas, the oxidizing agent, the process liquid and / or mixture thereof are preferably arranged on the same level, and / or distributed at regular intervals over the entire diameter of the interior of the reactor, thereby it is ensured that there is a uniform distribution of the biogas, oxidizing agent, the process liquid and / or mixtures thereof over the entire reactor.
  • a higher concentration of the oxidizing agent in the biogas and subsequently optionally in the process liquid can be achieved, so that a sufficient, for example at least stoichiometric amount of oxidizing agent in relation to the component to be separated for the metabolic activity the organisms is available. For example, a predeterminable amount of
  • Oxidant be introduced into the biogas and / or the process liquid, so that in the interior of the reactor, a buffer capacity for the case of malfunctions is available and thus the reactor can be continuously operated at least over a period of time.
  • the final concentration of oxygen in the purified biogas is a maximum value selected from a range with an upper limit of 2%, preferably 1.5%, in particular 1%, and a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0 , 5%, which makes it possible for the purified biogas to be fed directly into the natural gas grid, thus fulfilling the ⁇ VGW guideline (maximum oxygen 0.5%).
  • At least one measuring device in particular for measuring the oxidizing agent, the salt concentration, pH, etc., is arranged, whereby the efficiency of the device, in particular with respect to the operating costs, increases.
  • the process liquid in particular the nutrient medium, may contain a plant fertilizer, preferably liquid plant fertilizer, whereby the nutrients necessary and optimized for bacterial growth are made available to the microorganisms.
  • a plant fertilizer preferably liquid plant fertilizer
  • a plant fertilizer according to commercial plant fertilizer, because this cost-effective without manufacturing effort and yet optimized nutrient supply for the microorganisms can be offered.
  • a nutrient medium containing nitrogen, phosphorus, potassium, in particular in the ratio 3: 1: 3, and trace nutrients, such as 0.01% manganese, 0.002 to 0.005% zinc and / or copper and optionally traces of boron and / or or iron.
  • the plant fertilizer is diluted 1:50 to 1: 200, preferably 1: 100 of the original used in the process liquid, resulting in neither an oversupply nor an undersupply of nutrients of the microorganisms.
  • the pH of the process liquid is selected from a range with a lower limit of 5, in particular 5.5, preferably 6, and an upper limit of 7.5, in particular 7, preferably 6.5, whereby no addition of neither a liquor nor ⁇ an acid is necessary because the process liquid, optionally with the degradation products of the silicon-containing compounds, serves as a buffer.
  • the process liquid may comprise a solvent whose polarity is between that of water and siloxanes, whereby the water solubility of siloxanes can be increased.
  • distributor plates can be arranged in the interior of the reactor, whereby a better distribution between the gas and the liquid phase is achieved.
  • the distributor plates are preferably designed in the form of a perforated plate in order to achieve the above-mentioned positive result.
  • distributor plates In order to optimize the effect of the distributor plates, they may be arranged at regular intervals along the longitudinal extent of the reactor.
  • a collecting container for the supply and / or removal of process liquid, biogas, oxidizing agents, metabolic products of microorganisms, etc. may be arranged, in which optionally a distribution device, such as stirrer, is arranged, whereby the liquid is constantly in motion and for a continuous Mixing is taken care of. If the biogas or the biogas oxidant mixture also on the collecting container transported, so there is a continuous mixing of both the process liquid and the biogas and the oxidizing agent.
  • a heating device in particular a heating jacket, can be arranged in and / or on the collecting container, whereby the effectiveness of the device can be improved by optimizing the reaction operations, in particular the living conditions for the microorganisms.
  • a droplet separator can be arranged downstream of the reactor in the course of the process liquid, the biogas, the oxidizing agent and / or the mixture thereof, as a result of which the quality of the gas mixture leaving the device can be improved and at the same time a recovery of process liquid is possible.
  • An advantage of the present invention is that an efficiency of 80% to 90% can be achieved, whereby a significantly improved, as known from the prior art separation of silicon-containing compounds from biogas can be created.
  • the invention further includes the use of the device according to the illustrated embodiments for pre-cleaning and / or cleaning, in particular removal of silicon-containing compounds from biogas or in the generation of electricity from biogas in combined heat and power systems, in particular fuel cells.
  • Fig. 1 shows the system diagram of an embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 in plan view an embodiment of a distributor base.
  • Biogas 2 is formed from organic matter, e.g. From plant waste or other biowaste in a multi-stage anaerobic process by a variety of bacteria. It is a gas mixture containing, inter alia, methane, carbon dioxide, ammonia, hydrogen sulfide, compounds containing silicon, etc. According to the invention, silicon-containing compounds can subsequently be removed from this gas mixture in an aerobic process by biological oxidation and with the aid of microorganisms 10.
  • the reactor 1 describes a device 1 for at least partially removing at least one component from a gas mixture, in particular biogas 2.
  • the biogas 2 is transported to the reactor 4 via a feed device 3.
  • the reactor sump 5 At the lower end of the reactor 4 is the reactor sump 5.
  • the reactor 4 is preferably designed as a trickle bed reactor.
  • the oxidizing agent 6 is already added to the biogas 2 in the supply device 3.
  • the oxidizer 6 is needed by the aerobic microorganisms 10 for the oxidation.
  • this is enriched in the biogas 2 in the form of oxygen or atmospheric oxygen 6.
  • a gaseous oxidizing agent 6 is used, although it should be mentioned that it is also possible to process liquid oxidizing agent 6 with the device 1 according to the invention.
  • the biogas 2 and the oxidizing agent 6 enter the reactor sump 5 from the supply device 3 and rise in the interior 21 of the reactor 4.
  • a plurality of feed and discharge devices 3, 7 are preferably arranged for the gas mixture in order to achieve a better distribution between gas and liquid phase zxi.
  • the exact concentration of the oxidizing agent content in the biogas can be determined. If a further dilution takes place in the collecting container 8 through the supply of process liquid 9, then it can again be precisely calculated in which concentration the oxidizing agent 6 has to be fed in order finally to find optimal conditions for the multiplication of the microorganisms 10 or the separation in the interior 21 of the reactor 4 silicon-containing compounds by the microorganisms 10 to achieve.
  • the process liquid 9 can also take over the function of nutrient supply for the microorganisms 10.
  • the nutrients may e.g. Trace elements, such as phosphorus, where the exact composition of nutrients depends on the particular bacterial culture.
  • the addition of nutrients can also be done via the reservoir 8 for fresh process fluid 9.
  • the process fluid 9 can therefore be both a nutrient and a washing solution. It is preferably recycled.
  • the process liquid 9 comprises a liquid plant fertilizer and is used a predefined dilution.
  • a pH value measurement and / or control can furthermore be provided continuously in the device 1.
  • the pH for the biological oxidation of silicon-containing compounds is preferably set in a range between pH 5 and pH 7.5, in particular between pH 5.5 and pH 6.5.
  • the process liquid 9 can be preheated, for example to a temperature in the range between 20 ° and 45 ° C, preferably 28 ° C. It thus on the one hand accelerates the metabolic activity of the microorganisms 10 and on the other hand Thus, a higher concentration of oxidant 6 in the process liquid 9 can be achieved.
  • a heating device can be arranged in the process fluid circuit, for example as a heating jacket the collection 8. Alternatively or additionally, the reactor 4 itself can be at least partially heated. A temperature control is of course possible.
  • From the reactor sump 5 shows a discharge device 7 to a sump 8.
  • a discharge device 7 for example, spent process fluid 9 and metabolites of microorganisms 10 are transported to the sump 8.
  • a distribution device 11, in particular a stirrer can be arranged in the collecting container 8, in order to ensure thorough mixing of the process liquid 9. With the help of the distribution device 11, in particular stirrer, both a homogenization of the nutrients in the process liquid 9, as well as a mixing, for example, for regulating the pH value is possible.
  • To or from the collection container 8 may be arranged to further containers 3 or 3.7 supply.
  • One of these containers may for example be a storage vessel 12, in which new, unused process liquid 9 is present.
  • Consumed process liquid 9 can be transported into a further collecting vessel 13. The transport takes place via the supply or discharge devices 3, 7, in which at least one valve 14 and / or at least one delivery device, such as pump 15, can be located.
  • the collecting container 8 can be heated. This can be achieved, for example, by a heating jacket 16, which is located around the collecting container 8.
  • the process liquid 9 can be transported from the collecting container 8 to the reactor 4 via a further supply device 3 and optionally interposed valves 14 and pumps 15.
  • small quantities of biogas 2, oxidizing agent 6 or a mixture thereof may also be contained.
  • the process liquid 9 can be transported from a storage vessel 12 directly into the reactor 4 and from there via a conveyor 15, in particular pump, are directed to the upper end 17 of the reactor 4.
  • a distributor device 18 such as a shower head, can be arranged.
  • at least one distributor plate 19 may be arranged at regular intervals.
  • a plurality of distribution plates 19 it is also possible for a plurality of distribution plates 19 to be arranged at regular intervals.
  • FIG. 2 An embodiment of a distributor base 19 is shown in FIG. 2.
  • the distributor plate 19 is formed in the form of a perforated plate, wherein 19 openings 20, such as holes are arranged only in the center of the distributor plate.
  • the apertures 20 may also be used in other geometric figures, such as quadrangular, e.g. rectangular or square, polygonal, oval, etc. may be arranged.
  • the openings 20 may also be arranged over the entire diameter of the distributor base 19.
  • the packing 22 In the interior 21 of the reactor 4 are the packing 22, on which microorganisms 10 are immobilized.
  • the active biomass does not have to be run in the circulation and by ancillary facilities and is a compact design without costly ancillary facilities allows.
  • the material of the packing 22 does not normally need to be replaced, further reducing maintenance costs.
  • the fillers 22 may be e.g. be formed in the form of Raschig rings and made of different materials, such as glass, plastic, etc. exist.
  • the use of cullet is possible, but also other packing 22, such. Activated carbon, can be used.
  • Activated carbon can be used.
  • a mixture of different materials of the packing 22 is conceivable.
  • the material of the filling bodies 22 should be such that aerobic microorganisms 10 can settle on them and be selected such that they are not degraded by the microorganisms 10.
  • Usable as Cordk0per material are also various plastic foams, e.g. Polyurethane foam, which may be both open-celled and closed-celled.
  • microorganisms 10 in particular bacterial species or strains Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, adhesives siella subtilis, Proteobacterium sp., Myroides sp., Chryseobacterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. and / or bacterial strains isolated from sewage treatment plants of siloxane-producing industries are active organisms capable of degrading siloxanes.
  • a combination of the aforementioned bacterial species or strains in combination with other bacterial strains and species can also facilitate the degradation of siloxanes.
  • a droplet separator 23 can then be arranged next to the reactor 4, so that optionally contained in the gas mixture process liquid droplets can be deposited and thus a more dry, purified product is available for further use.
  • the mist eliminator 23 can be connected to the interior 21 of the reactor 4 via a further removal device 7.
  • the supply of the oxidizing agent 6, in particular oxygen or atmospheric oxygen, makes it possible for microorganisms 10 to settle in the interior 21 of the reactor, which preferably can survive aerobically or optionally aerobically and multiply, and a separation of the silicon-containing compounds enable biogas 2. It can thereby be achieved that, for example, biogas 2, which is used further, contains approximately free or a drastically reduced proportion of silicon-containing compounds and thus damages which could be caused by them, for example, are avoided.
  • the microorganisms 10 are able to oxidize silicon-containing compounds under oxygen consumption.
  • the reaction mechanisms are well known, so that reference is made in this regard in this regard to various technical literature or these can also be seen from the documents mentioned in the introduction to the prior art.
  • the distributor 18 is not only located at the upper end 17 of the reactor 4, but that there are a plurality of distribution devices 18 distributed at regular intervals over the height of the reactor 4 and thereby a uniform distribution of the biogas 2, the oxidizing agent 6 or the mixture thereof and the process liquid 9 can be achieved.
  • the products formed in the reaction in the reactor 4 accumulate in the process liquid 9, it is advantageous, for example, to monitor the salt content of the process liquid 9 and to adjust it if necessary.
  • the monitoring can be done either discontinuously, manually, but on the other hand it is also possible to make them continuously by means of appropriate measuring device in the process fluid circuit.
  • Measuring devices for determining the salt content in a liquid are known from the prior art. In a further consequence, of course, it is also possible to remove other products, for example by precipitation from the process liquid 9.
  • the process liquid 9 may comprise a solvent whose polarity is between that of water and siloxanes, or a surfactant in an amount selected from a range with a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0.5%. and an upper limit of 5%, preferably 3%, especially 1%, whereby the water-solubility of silicon-containing compounds can be increased.
  • the thus purified gas mixture is withdrawn from the reactor 4, preferably above an optionally existing level of process liquid 9, via a discharge line 7.
  • a discharge line 7 For a short period of stoppage, it is advantageous to maintain the activity of the microorganisms 10, even if no biogas 2 to be purified is obtained. Thus, a restart phase of the reactor 4 can be avoided.
  • the material of the filling bodies 22 can, as not shown, be subdivided into several stages, which are provided with laterally inclined dividing bases, e.g. Bell bottoms are limited, which allow the lateral outflow of the process liquid 9 of the respective overlying stage in a separate channel.
  • the process liquid 9 is introduced via at least one distribution device 18, in particular shower. The number of stages results from the expected concentration of the component to be separated in the gas mixture.
  • This variant of the process liquid introduction causes a sufficient supply of the microorganisms 10 with oxidizing agent 6.
  • the device 1 can be used for the separation or partial separation of silicon-containing compounds from biogas 2, the purified biogas 2 on the one hand can be thermally utilized and on the other hand, it is also possible, this biogas 2 for power generation in power heat Coupling systems, in particular fuel cells use.

Abstract

The invention describes a process for separating off at least in part at least one component from a gas mixture, in particular from biogas (2), wherein, in a reactor (4) having an interior (21), microorganisms (10) are provided for by a process liquid (9), in particular a wash solution and/or nutrient solution. In particular, silicon-containing compounds, such as siloxanes, are at least in part separated off via aerobic, in particular mesophilic, microorganisms (10).

Description

VERFAHREN ZUR ABTRENNUNG VON SILIZIUMHALTIGER VERBINDUNGEN AUS BIOGAS METHOD FOR SEPARATING SILIC-SITIVE COMPOUNDS FROM BIOGAS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest teilweisen Abtrennung zumindest einer Komponente aus einem Gasgemisch, insbesondere aus Biogas, wobei in einem Reaktor Mikroorganismen durch eine Prozessflüssigkeit, insbesondere eine Wasch- und/oder Nährlösung, versorgt werden, sowie eine Vorrichtung zur zumindest teilweisen Abtrennung zumindest einer Komponente aus einem Gasgemisch, insbesondere aus Biogas, umfassend einen Reaktor mit Mikroorganismen und zumindest eine Zu- und Abfuhreinrichtung zum Transport des Gasgemisches und zumindest einer Prozessflüssigkeit, insbesondere einer Wasch- und/oder Nährlösung, sowie deren Verwendungen.The present invention relates to a method for the at least partial separation of at least one component from a gas mixture, in particular from biogas, wherein in a reactor microorganisms are supplied by a process liquid, in particular a washing and / or nutrient solution, and at least a device for at least partial separation a component from a gas mixture, in particular from biogas, comprising a reactor with microorganisms and at least one supply and discharge device for transporting the gas mixture and at least one process liquid, in particular a washing and / or nutrient solution, and their uses.
Biogase entstehen aus der Vergärung landwirtschaftlicher Reststoffe, aus der Abfallvergärung und industrieller Abwasserreinigung bzw. auch aus deren Kombination. Neben den Hauptkomponenten Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) enthält Biogas auch Schwefelwasser- Stoff, Ammoniak, halogenierte und nicht halogenierte Kohlenwasserstoffverbindungen sowie verschiedene Siliziumverbindungen unterschiedlicher Kettenlängen, insbesondere höher- und niedermolekulare Siloxane. Biogase sind außerdem mit Wasserdampf gesättigt.Biogases arise from the fermentation of agricultural residues, waste fermentation and industrial wastewater treatment or their combination. In addition to the main components of methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) biogas also contains hydrogen sulphide, ammonia, halogenated and non-halogenated hydrocarbon compounds and various silicon compounds of different chain lengths, in particular higher and low molecular weight siloxanes. Biogases are also saturated with water vapor.
Obwohl Siloxane nicht toxisch sind, ist ihre Anwesenheit in vielen Biogasen unerwünscht. Seit langem werden Biogase in Gasmotoren, insbesondere in Kraft- Wärme-Kopplungsanlagen, verbrannt. Diese Nutzung von Biogas bereitet jedoch mit dem in den letzten Jahren zunehmenden Anteil an Siloxanen im Biogas Probleme. Untersuchungen bestätigen, dass die in Biogasen enthaltene Siloxane zu Schädigungen von Verbrennungsmaschinen führen können, da sich während der Verbrennung von Biogasen im Brennraum auf den Metallteilen der Ver- brennungsaggregate Siliziumoxid-Beläge bilden können, welche sehr hart sind. Diese können als Stäube im Zylinderraum sowie im Schmieröl wie ein Schleifmittel wirken und sich im Verbrennungsraum als glasartige Schichten anlagern, die sich gelegentlich ablösen und irreparable Schäden im Motor verursachen. Aber auch in Brennstoffzellen können die in Biogasen enthaltenen Siloxane die Katalysatoren schädigen.Although siloxanes are non-toxic, their presence in many biogases is undesirable. For a long time, biogas has been burned in gas engines, in particular in combined heat and power plants. However, this use of biogas causes problems with the increasing proportion of siloxanes in biogas in recent years. Investigations confirm that the siloxanes contained in biogases can lead to damage to internal combustion engines since, during the combustion of biogases in the combustion chamber, silicon oxide deposits on the metal parts of the combustion aggregates can be formed, which are very hard. These can act as dusts in the cylinder chamber and in the lubricating oil like an abrasive and accumulate in the combustion chamber as a glassy layers, which occasionally peel off and cause irreparable damage in the engine. But even in fuel cells, the siloxanes contained in biogases can damage the catalysts.
Die Reinigung von Biogasen zur Entfernung von Siliziumverbindungen, insbesondere Siloxanen, spielt daher für die Nutzung von Biogasen eine wesentliche Rolle. Zurzeit gibt es keine Standardmethode für die Entfernung der Siloxane von Biogasen.The purification of biogases for the removal of silicon compounds, in particular siloxanes, therefore plays an essential role in the utilization of biogases. At present, there is no standard method for removing the siloxanes from biogases.
Die bisher eingesetzten Verfahren zur Biogasreinigung sind Adsorption (oft in Verbindung mit einer Kühlung als Vorstufe) sowie die Absorption mit Lösungsmitteln. Durch Adsorption lassen sich prinzipiell Siloxane aus dem Biogas entfernen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Menge an erforderlicher Aktivkohle oder anderes Adsorbens zur Abscheidung bzw. Adsorption von Verunreinigungen aus dem Biogas oftmals beträchtlich ist. Dementsprechend sind mit der Bereitstellung der Aktivkohle, dem Austausch der Aktivkohle und der Entsorgung der beladenen Aktivkohle verhältnismäßig hohe Kosten verbunden. Durch Abkühlung zum Beispiel auf 4°C werden die Siloxane bereits reduziert. Schadstoffe, die freie Adsorptionsplätze der Aktivkohle belegen, werden anteilig ausgeschleust. Der wesentliche Verfahrensvorteil liegt in der verbesserten Aufnahmefähigkeit der Aktivkohle, da mit gekühltem Gas der Verbrauch an Aktivkohle grundsätzlich geringer ist. Adsorptive Verfahren sind z.B. aus der DE 10 2004 005 626 Al und aus US 2006/0000352 Al bekannt.The previously used methods for biogas purification are adsorption (often in conjunction with cooling as a precursor) and absorption with solvents. Adsorption can be used to remove siloxanes from the biogas. In practice, it has been found that the amount of activated carbon or other adsorbent required for separating or adsorbing impurities from the biogas is often considerable. Accordingly, the provision of the activated carbon, the replacement of the activated carbon and the disposal of the loaded activated carbon involve relatively high costs. By cooling, for example, to 4 ° C, the siloxanes are already reduced. Pollutants that occupy free adsorption sites of the activated carbon are discharged proportionally. The main advantage of the process lies in the improved absorption capacity of the activated carbon, since the consumption of activated carbon is generally lower with cooled gas. Adsorptive methods are e.g. from DE 10 2004 005 626 Al and from US 2006/0000352 A1.
In DE 102004 005 626 Al wird nur ein Teilstrom vom Faulgas über die Aktivkohle geleitet und der restliche Teil ungereinigt gelassen und danach werden die zwei Teilströme wieder zusammengeführt, dadurch wird eine geringere Menge an Adsorbens (Aktivkohle) benötigt. Durch diese Teilstromführung wird der Verunreinigungsgrad im Gesamtstrom reduziert.In DE 102004 005 626 A1, only a partial flow from the digester gas is passed over the activated carbon and the remaining part left unpurified and then the two partial flows are brought together again, thereby a smaller amount of adsorbent (activated carbon) is required. This partial flow control reduces the degree of contamination in the total flow.
Im Patent US 2006/0000352 Al werden verschiedene Schichten von Filtermedien verwendet um Siloxane zu entfernen. Die Schichten sind so angeordnet, dass die höher molekularen in den ersten Schichten vorzugsweise entfernt werden. Die Porengröße ist in einem relativ engen Bereich. Beide, anorganische (z.B. modifiziertes Silicagel oder Zeolithe) und Kohlenstoff- basierende, Adsorptionsmedien sind in einem engen Bereich von der Porengröße. Die Entfernung erfolgt über Adsorption und auch als Molekularsieb.Patent US 2006/0000352 A1 uses various layers of filter media to remove siloxanes. The layers are arranged so that the higher molecular weight in the first layers are preferably removed. The pore size is in a relatively narrow range. Both inorganic (e.g., modified silica gel or zeolites) and carbon-based adsorption media are in a narrow range of pore size. The removal takes place via adsorption and also as molecular sieve.
Eine Kombination aus Adsorption und biologischen Abbau ist aus der Offenlegungsschrift DE 3345944 Al bekannt. Der Gasstrom, der einen oder mehrere organischen Schadstoffe enthält, wird durch eine oder mehrere biologisch aktive Schüttungen geführt, die dadurch hergestellt werden, dass ein poröses, gegenüber dem Schadstoff adsorptives Trägermaterial mit hoher innerer Oberfläche, ausgewählt aus der Gruppe Aktivkohle, Zeolith und Silicagel mit einer substratlimitierten Suspension einer Bakterienmono- und/oder -mischkultur in Kontakt gebracht wird, und ein Flüssigkeitsstrom während des Betriebes im Gleichstrom - oder Gegenstrom im Kreis fährt. Dieses Verfahren wird v.a zur Entfernung von Geruchsstoffen eingesetzt. Zuerst Adsorption an dem geeignetem Adsorbens und daran anschließend biologischer Abbau.A combination of adsorption and biodegradation is known from Offenlegungsschrift DE 3345944 A1. The gas stream containing one or more organic pollutants is passed through one or more biologically active beds which are produced by using a porous, pollutant-adsorbent high internal surface support selected from the group consisting of activated carbon, zeolite and silica gel a substrate-limited suspension of a bacterial mono- and / or mixed culture in contact is brought, and a liquid flow during operation in cocurrent or countercurrent circulates. This method is mainly used to remove odors. First, adsorption on the appropriate adsorbent followed by biodegradation.
Die Absorption ist durch Materialeinsatz teuer. Aufgrund des hohen Flüssigkeitsbedarfes wird das beladene Medium oft in einer Desorptionssäule regeneriert und im Kreislauf geführt. Durch diese Lösungsmittelrückgewinnung ist die Absorption mit einem erheblichen apparativen Aufwand verbunden, aber dennoch sind die teilweise Zufuhr von frischer Lösung und gleichzeitig die Entsorgung von verbrauchter Lösung notwendig.Absorption is expensive due to the use of materials. Due to the high liquid requirement, the loaded medium is often regenerated in a desorption column and recirculated. By this solvent recovery, the absorption is associated with a considerable expenditure on equipment, but still the partial supply of fresh solution and at the same time the disposal of spent solution are necessary.
Sehr wenig ist bekannt über den biologischen Siloxanabbau (A. Dorosz et al. S. 545 - 552). Dass bezüglich dem Abbau, insbesondere dem biologischen Abbau, von Siloxanen in der Vergangenheit nur sehr wenig Forschungsarbeit geleistet worden ist, hat zwei Gründe: Anfangs wurde vermutet, dass Siloxane in der Umwelt nicht abbaubar und somit inert sind. Erst zwischen 1960 und 1970 konnte nachgewiesen werden, dass Siloxane abbaubar sind und somit Schäden verursachen können. Es wird vermutet, dass der biologische Abbau von siliziumorga- nischen Polymeren durch Kürzung der Polymerkette und Bildung von Silanolgruppen, an der Stelle wo die Polymerkette durchgeschnitten wurde, erfolgt. Tests bezüglich des Abbaus von Polydimethylsiloxanen (PDMS) zeigten, dass PDMS, weder im Abwasser (Lehmann 1996), noch während der Kompostierung (Smith 1998) abgebaut werden können. Biologischer Abbau von nieder- und hochmolekularen Siloxanen wurde unter den Bakterienspezies Pseudomonas, Proteus, Escherichia, Bacillus und Klebsiella und den Pilzen der Familie Corticiaceae beobachtet. Rosciszewski (1998) fand heraus, dass beinahe alle Polysiloxane biologisch ab- baubar sind und dass der Abbaugrad abhängig ist von der Struktur der Siloxane und dem eingesetzten Bakterienstamm.Very little is known about biological siloxane degradation (A. Dorosz et al., Pp. 545-552). There are two reasons why very little research work has been carried out on the degradation, and in particular the biodegradation, of siloxanes in the past. For a start, it was assumed that siloxanes are not biodegradable in the environment and thus inert. Only between 1960 and 1970 was it possible to prove that siloxanes are degradable and can thus cause damage. It is believed that biodegradation of silicon-organic polymers occurs by shortening the polymer chain and forming silanol groups at the site where the polymer chain was cut. Tests on the degradation of polydimethylsiloxanes (PDMS) showed that PDMS can not be degraded either in waste water (Lehmann 1996) or during composting (Smith 1998). Biodegradation of low and high molecular weight siloxanes has been observed among the bacterial species Pseudomonas, Proteus, Escherichia, Bacillus and Klebsiella and the fungi of the family Corticiaceae. Rosciszewski (1998) found that almost all polysiloxanes are biodegradable and that the degree of degradation depends on the structure of the siloxanes and the bacterial strain used.
Unter normalen Bedingungen werden Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) und sein höhermolekulares Gegenstück Decamethylcyclopentasiloxan (D5) im Boden zu Dimethylsilandiol (DMSD) abgebaut. In fast allen Sickerwässern von Herstellern siliziumhältiger Materialien konnte DSMD in einer Menge von mg/1 gefunden werden.Under normal conditions, octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and its higher molecular weight counterpart decamethylcyclopentasiloxane (D5) are degraded in the soil to dimethylsilanediol (DMSD). In almost all leachate from manufacturers of silicon-containing materials DSMD could be found in an amount of mg / 1.
Grümping (1999) konnte beobachten, dass Octamethylcyclotetrasiloxan (D4) im kompostier- ten Klärschlamm unter anaeroben Verbindungen abgebaut werden kann; auch hier war das Hauptprodukt des Abbaus DSMD.Grümping (1999) observed that octamethylcyclotetrasiloxane (D4) in the composting sludge can be decomposed under anaerobic conditions; Again, the main product of the mining was DSMD.
Biologische Verfahren sind durch die Offenlegungsschriften DE 199 20 258 Al, US 2004/ 0137610 Al oder US 5,413,714 A bekannt.Biological processes are known from the published patent applications DE 199 20 258 A1, US 2004/0137610 A1 or US Pat. No. 5,413,714 A.
Die Erfindung DE 199 20 258 Al betrifft ein anaerobes Nassreinigungsverfahren. Biogas strömt in eine Füllkörperkolonne ein und im Gegenstrom wird mit Deponiesickerwasser beaufschlagt. Innerhalb der Füllkörperkolonne erfolgt dann eine kombinierte biologische, che- mische und physikalische Reinigung. Dabei sind ebenfalls in einer Füllkörperkolonne Mikroorganismen auf den Füllkörpern immobilisiert. Durch die Verwendung von Deponiesickerwasser soll erreicht werden, dass der durch den Stoffaustausch im Reaktor im Deponiewasser gelöste Schwefelwasserstoff in Form schwer löslicher Metallsalze durch im Deponiesickerwasser enthaltene Schwermetallionen ausgefällt wird. Gleichzeitig kann über die anaeroben Mikroorganismen ein Abbau von halogenierten Kohlenwasserstoffen und siliziumhältigenThe invention DE 199 20 258 A1 relates to an anaerobic wet cleaning process. Biogas flows into a packed column and in countercurrent landfill leachate is applied. Within the packed column is then carried out a combined biological, chemical and physical cleaning. In this case, microorganisms are also immobilized on the packing in a packed column. The use of landfill leachate is to ensure that the hydrogen sulfide dissolved in the landfill water by the mass transfer in the reactor is precipitated in the form of sparingly soluble metal salts by heavy metal ions contained in the landfill leachate. At the same time, decomposition of halogenated hydrocarbons and silicon-containing ones can take place via the anaerobic microorganisms
Verbindungen, die aus dem Deponiegas während des Stoffaustausches ebenfalls im Deponiesickerwasser angereichert werden, erfolgen. Um dabei den anaeroben Mikroorgansimen optimale Lebensbedingungen zu bieten und effektive Abbauleistungen zu erreichen, kann die Kolonne in einem Temperaturbereich zwischen 20 0C und 700C betrieben werden. Es wird als Hilfsstoff Deponiesickerwasser verwendet und ein Abscheider für die Schwermetallverbindungen ist nötig.Compounds which are also enriched in the landfill leachate from the landfill gas during the mass transfer occur. In order to provide the anaerobic microorganisms optimal living conditions and to achieve effective degradation performance, the column can be operated in a temperature range between 20 0 C and 70 0 C. It is used as an auxiliary landfill leachate and a separator for the heavy metal compounds is needed.
In der US 2004/0137610 Al wird einem Biofilter eine Beladungseinheit vorgeschaltet. Diese Beladungseinheit ist so beschaffen, dass ein Lösungsmittel ausgewählt wurde, in dem sich die zu reinigenden VOCs (z.B. Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol, Styrol usw.) lösen bzw. wenn im Gasstrom keine VOCs sind, diese VOCs in die Gasphase übergehen. Somit ist gewährleistet, dass in der Gasphase immer eine konstante Konzentration an VOCs auf den Biofilter kommt.In US 2004/0137610 A1, a biofilter is preceded by a loading unit. This loading unit is designed to select a solvent in which to dissolve the VOCs to be purified (e.g., benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene, etc.) or, if there are no VOCs in the gas stream, these VOCs to gas phase. This ensures that there is always a constant concentration of VOCs on the biofilter in the gas phase.
Die US 5,413,714 A beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Aufreinigung von Gasgemischen, insbesondere zur Abtrennung von Phenolen. Als neu wird die Verwendung eines abbauresis- tenten Füllkörpers angeführt, der während eines Lebenszyklus des Substrats nicht biologisch degradiert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur selektiven Abtrennung zumindest einer Komponente, insbesondere siliziumhältiger Verbindungen, aus einem Gasgemisch, wie Biogas, zur Verfügung zu stellen.The US 5,413,714 A also describes a process for the purification of gas mixtures, in particular for the separation of phenols. What is new is the use of a degradative packing that does not biodegrade during a life cycle of the substrate. The object of the present invention is therefore to provide a method and a device for the selective separation of at least one component, in particular silicon-containing compounds, from a gas mixture, such as biogas.
Die Aufgabe wird jeweils eigenständig durch ein Verfahren gelöst, wobei zumindest eineThe task is independently solved by a method, wherein at least one
Komponente, insbesondere siliziumhältige Verbindungen, wie Siloxane, über aerobe, insbesondere mesophile, Mikroorganismen zumindest teilweise abgetrennt wird/werden und durch eine Vorrichtung, wobei zumindest zur teilweisen Abtrennung zumindest einer Komponente, insbesondere siliziumhältige Verbindungen, wie Siloxane, aerobe, insbesondere mesophile, Mikroorganismen angeordnet sind. Von Vorteil dabei erweist sich, dass sich durch die Verwendung von aeroben Mikroorganismen ein aerobes Verfahren zur Abtrennung der zumindest einen Komponente aus dem Gasgemisch verwendet werden kann und dadurch beispielsweise die Bildung von geruchsbelästigenden Stoffen vermieden werden kann. Weiters kann durch die Verwendung eines aeroben Verfahrens die Zeitdauer zur Abtrennung silziumhältiger Verbin- düngen aus dem Gasgemisch im Vergleich zu anaeroben Verfahren deutlich reduziert werden.Component, in particular silicon-containing compounds, such as siloxanes, is at least partially separated via aerobic, in particular mesophilic, microorganisms and by a device, wherein at least partially separating at least one component, in particular silicon-containing compounds, such as siloxanes, aerobic, especially mesophilic, microorganisms arranged are. The advantage here is that an aerobic process for separating the at least one component from the gas mixture can be used by the use of aerobic microorganisms and thus, for example, the formation of odor-causing substances can be avoided. Furthermore, by using an aerobic method, the time for separating silicon-containing compounds from the gas mixture can be significantly reduced compared to anaerobic processes.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein gasförmiges Oxidationsmittel, insbesondere Sauerstoff und/oder aufkonzentrierter Luftsauerstoff, dem Biogas zugeführt wird und ein Bio- gas-Oxidationsmittelgemisch gebildet wird, wodurch beispielsweise das Biogas nicht durch Stickstoff verdünnt wird und somit das gereinigte Biogas problemlos ins Erdgasnetz eingespeist werden kann.In a further development, it is provided that a gaseous oxidizing agent, in particular oxygen and / or concentrated atmospheric oxygen, is supplied to the biogas and a biogas oxidizing agent mixture is formed, whereby, for example, the biogas is not diluted by nitrogen and thus the purified biogas easily into the natural gas network can be fed.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Prozessflüssigkeit im Reaktor mit dem einströmenden Biogas-Oxidationsmittelgemisch vermischt wird und gegebenenfalls in einem Sammelbehälter transportiert wird, wodurch vor in Kontaktkommen der Mikroorganismen mit dem abzutrennenden Biogas eine Durchmischung der Prozessflüssigkeit des Biogases und des Oxidatonsmittels stattfinden kann und somit die Effizienz des Verfahrens, insbesondere durch Steigerung des Metabolisierungsprozesses der Mikroorganismen, erhöht werden kann.In a further development, it is provided that the process liquid is mixed in the reactor with the inflowing biogas oxidizer mixture and optionally transported in a collection, whereby before coming into contact of the microorganisms with the biogas to be separated mixing of the process liquid of the biogas and the Oxidatonsmittels can take place and thus the efficiency of the process can be increased, in particular by increasing the metabolization process of the microorganisms.
Die Menge des benötigten Oxidationsmittels kann stöchiometrisch bestimmt werden, wodurch optimale Bedingungen für die Abtrennung für die Mikroorganismen bezüglich des Sauerstoffgehalts geschaffen werden können. Weiters ist vorgesehen, dass die Oxidationsmittelzufuhr in Abhängigkeit des Oxidationsmit- telsgehalts der Prozessflüssigkeit oder des Biogas, vorzugsweise in einer Zufuhr- und/oder Abfuhreinrichtung Sammelbehälter und /oder im Reaktor geregelt wird, sodass Einsparungspotentiale in Bezug auf den Oxidationsmittelverbrauch, insbesondere wenn nicht Luftsauer- Stoff, sondern z.B. Reinsauerstoff bzw. andere Oxidationsmittel verwendet werden, ausgenutzt werden können und damit die Betriebskosten gesenkt werden können.The amount of oxidant needed can be determined stoichiometrically, which can provide optimal conditions for separation for the microorganisms in terms of oxygen content. Furthermore, it is provided that the oxidant supply is regulated as a function of the oxidizing agent content of the process liquid or of the biogas, preferably in a supply and / or discharge device sump and / or in the reactor, so that savings potentials with respect to the oxidant consumption, in particular if not air-acid. Substance, but as pure oxygen or other oxidants are used, can be exploited and thus the operating costs can be reduced.
Von Vorteil zeigt sich auch, dass im Sammelbehälter, zumindest eine Verteilvorrichtung, wie z.B. ein Rührer, angeordnet ist, die die Prozessflüssigkeit, das Biogas bzw. Oxidationsmittel oder ein Gemisch daraus vermischt, wodurch dafür gesorgt wird, dass die Prozessflüssigkeit, das Biogas und das Oxidationsmittel im Sammelbehälter ständig in Bewegung bleiben und sich somit keine Komponenten absetzen können, sondern die gesamte Zusammensetzung der einzelnen vorab genannten Komponenten oder des Gemisches daraus für den Kreislauf zur Verfügung stehen.It is also advantageous that in the collecting container, at least one distributing device, such as e.g. a stirrer, is arranged, which mixes the process liquid, the biogas or oxidant or a mixture thereof, thereby ensuring that the process liquid, the biogas and the oxidant in the sump constantly in motion and thus can not settle components, but the entire composition of each of the above components or the mixture thereof is available for the circulation.
Weiters erweist sich von Vorteil, dass die Prozessflüssigkeit, das Biogas, das Oxidationsmittel und/oder das Gemisch daraus auf eine Temperatur, ausgewählt aus einem Bereich zwischen 20° C und 45° C, vorzugsweise 28° C, vorzugsweise im Sammelbehälter erwärmt wird, wodurch die Effizienz der Abbauleistung der Mikroorganismen optimiert wird sowie die optima- len Lebensbedingungen geschaffen werden. Damit die aeroben Mikroorganismen optimale Lebensbedingungen haben und höchste Abbauleistungen erzielen können, ist es vorteilhaft, den Reaktor in einem Temperaturbereich zwischen 20° bis 45° C, insbesondere 28° C zu betreiben.Furthermore, it proves to be advantageous that the process liquid, the biogas, the oxidizing agent and / or the mixture thereof is heated to a temperature selected from a range between 20 ° C and 45 ° C, preferably 28 ° C, preferably in the collecting container, thereby the efficiency of the degradation of the microorganisms is optimized and the optimal living conditions are created. So that the aerobic microorganisms have optimal living conditions and can achieve the highest degradation rates, it is advantageous to operate the reactor in a temperature range between 20 ° to 45 ° C, in particular 28 ° C.
Weiters ist vorgesehen, dass durch ein Vorratsgefäß neue Prozessflüssigkeit, vorzugsweise über den Sammelbehälter in den Kreislauf gelangt und durch ein Abfallgefäß verbrauchte Prozessflüssigkeit abtransportiert wird, wodurch gewährleistet werden kann, dass sämtliche Komponenten in der Prozessflüssigkeit über einen definierten Zeitraum in einer vordefinierten Konzentration vorliegen. Beispielsweise können mit dem Ausschleusen von Prozessflüs- sigkeit Stoffwechselprodukte der Mikroorganismen, gelöste Salze, etc. aus der im Kreislauf geführten Prozessflüssigkeit entfernt und dadurch z.B. eine Zunahme der Salzkonzentration vermieden werden. Vorteilhaft dabei erweist sich des weiteren, dass die Zufuhr neuer Prozessflüssigkeit über eine Niveausteuerung aus dem Vorratsgefäß reguliert werden kann. Die Prozessflüssigkeit kann über eine Fördereinrichtung, insbesondere Pumpe, von unten nach oben, insbesondere vom Sammelbehälter in den oberen Bereich des Reaktors, transportiert werden und gegebenenfalls über eine Verteileinrichtung, insbesondere Brausekopf, im Reaktor gleichmäßig versprüht werden, wodurch eine gleichmäßige Aufbringung des Gasge- misches über den gesamten Innenraum des Reaktors und somit über die gesamte Mikroorganismenpopulation ermöglicht wird.It is further provided that new process fluid, preferably via the collecting container, enters the circuit through a storage container and process fluid consumed by a waste container is removed, which ensures that all components in the process fluid are present in a predefined concentration over a defined period of time. For example, with the removal of process fluid, metabolic products of the microorganisms, dissolved salts, etc., can be removed from the circulating process fluid and, for example, an increase in the salt concentration can be avoided. It also proves advantageous that the supply of new process fluid can be regulated via a level control from the storage vessel. The process liquid can be transported via a conveying device, in particular a pump, from bottom to top, in particular from the collecting container into the upper region of the reactor and optionally uniformly sprayed in the reactor via a distributor device, in particular shower head, whereby a uniform application of the gas mixture over the entire interior of the reactor and thus over the entire microorganism population is made possible.
Vorteilhaft erweist sich des weiteren, dass sich durch die Anordnung von Verteilerböden die Prozessflüssigkeit, das Biogas, das Oxidationsmittel und/oder das Gemisch daraus über den gesamten Innenraum des Reaktors gleichmäßig verteilt wird, wodurch vermieden werden kann, dass lediglich in den Randbereichen des Reaktors eine Abtrennung bzw. eine Absonderungen von siliziumhältigen Verbindungen aus dem Biogas erfolgt, da vor allem bei geraden Flächen eine mehr oder weniger große Neigung der Prozessflüssigkeit und/oder des Biogas/ Oxidationsmittels/Gemisches zur Randgängigkeit besteht.It also proves advantageous that the process liquid, the biogas, the oxidizing agent and / or the mixture thereof is uniformly distributed over the entire interior of the reactor by the arrangement of distributor plates, whereby it can be avoided that only in the edge regions of the reactor Separation or separation of silicon-containing compounds from the biogas takes place, since there is a greater or lesser inclination of the process liquid and / or of the biogas / oxidant / mixture for edge flow especially in straight areas.
Die aeroben Mikroorganismen können auf einem Träger, insbesondere Füllkörper, wie Kunststofffüllkörper, wie z.B. Polyurethanschaum, Raschigringe, etc. imobilisiert sein, worauf sich die aerobe Mikroorganismen vermehren. Weiters erweist sich dabei von Vorteil, dass die aktive Biomasse nicht im Kreislauf im Gerät und in Nebenanlagen geführt werden muss, sondern auf den Füllkörpern stationär verbleiben kann und somit eine kompakte Bauweise ohne kostspielige Nebenanlagen ermöglicht wird. Dadurch wird der Betrieb der Anlage wesentlich vereinfacht und die Wartung und Überwachung erleichtert. Als besonders günstig wirkt sich hierbei auch die Tatsache aus, dass als biologischer Rasen ein Füllkörperbett mit sehr großer Oberfläche zur Verfügung steht und dass sich die Flüssigkeitsoberfläche jeweils im direkten Kon- takt zu dem biologischen Rasen befindet, sodass die siliziumhältigen Verbindungen sehr rasch und vollständig zu den Mikroorganismen transportiert werden können. Die Aktivität der Bakterien kann auch dann aufrechterhalten werden, wenn während Stillstandzeiten kein zu reinigendes Biogas anfällt. Es genügt hierbei den Kreislauf der Prozessflüssigkeit aufrecht zu erhalten.The aerobic microorganisms may be supported on a support, in particular fillers, such as plastic fillers, e.g. Polyurethane foam, Raschig rings, etc. be immobilized, whereupon multiply the aerobic microorganisms. Furthermore, it proves to be advantageous that the active biomass does not have to be circulated in the device and ancillary equipment, but can remain stationary on the packing and thus a compact design without costly ancillary facilities is possible. This considerably simplifies the operation of the system and facilitates the maintenance and monitoring. The fact that a packed bed with a very large surface area is available as a biological lawn and that the liquid surface is in direct contact with the biological lawn in each case has a particularly favorable effect, so that the silicon-containing compounds are added very rapidly and completely the microorganisms can be transported. The activity of the bacteria can be maintained even if there is no biogas to be purified during downtime. It is sufficient in this case to maintain the circulation of the process liquid.
In einer Weiterbildung ist es vorgesehen, dass als Mikroorganismen Misch- oder Reinkulturen aus Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella subtilis, Proteobakterium sp., Myroides sp., Chryseobakterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. und/oder aus Kläranlagen siloxanproduzie- render Industrie isolierte Bakterienarten bzw. -stamme und/oder in Kombination mit anderen Bakterienstämmen und -arten verwendet werden, wodurch eine große Vielfalt der zu verwendenden Mikroorganismen eingesetzt werden kann, die unter aeroben Bedingungen in der Lage sind siliziumhältige Verbindungen und gegebenenfalls andere Komponenten aus Biogas abzu- trennen.In a further development it is provided that as microorganisms mixed or pure cultures of Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella subtilis, Proteobacterium sp., Myroides sp., Chryseobacterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. and / or from sewage treatment plants siloxanproduzie- render industry-isolated bacterial strains and / or strains and / or in combination with other bacterial strains and species can be used, whereby a wide variety of microorganisms to be used, which are capable of aerobic conditions silicon-containing compounds and optionally other components of biogas to be separated.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass insbesondere zu Beginn des Verfahrens die Prozessflüssigkeit mit den befindlichen Mikroorganismen angeimpft wird, wodurch die Anwuchszeit der Mikroorganismen auf den Füllkörpern wesentlich verkürzt werden kann.In a further development, it is provided that, especially at the beginning of the process, the process liquid is inoculated with the microorganisms present, as a result of which the growth time of the microorganisms on the packings can be substantially shortened.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren im Gegenstrom betrieben wird, insbesondere, dass das Biogas von unten nach oben und das Nährmedium von oben nach unten strömen, d.h. dass das zu reinigende Gas innerhalb des Reaktors im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung der Prozessflüssigkeit verläuft. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das gasförmige Medium und die Flüssigkeit über die gesamte Höhe des Reaktors aneinander entlang gleiten, wodurch sich eine lange Kontaktstrecke ergibt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the process is operated in countercurrent, in particular that the biogas flow from the bottom to the top and the nutrient medium from top to bottom, i. that the gas to be purified within the reactor is substantially opposite to the flow direction of the process liquid. This embodiment has the advantage that the gaseous medium and the liquid slide along the entire height of the reactor along each other, resulting in a long contact distance.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren im Gleichstrom be- trieben wird, insbesondere dass das Biogas und das Nährmedium in gleicher Richtung im Kreislauf geführt werden. Diese Ausgestaltung hat sich vor allem für Vorrichtungen, deren Innenraum des Reaktors eine vergleichsweise große Höhe aufweist, als vorteilhaft erwiesen, da bereits eine Durchmischung des gasförmigen Mediums und der Prozessflüssigkeit vor Eintritt in den Innenraum des Reaktors erfolgen kann.In an alternative embodiment it is provided that the process is operated in cocurrent, in particular that the biogas and the nutrient medium are circulated in the same direction. This embodiment has proved to be advantageous, above all, for devices whose interior of the reactor has a comparatively high level, since mixing of the gaseous medium and the process fluid can already take place prior to entry into the interior of the reactor.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass mehrere Zu- und Abfuhreinrichtungen fϊir das Biogas, das Oxidationsmittel, die Prozessflüssigkeit und/oder Gemisch daraus vorzugsweise auf gleicher Ebene, und/oder in regelmäßigen Abständen verteilt über den gesamten Durchmesser des Innenraums des Reaktors angeordnet sind, wodurch gewährleistet wird, dass eine gleichmäßige Verteilung des Biogas, Oxidationsmittels, der Prozessflüssigkeit und/oder Gemisches daraus über den gesamten Reaktor vorliegt.In a further development, it is provided that a plurality of supply and discharge devices for the biogas, the oxidizing agent, the process liquid and / or mixture thereof are preferably arranged on the same level, and / or distributed at regular intervals over the entire diameter of the interior of the reactor, thereby it is ensured that there is a uniform distribution of the biogas, oxidizing agent, the process liquid and / or mixtures thereof over the entire reactor.
Durch die Anordnung einer Einrichtung zur Anreicherung des Biogases mit Oxidationsmittel, wie Luft oder Sauerstoff, außerhalb des Reaktors kann eine höhere Konzentration des Oxida- tionsmittels im Biogas und in weiterer Folge gegebenenfalls in der Prozessflüssigkeit erreicht werden, sodass eine ausreichende, beispielsweise zumindest stöchiometrische Menge an Oxi- dationsmittel in Bezug auf die abzutrennende Komponente für die Stoffwechseltätigkeit der Organismen zur Verfügung steht. So kann beispielsweise eine vorbestimmbare Menge anBy arranging a device for enriching the biogas with oxidizing agent, such as air or oxygen, outside the reactor, a higher concentration of the oxidizing agent in the biogas and subsequently optionally in the process liquid can be achieved, so that a sufficient, for example at least stoichiometric amount of oxidizing agent in relation to the component to be separated for the metabolic activity the organisms is available. For example, a predeterminable amount of
Oxidationsmittel in das Biogas und/oder die Prozessflüssigkeit eingebracht werden, sodass im Innenraum des Reaktors eine Pufferkapazität für den Fall von Betriebsstörungen zur Verfügung steht und damit der Reaktor zumindest über einen Zeitraum kontinuierlich weiterbetrieben werden kann.Oxidant be introduced into the biogas and / or the process liquid, so that in the interior of the reactor, a buffer capacity for the case of malfunctions is available and thus the reactor can be continuously operated at least over a period of time.
Die Endkonzentration des Sauerstoff im gereinigten Biogas beträgt einen Maximalwert ausgewählt aus einem Bereich mit einer oberen Grenze von 2 %, vorzugsweise 1,5 %, insbesondere 1 %, und einer unteren Grenze von 0,1 %, vorzugsweise 0,3 %, insbesondere 0,5 %, wodurch es ermöglicht wird, dass das gereinigte Biogas direkt in das Erdgasnetz eingespeist wird und damit die ÖVGW-Richtlinie erfüllt wird (Sauerstoff maximal 0,5 %).The final concentration of oxygen in the purified biogas is a maximum value selected from a range with an upper limit of 2%, preferably 1.5%, in particular 1%, and a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0 , 5%, which makes it possible for the purified biogas to be fed directly into the natural gas grid, thus fulfilling the ÖVGW guideline (maximum oxygen 0.5%).
Weiters ist vorgesehen, dass im Kreislauf zumindest eine Messvorrichtung, insbesondere zur Messung des Oxydationsmittels, der Salzkonzentration, pH- Werts, etc. angeordnet ist, wodurch sich die Effizienz der Vorrichtung, insbesondere im Hinblick auf die Betriebsmittelkos- ten, steigert.Furthermore, it is provided that in the circuit at least one measuring device, in particular for measuring the oxidizing agent, the salt concentration, pH, etc., is arranged, whereby the efficiency of the device, in particular with respect to the operating costs, increases.
Die Prozessflüssigkeit, insbesondere das Nährmedium, kann einen Pflanzendünger, vorzugsweise flüssigen Pflanzendünger, beinhalten, wodurch die für das Bakterienwachstum notwendigen und optimierten Nährstoffe den Mikroorganismen zur Verfügung gestellt werden.The process liquid, in particular the nutrient medium, may contain a plant fertilizer, preferably liquid plant fertilizer, whereby the nutrients necessary and optimized for bacterial growth are made available to the microorganisms.
Von Vorteil erweist sich dabei die Auswahl eines Pflanzendüngers gemäß handelsüblicher Pflanzendünger, weil dadurch ein kostengünstiges ohne Herstellungsaufwand und dennoch optimiertes Nährstoffangebot für die Mikroorganismen geboten werden kann. Besonders vorteilhaft erweist sich ein Nährmedium enthaltend Stickstoff, Phosphor, Kalium, insbesondere im Verhältnis 3 : 1 :3, und Spurennährstoffe, wie 0,01 % Mangan, jeweils 0,002% bis 0,005 % Zink und/oder Kupfer und gegebenenfalls Spuren von Bor und/oder Eisen.Of advantage proves to be the selection of a plant fertilizer according to commercial plant fertilizer, because this cost-effective without manufacturing effort and yet optimized nutrient supply for the microorganisms can be offered. Particularly advantageous is a nutrient medium containing nitrogen, phosphorus, potassium, in particular in the ratio 3: 1: 3, and trace nutrients, such as 0.01% manganese, 0.002 to 0.005% zinc and / or copper and optionally traces of boron and / or or iron.
Der Pflanzendünger wird in einer Verdünnung 1:50 bis 1 :200, vorzugsweise 1:100 der ur- sprünglichen Konzentration in der Prozessflüssigkeit eingesetzt, wodurch weder eine Über- noch eine Unterversorgung mit Nährstoffen der Mikroorganismen entstehen.The plant fertilizer is diluted 1:50 to 1: 200, preferably 1: 100 of the original used in the process liquid, resulting in neither an oversupply nor an undersupply of nutrients of the microorganisms.
Der pH- Wert der Prozessflüssigkeit ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5, insbesondere 5,5 vorzugsweise 6, und einer oberen Grenze von 7,5, insbesondere 7, vorzugsweise 6,5 ausgewählt, wodurch keine Zudosierung weder einer Lauge nochβ einer Säure nötig ist, da die Prozessflüssigkeit, gegebenenfalls mit den Abbauprodukten der siliziumhältigen Verbindungen, als Puffer dient.The pH of the process liquid is selected from a range with a lower limit of 5, in particular 5.5, preferably 6, and an upper limit of 7.5, in particular 7, preferably 6.5, whereby no addition of neither a liquor nor β an acid is necessary because the process liquid, optionally with the degradation products of the silicon-containing compounds, serves as a buffer.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Prozessflüssigkeit ein Lösungsmittel umfassen, dessen Polarität zwischen jener von Wasser und Siloxanen liegt, wodurch die Wasserlöslichkeit von Siloxanen erhöht werden kann.In a further development of the invention, the process liquid may comprise a solvent whose polarity is between that of water and siloxanes, whereby the water solubility of siloxanes can be increased.
Dies kann aber auch dadurch erreicht werden, dass als Lösungsmittel zumindest ein Tensid in einer Menge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 %, vorzugsweise 0,3 %, insbesondere 0,5 % und einer oberen Grenze von 5 %, vorzugsweise 3 %, insbesondere 1 % in der Prozessflüssigkeit enthalten ist.However, this can also be achieved by using as solvent at least one surfactant in an amount selected from a range with a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0.5% and an upper limit of 5%, preferably 3%, in particular 1% is contained in the process liquid.
In einer Weiterbildung der Erfindung können Verteilerböden im Innenraum des Reaktors an- geordnet sein, wodurch eine bessere Verteilung zwischen der Gas- und der Flüssigphase erzielt wird.In a further development of the invention, distributor plates can be arranged in the interior of the reactor, whereby a better distribution between the gas and the liquid phase is achieved.
Die Verteilerböden sind vorzugsweise in Form einer Lochplatte ausgebildet um das vorab erwähnte positive Resultat zu erzielen.The distributor plates are preferably designed in the form of a perforated plate in order to achieve the above-mentioned positive result.
Um die Wirkung der Verteilerböden zu optimieren, können diese in regelmäßigen Abständen entlang der Längserstreckung des Reaktors angeordnet sein.In order to optimize the effect of the distributor plates, they may be arranged at regular intervals along the longitudinal extent of the reactor.
Weiters kann ein Sammelbehälter zur Zu- und/oder Abfuhr von Prozessflüssigkeit, Biogas, Oxidationsmittel, Stoffwechselprodukten der Mikroorganismen, etc. angeordnet sein, in welchem gegebenenfalls eine Verteileinrichtung, wie Rührer, angeordnet ist, wodurch die Flüssigkeit ständig in Bewegung bleibt und für eine kontinuierliche Durchmischung gesorgt wird. Wird das Biogas bzw. das Biogasoxidationsmittelgemisch ebenfalls über den Sammelbehälter transportiert, so erfolgt eine kontinuierliche Durchmischung sowohl der Prozessflüssigkeit als auch des Biogases und des Oxidationsmittels.Furthermore, a collecting container for the supply and / or removal of process liquid, biogas, oxidizing agents, metabolic products of microorganisms, etc. may be arranged, in which optionally a distribution device, such as stirrer, is arranged, whereby the liquid is constantly in motion and for a continuous Mixing is taken care of. If the biogas or the biogas oxidant mixture also on the collecting container transported, so there is a continuous mixing of both the process liquid and the biogas and the oxidizing agent.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann im und/oder am Sammelbehälter eine Heizeinrich- tung, insbesondere ein Heizmantel, angeordnet sein, wodurch die Wirkungskraft der Vorrichtung durch Optimierung der Reaktionsbedienungen, insbesondere der Lebensbedingungen für die Mikroorganismen, verbessert werden kann.In one development of the invention, a heating device, in particular a heating jacket, can be arranged in and / or on the collecting container, whereby the effectiveness of the device can be improved by optimizing the reaction operations, in particular the living conditions for the microorganisms.
Weiters kann im Strömungsverlauf der Prozessflüssigkeit, des Biogas, des Oxidationsmittel und/oder des Gemisches daraus nach dem Reaktor ein Tropfenabscheider angeordnet sein, wodurch die Qualität des die Vorrichtung verlassenden Gasgemisches verbessert werden kann und gleichzeitig eine Rückgewinnung an Prozessflüssigkeit möglich ist.Furthermore, a droplet separator can be arranged downstream of the reactor in the course of the process liquid, the biogas, the oxidizing agent and / or the mixture thereof, as a result of which the quality of the gas mixture leaving the device can be improved and at the same time a recovery of process liquid is possible.
Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung erweist sich, dass ein Wirkungsgrad von 80 % bis 90 % erzielt werden kann, wodurch eine deutlich verbesserte, wie aus dem Stand der Technik bekannte Abtrennung von siliziumhältigen Verbindungen aus Biogas geschaffen werden kann.An advantage of the present invention is that an efficiency of 80% to 90% can be achieved, whereby a significantly improved, as known from the prior art separation of silicon-containing compounds from biogas can be created.
Die Erfindung umfasst weiters die Verwendung der Vorrichtung nach den dargestellten Ausfuhrungsvarianten zur Vorreinigung und/oder Reinigung, insbesondere Entfernung von silizi- umhältigen Verbindungen aus Biogas bzw. bei der Verstromung von Biogas in Kraft- Wärme- Kopplungssystemen, insbesondere Brennstoffzellen.The invention further includes the use of the device according to the illustrated embodiments for pre-cleaning and / or cleaning, in particular removal of silicon-containing compounds from biogas or in the generation of electricity from biogas in combined heat and power systems, in particular fuel cells.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der vorliegenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 das Anlagenschema einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung;Fig. 1 shows the system diagram of an embodiment of the device according to the invention;
Fig. 2 in Draufsicht eine Ausführungsvariante eines Verteilerbodens.Fig. 2 in plan view an embodiment of a distributor base.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments identical parts are provided with the same reference numerals or the same component designations. in which the disclosures contained in the entire description can be applied mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or the same component designations. Also, the position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogous to the new situation. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.
Biogas 2 entsteht aus organischer Substanz, z.B. aus Pflanzenabfällen bzw. anderen Bioabfällen in einem mehrstufigen anaeroben Prozess durch verschiedenste Bakterien. Es ist ein Gasgemisch, das unter anderem Methan, Kohlendioxid, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, silizi- umhältige Verbindungen, etc. enthält. Erfindungsgemäß können aus diesem Gasgemisch in der Folge siliziumhältige Verbindungen in einem aeroben Prozess durch biologische Oxidati- on und von Zuhilfenahme von Mikroorganismen 10 entfernt werden.Biogas 2 is formed from organic matter, e.g. From plant waste or other biowaste in a multi-stage anaerobic process by a variety of bacteria. It is a gas mixture containing, inter alia, methane, carbon dioxide, ammonia, hydrogen sulfide, compounds containing silicon, etc. According to the invention, silicon-containing compounds can subsequently be removed from this gas mixture in an aerobic process by biological oxidation and with the aid of microorganisms 10.
Fig. 1 beschreibt eine Vorrichtung 1 zur zumindest teilweisen Entfernung zumindest einer Komponente aus einem Gasgemisch, insbesondere Biogas 2. Das Biogas 2 wird über eine Zufuhreinrichtung 3 zum Reaktor 4 transportiert. Am unteren Ende des Reaktors 4 befindet sich der Reaktorsumpf 5. Der Reaktor 4 ist vorzugsweise als Rieselbettreaktor ausgeführt.1 describes a device 1 for at least partially removing at least one component from a gas mixture, in particular biogas 2. The biogas 2 is transported to the reactor 4 via a feed device 3. At the lower end of the reactor 4 is the reactor sump 5. The reactor 4 is preferably designed as a trickle bed reactor.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Oxydationsmittel 6 dem Biogas 2 bereits in der Zufuhreinrichtung 3 zudosiert. Das Oxidationsmittel 6 wird von den aeroben Mikroorganismen 10 für die Oxidation benötigt. Dieses wird bei der erfindungsgemäßen Vorrich- tung 1 nach Fig. 1 im Biogas 2 in von Form von Sauerstoff bzw. Luftsauerstoff 6 angereichert. Erfindungsgemäß wird ein gasförmiges Oxidationsmittel 6 verwendet, wobei allerdings erwähnt sei, dass mit der Vorrichtung 1 nach der Erfindung auch flüssige Oxidationsmittel 6 verarbeitet werden können. Von der Zufuhreinrichtung 3 gelangen das Biogas 2 und das Oxidationsmittel 6 in den Reaktorsumpf 5 und steigen im Innenraum 21 des Reaktors 4 auf. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sind vorzugsweise mehrere Zu- und Abfuhreinrichtungen 3,7 für das Gasgemisch angeordnet, um eine bessere Verteilung zwischen Gas und Flüssigphase zxi erzielen. Über die gezielte Zufuhr des Oxidationsmittels 6 zum Biogas 2 kann die genaue Konzentration des Oxidationsmittelsgehalts im Biogas bestimmt werden. Erfolgt eine weitere Verdünnung im Sammelbehälter 8 durch die Zufuhr von Prozessflüssigkeit 9, so kann abermals genau berechnet werden, in welcher Konzentration Oxidationsmittel 6 zugeführt werden muss, um letztendlich im Innenraum 21 des Reaktors 4 optimale Bedingungen für die Vermehrung der Mikroorganismen 10 bzw. der Abtrennung siliziumhältiger Verbindungen durch die Mikroorganismen 10 zu erzielen.In the embodiment according to the invention, the oxidizing agent 6 is already added to the biogas 2 in the supply device 3. The oxidizer 6 is needed by the aerobic microorganisms 10 for the oxidation. In the device 1 according to the invention according to FIG. 1, this is enriched in the biogas 2 in the form of oxygen or atmospheric oxygen 6. According to the invention, a gaseous oxidizing agent 6 is used, although it should be mentioned that it is also possible to process liquid oxidizing agent 6 with the device 1 according to the invention. The biogas 2 and the oxidizing agent 6 enter the reactor sump 5 from the supply device 3 and rise in the interior 21 of the reactor 4. In the device 1 according to the invention, a plurality of feed and discharge devices 3, 7 are preferably arranged for the gas mixture in order to achieve a better distribution between gas and liquid phase zxi. By means of the targeted supply of the oxidizing agent 6 to the biogas 2, the exact concentration of the oxidizing agent content in the biogas can be determined. If a further dilution takes place in the collecting container 8 through the supply of process liquid 9, then it can again be precisely calculated in which concentration the oxidizing agent 6 has to be fed in order finally to find optimal conditions for the multiplication of the microorganisms 10 or the separation in the interior 21 of the reactor 4 silicon-containing compounds by the microorganisms 10 to achieve.
Neben der Funktion als Waschflüssigkeit zur Auswaschung der Reaktionsprodukte aus dem Reaktor 4, insbesondere der Füllkörper 22, kann die Prozessflüssigkeit 9 auch die Funktion der Nährstoffzufuhr für die Mikroorganismen 10 übernehmen. Die Nährstoffe können z.B. Spurenelemente, wie Phosphor sein, wobei sich die genaue Zusammensetzung an Nährstoffen nach der jeweiligen Bakterienkultur richtet. Die Zudosierung der Nährstoffe kann ebenfalls über den Sammelbehälter 8 für frische Prozessflüssigkeit 9 erfolgen.In addition to the function as washing liquid for leaching the reaction products from the reactor 4, in particular the filling body 22, the process liquid 9 can also take over the function of nutrient supply for the microorganisms 10. The nutrients may e.g. Trace elements, such as phosphorus, where the exact composition of nutrients depends on the particular bacterial culture. The addition of nutrients can also be done via the reservoir 8 for fresh process fluid 9.
Die Prozessflüssigkeit 9 kann also sowohl eine Nähr- als auch eine Waschlösung sein. Sie wird vorzugsweise im Kreislauf geführt. Vorzugsweise umfasst die Prozessflüssigkeit 9 einen flüssigen Pflanzendünger und wird einer vordefinierten Verdünnung eingesetzt.The process fluid 9 can therefore be both a nutrient and a washing solution. It is preferably recycled. Preferably, the process liquid 9 comprises a liquid plant fertilizer and is used a predefined dilution.
Um den Mikroorganismen 10 entsprechende Lebensbedingungen zu ermöglichen, kann in der Vorrichtung 1 weiters eine pH- Wert-Messung und/oder — regelung kontinuierlich vorgesehen sein.In order to enable living conditions corresponding to the microorganisms 10, a pH value measurement and / or control can furthermore be provided continuously in the device 1.
Der pH- Wert für die biologische Oxidation von siliziumhältigen Verbindungen ist vorzugs- weise in einem Bereich zwischen pH 5 und pH 7,5, insbesondere zwischen pH 5,5 und pH 6,5, eingestellt.The pH for the biological oxidation of silicon-containing compounds is preferably set in a range between pH 5 and pH 7.5, in particular between pH 5.5 and pH 6.5.
Zur weiteren Steigerung der Effizienz der Vorrichtung 1 kann die Prozessflüssigkeit 9 vorgewärmt werden, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 20° und 45° C, vor- zugs weise 28° C. Es wird damit einerseits die Stoffwechseltätigkeit der Mikroorganismen 10 beschleunigt und andererseits kann damit auch eine höhere Konzentration an Oxidationsmittel 6 in der Prozessflüssigkeit 9 erreicht werden. Zur Erwärmung der Prozessflüssigkeit 9 kann im Prozessflüssigkeitskreislauf eine Heizeinrichtung angeordnet sein, z.B. als Heizmantel um den Sammelbehälter 8. Alternativ bzw. zusätzlich dazu kann der Reaktor 4 selbst zumindest teilweise beheizt werden. Eine Temperaturregelung ist selbstverständlich möglich.To further increase the efficiency of the device 1, the process liquid 9 can be preheated, for example to a temperature in the range between 20 ° and 45 ° C, preferably 28 ° C. It thus on the one hand accelerates the metabolic activity of the microorganisms 10 and on the other hand Thus, a higher concentration of oxidant 6 in the process liquid 9 can be achieved. For heating the process liquid 9, a heating device can be arranged in the process fluid circuit, for example as a heating jacket the collection 8. Alternatively or additionally, the reactor 4 itself can be at least partially heated. A temperature control is of course possible.
Vom Reaktorsumpf 5 zeigt eine Abfuhreinrichtung 7 zu einem Sammelbehälter 8. Über diese Abfuhreinrichtung 7 werden beispielsweise verbrauchte Prozessflüssigkeit 9 und Metaboliten der Mikroorganismen 10 zum Sammelbehälter 8 transportiert. Im Sammelbehälter 8 kann eine Verteilvorrichtung 11, insbesondere ein Rührer angeordnet sein, um eine Durchmischung der Prozessflüssigkeit 9 zu gewährleisten. Mit Hilfe der Verteilvorrichtung 11, insbesondere Rührer, ist dabei sowohl eine Homogenisierung der Nährstoffe in der Prozessflüssigkeit 9, als auch eine Durchmischung, beispielsweise zur Regulierung des pH- Werts möglich.From the reactor sump 5 shows a discharge device 7 to a sump 8. About this discharge device 7, for example, spent process fluid 9 and metabolites of microorganisms 10 are transported to the sump 8. A distribution device 11, in particular a stirrer, can be arranged in the collecting container 8, in order to ensure thorough mixing of the process liquid 9. With the help of the distribution device 11, in particular stirrer, both a homogenization of the nutrients in the process liquid 9, as well as a mixing, for example, for regulating the pH value is possible.
Zum bzw. vom Sammelbehälter 8 können Zu- oder Abfuhreinrichtungen 3,7 zur weiteren Behältnissen angeordnet sein. Eines dieser Behältnisse kann beispielsweise ein Vorratsgefäß 12 sein, in welchem neue, unverbrauchte Prozessflüssigkeit 9 vorliegt. In ein weiteres Sammel- gefäß 13 kann verbrauchte Prozessflüssigkeit 9 transportiert werden. Der Transport erfolgt über die Zu- oder Abfuhreinrichtungen 3,7, in welchen sich zumindest ein Ventil 14 und/oder auch zumindest eine Fördereinrichtung, wie Pumpe 15 befinden können.To or from the collection container 8 may be arranged to further containers 3 or 3.7 supply. One of these containers may for example be a storage vessel 12, in which new, unused process liquid 9 is present. Consumed process liquid 9 can be transported into a further collecting vessel 13. The transport takes place via the supply or discharge devices 3, 7, in which at least one valve 14 and / or at least one delivery device, such as pump 15, can be located.
Zur Erwärmung der Prozessflüssigkeit 9 kann der Sammelbehälter 8 beheizt werden. Dies kann beispielsweise durch einen Heizmantel 16, welcher sich rings um den Sammelbehälter 8 befindet, erzielt werden.For heating the process liquid 9, the collecting container 8 can be heated. This can be achieved, for example, by a heating jacket 16, which is located around the collecting container 8.
Die Prozessflüssigkeit 9 kann vom Sammelbehälter 8 über eine weitere Zufuhreinrichtung 3 und gegebenenfalls dazwischen geschaltete Ventile 14 und Pumpen 15 zum Reaktor 4 trans- portiert werden. Neben der Prozessflüssigkeit 9 können auch geringe Mengen an Biogas 2, Oxydationsmittel 6 bzw. einem Gemisch daraus enthalten sein.The process liquid 9 can be transported from the collecting container 8 to the reactor 4 via a further supply device 3 and optionally interposed valves 14 and pumps 15. In addition to the process liquid 9, small quantities of biogas 2, oxidizing agent 6 or a mixture thereof may also be contained.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Prozessflüssigkeit 9 von einem Vorratsgefaß 12 auch direkt in den Reaktor 4 transportiert werden und von dort über eine Fördereinrichtung 15, insbesondere Pumpe, zum oberen Ende 17 des Reaktors 4 geleitet werden.In an alternative embodiment, the process liquid 9 can be transported from a storage vessel 12 directly into the reactor 4 and from there via a conveyor 15, in particular pump, are directed to the upper end 17 of the reactor 4.
Um eine gleichmäßige Verteilung der Prozessflüssigkeit 9 im oberen Ende 17 des Reaktors 4 zu erzielen, kann eine Verteilereinrichtung 18, wie beispielsweise eine Brause angeordnet sein. Um die Verteilung der Prozessflüssigkeit 9, des Biogas 2, bzw. Oxidationsmittels 6 über die gesamte Höhe des Reaktors 4 annähernd gleichmäßig über den Verfahrensprozess zu halten, kann in regelmäßigen Abständen zumindest ein Verteilerboden 19, angeordnet sein. Um die Effizienz bzw. die Durchmischung zu verbessern, können auch mehrere Verteilerböden 19 in regelmäßigen Abständen angeordnet sein.In order to achieve a uniform distribution of the process fluid 9 in the upper end 17 of the reactor 4, a distributor device 18, such as a shower head, can be arranged. In order to keep the distribution of the process liquid 9, the biogas 2, or oxidant 6 over the entire height of the reactor 4 approximately uniformly over the process process, at least one distributor plate 19 may be arranged at regular intervals. In order to improve the efficiency or the mixing, it is also possible for a plurality of distribution plates 19 to be arranged at regular intervals.
Eine Ausfuhrungsform eines Verteilerbodens 19 ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist der Verteilerboden 19 in Form einer Lochplatte ausgebildet, wobei nur im Zentrum des Verteilerbodens 19 Durchbrüche 20, wie Löcher angeordnet sind.An embodiment of a distributor base 19 is shown in FIG. 2. Here, the distributor plate 19 is formed in the form of a perforated plate, wherein 19 openings 20, such as holes are arranged only in the center of the distributor plate.
In einer alternativen nicht dargestellten Ausfuhrungsform können die Durchbrüche 20 auch in anderen geometrischen Figuren, wie beispielsweise viereckig, wie z.B. rechteckig oder quadratisch, polygonal, oval, etc. angeordnet sein. Selbstverständlich können die Durchbrüche 20 auch über den gesamten Durchmesser des Verteilerbodens 19 angeordnet sein.In an alternative embodiment, not shown, the apertures 20 may also be used in other geometric figures, such as quadrangular, e.g. rectangular or square, polygonal, oval, etc. may be arranged. Of course, the openings 20 may also be arranged over the entire diameter of the distributor base 19.
Im Innenraum 21 des Reaktors 4 befinden sich die Füllkörper 22, aufweichen Mikroorganismen 10 immobilisiert sind. Dadurch muss die aktive Biomasse nicht im Kreislaufund durch Nebenanlagen geführt werden und wird eine kompakte Bauweise ohne kostspielige Nebenanlagen ermöglicht. Durch den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 kann die Wartung und die Überwachung erleichtert werden. Das Material der Füllkörper 22 muss normalerweise nicht ausgetauscht werden, wodurch die Wartungskosten weiter gesenkt werden. Die Füllkörper 22 können z.B. in Form von Raschigringen ausgebildet sein und aus unterschiedlichsten Materialien, beispielsweise Glas, Kunststoff, etc. bestehen. Weiters ist die Verwendung von Bruchglas möglich, aber auch andere Füllkörper 22, wie z.B. Aktivkohle, können eingesetzt werden. Selbstverständlich ist auch eine Mischung unterschiedlichster Materialien der Füllkörper 22 denkbar. Das Material der Füllkörper 22 sollte jedenfalls so beschaffen sein, dass sich auf diesem aerobe Mikroorganismen 10 ansiedeln können und so ausgewählt werden, dass es durch die Mikroorganismen 10 nicht abgebaut wird. Verwendbar als Füllköper-Material sind auch diverse Kunststoffschäume, z.B. Polyurethanschaum, wobei dieser sowohl of- fen-zellig als auch geschlossen-zellig ausgebildet sein kann.In the interior 21 of the reactor 4 are the packing 22, on which microorganisms 10 are immobilized. As a result, the active biomass does not have to be run in the circulation and by ancillary facilities and is a compact design without costly ancillary facilities allows. By the operation of the device 1 according to the invention, the maintenance and monitoring can be facilitated. The material of the packing 22 does not normally need to be replaced, further reducing maintenance costs. The fillers 22 may be e.g. be formed in the form of Raschig rings and made of different materials, such as glass, plastic, etc. exist. Furthermore, the use of cullet is possible, but also other packing 22, such. Activated carbon, can be used. Of course, a mixture of different materials of the packing 22 is conceivable. In any case, the material of the filling bodies 22 should be such that aerobic microorganisms 10 can settle on them and be selected such that they are not degraded by the microorganisms 10. Usable as Füllk0per material are also various plastic foams, e.g. Polyurethane foam, which may be both open-celled and closed-celled.
Die Mikroorganismen 10, insbesondere Bakterienarten bzw. -stamme Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Kleb- siella subtilis, Proteobakterium sp., Myroides sp., Chryseobakterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. und/oder aus Kläranlagen siloxanproduzierender Industrie isolierte Bakterienarten bzw. -stamme sind aktive Organismen, die Siloxane abbauen können. Auch eine Kombination der vorab genannten Bakterienarten bzw. -stamme in Kombination mit an- deren Bakterienstämmen und -arten können einen Abbau von Siloxanen ermöglichen.The microorganisms 10, in particular bacterial species or strains Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, adhesives siella subtilis, Proteobacterium sp., Myroides sp., Chryseobacterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. and / or bacterial strains isolated from sewage treatment plants of siloxane-producing industries are active organisms capable of degrading siloxanes. A combination of the aforementioned bacterial species or strains in combination with other bacterial strains and species can also facilitate the degradation of siloxanes.
Im Strömungsverlauf des Gasgemisches, insbesondere gereinigten Biogas 2, kann anschließend an den Reaktor 4 noch ein Tropfenabscheider 23 angeordnet sein, sodass gegebenenfalls im Gasgemisch enthaltene Prozessflüssigkeitströpfchen abgeschieden werden können und da- mit ein trockeneres, gereinigtes Produkt zur weiteren Verwendung zur Verfügung steht. Der Tropfenabscheider 23 kann über eine weitere Abfuhreinrichtung 7 mit dem Innenraum 21 des Reaktors 4 verbunden sein.In the flow course of the gas mixture, in particular purified biogas 2, a droplet separator 23 can then be arranged next to the reactor 4, so that optionally contained in the gas mixture process liquid droplets can be deposited and thus a more dry, purified product is available for further use. The mist eliminator 23 can be connected to the interior 21 of the reactor 4 via a further removal device 7.
Durch die Zufuhr des Oxidationsmittels 6, insbesondere Sauerstoff bzw. Luftsauerstoff, wird es ermöglicht, dass sich im Innenraum 21 des Reaktors 4 Mikroorganismen 10 ansiedeln, welche vorzugsweise obligat aerob bzw. fakultativ aerob überleben bzw. sich vermehren können und eine Abtrennung der siliziumhältigen Verbindungen aus dem Biogas 2 ermöglichen. Dadurch kann erzielt werden, dass beispielsweise Biogas 2, welches weiter verwendet wird, annähernd frei bzw. einen drastisch reduzierten Anteil an siliziumhältigen Verbindungen ent- hält und somit Schäden, welche beispielsweise durch diese verursacht werden könnten, vermieden werden. Die Mikroorganismen 10 sind in der Lage unter Sauerstoffverbrauch silizi- umhältige Verbindungen zu oxidieren. Die Reaktionsmechanismen sind hinlänglich bekannt, sodass an dieser Stelle diesbezüglich auf diverse Fachliteratur verwiesen sei bzw. können diese auch aus den Eingangs erwähnten Dokumenten zum Stand der Technik ersehen werden.The supply of the oxidizing agent 6, in particular oxygen or atmospheric oxygen, makes it possible for microorganisms 10 to settle in the interior 21 of the reactor, which preferably can survive aerobically or optionally aerobically and multiply, and a separation of the silicon-containing compounds enable biogas 2. It can thereby be achieved that, for example, biogas 2, which is used further, contains approximately free or a drastically reduced proportion of silicon-containing compounds and thus damages which could be caused by them, for example, are avoided. The microorganisms 10 are able to oxidize silicon-containing compounds under oxygen consumption. The reaction mechanisms are well known, so that reference is made in this regard in this regard to various technical literature or these can also be seen from the documents mentioned in the introduction to the prior art.
Selbstverständlich ist es möglich, den Reaktor 4 sowohl im Gleich- als auch im Gegenstrom zu betreiben. Wird der Reaktor 4 im Gegenstrom betrieben, so gelangt über den Reaktorsumpf 5 das Biogas 2 und das Oxidationsmittel 6 bzw. das Gemisch daraus in den Reaktor 4 und über eine Verteileinrichtung 18, welches am oberen Ende 17 des Reaktors 4 angeordnet ist, gelangt die Prozessflüssigkeit 9 in den Reaktor 4.Of course, it is possible to operate the reactor 4 both in cocurrent and countercurrent. If the reactor 4 is operated countercurrently, the biogas 2 and the oxidizing agent 6 or the mixture thereof into the reactor 4 and via a distributor 18, which is arranged at the upper end 17 of the reactor 4, passes through the process liquid 9 in the reactor 4th
Es ist auch möglich, die Vorrichtung 1 im Gleichstrom zu betreiben, wobei beispielsweise sowohl das Biogas 2, Oxidationsmittel 6 bzw. das Gemisch daraus als auch die Prozessflüs- sigkeit 9 über die Verteileinrichtung 18 am oberen Ende 17 in den Innenraum 21 des Reaktors 4 gebracht werden.It is also possible to operate the device 1 in cocurrent, wherein, for example, both the biogas 2, oxidizing agent 6 or the mixture thereof and the process Fluids sigkeit 9 are brought via the distributor 18 at the upper end 17 in the interior 21 of the reactor 4.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es selbstverständlich auch möglich, dass die Verteileinrichtung 18 nicht nur am oberen Ende 17 des Reaktors 4 angeordnet ist, sondern dass mehrere Verteileinrichtungen 18 in regelmäßigen Abständen verteilt über die Höhe des Reaktors 4 vorliegen und dadurch eine gleichmäßige Verteilung des Biogas 2, Oxidationsmit- tel 6 bzw. des Gemisches daraus als auch der Prozessflüssigkeit 9 erzielt werden kann.In one embodiment, not shown, it is of course also possible that the distributor 18 is not only located at the upper end 17 of the reactor 4, but that there are a plurality of distribution devices 18 distributed at regular intervals over the height of the reactor 4 and thereby a uniform distribution of the biogas 2, the oxidizing agent 6 or the mixture thereof and the process liquid 9 can be achieved.
Da sich die bei der Reaktion im Reaktor 4 gebildeten Produkte in der Prozessflüssigkeit 9 anreichern, ist es vorteilhaft, beispielsweise den Salzgehalt der Prozessflüssigkeit 9 zu überwachen und gegebenenfalls einzustellen. Die Überwachung kann dabei entweder diskontinuierlich, manuell erfolgen, andererseits ist es aber auch möglich, mittels entsprechender Messeinrichtung im Prozessflüssigkeitskreislauf diese kontinuierlich vorzunehmen. Messeinrichrun- gen zum Bestimmung des Salzgehalts in einer Flüssigkeit sind aus dem Stand der Technik bekannt. In weiterer Folge besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, andere Produkte, beispielsweise durch Fällung aus der Prozessflüssigkeit 9 zu entfernen.Since the products formed in the reaction in the reactor 4 accumulate in the process liquid 9, it is advantageous, for example, to monitor the salt content of the process liquid 9 and to adjust it if necessary. The monitoring can be done either discontinuously, manually, but on the other hand it is also possible to make them continuously by means of appropriate measuring device in the process fluid circuit. Measuring devices for determining the salt content in a liquid are known from the prior art. In a further consequence, of course, it is also possible to remove other products, for example by precipitation from the process liquid 9.
Die Prozessflüssigkeit 9 kann ein Lösungsmittel umfassen, dessen Polarität zwischen jener von Wasser und Siloxanen liegt, bzw. ein Tensid in einer Menge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 %, vorzugsweise 0,3 %, insbesondere 0,5 % und einer oberen Grenze von 5 %, vorzugsweise 3 %, insbesondere 1 % umfassen, wodurch die Wasserlöslichkeit von siliziumhältigen Verbindungen erhöht werden kann.The process liquid 9 may comprise a solvent whose polarity is between that of water and siloxanes, or a surfactant in an amount selected from a range with a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0.5%. and an upper limit of 5%, preferably 3%, especially 1%, whereby the water-solubility of silicon-containing compounds can be increased.
Die im Innenraum 21 des Reaktors 4 entstandenen Reaktionsprodukte werden mit Hilfe der Prozessflüssigkeit 9 vom Innenraum 21 in den Reaktorsumpf 5 ausgewaschen, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb des Reaktors 4 hier ermöglicht wird. In der Folge wird die Prozessflüssigkeit 9 mit dem darin enthaltenen Reaktionsprodukten aus dem Reaktorsumpf 5 über eine Abfuhreinrichtung 7 aus dem Reaktor 4 entfernt.The resulting in the interior 21 of the reactor 4 reaction products are washed out by means of the process liquid 9 from the interior 21 into the reactor sump 5, whereby a continuous operation of the reactor 4 is made possible here. As a result, the process liquid 9 with the reaction products contained therein is removed from the reactor sump 5 via a discharge device 7 from the reactor 4.
Das derart gereinigte Gasgemisch wird dem Reaktor 4, vorzugsweise oberhalb eines gegebenenfalls vorhandenen Niveaus an Prozessflüssigkeit 9, über eine Abfuhrleitung 7 entzogen. Wälirend kurzer Stillstandzeiten ist es von Vorteil, die Aktivität der Mikroorganismen 10 aufrecht zu erhalten, auch wenn kein zu reinigendes Biogas 2 anfallt. Damit kann eine erneute Anlaufphase des Reaktors 4 vermieden werden.The thus purified gas mixture is withdrawn from the reactor 4, preferably above an optionally existing level of process liquid 9, via a discharge line 7. For a short period of stoppage, it is advantageous to maintain the activity of the microorganisms 10, even if no biogas 2 to be purified is obtained. Thus, a restart phase of the reactor 4 can be avoided.
Um die Anlaufphase der Vorrichtung 1, insbesondere des Reaktors 4 zu verkürzen, ist es möglich, die Prozessflüssigkeit 9 mit den jeweiligen Mikroorganismen 10 anzuimpfen.In order to shorten the start-up phase of the device 1, in particular of the reactor 4, it is possible to inoculate the process liquid 9 with the respective microorganisms 10.
Als Variante der Prozessflüssigkeitseinbringung kann - wie nicht dargestellt — das Material der Füllkörper 22 in mehrere Stufen unterteilt werden, welche mit seitlich geneigten Trenn- böden, z.B. Glockenböden begrenzt sind, die das seitliche Abfließen der Prozessflüssigkeit 9 der jeweils darüber liegenden Stufe in einem gesonderten Kanal ermöglichen. In jeder Stufe wird über zumindest je eine Verteileinrichtungen 18, insbesondere Brause, die Prozessflüssig- keit 9 eingebracht. Die Anzahl der Stufen ergibt sich aus der erwarteten Konzentration der abzutrennenden Komponente im Gasgemisch. Diese Variante der Prozessflüssigkeitseinbrin- gung bewirkt eine ausreichende Versorgung der Mikroorganismen 10 mit Oxidationsmittel 6.As a variant of the process liquid introduction, the material of the filling bodies 22 can, as not shown, be subdivided into several stages, which are provided with laterally inclined dividing bases, e.g. Bell bottoms are limited, which allow the lateral outflow of the process liquid 9 of the respective overlying stage in a separate channel. In each stage, the process liquid 9 is introduced via at least one distribution device 18, in particular shower. The number of stages results from the expected concentration of the component to be separated in the gas mixture. This variant of the process liquid introduction causes a sufficient supply of the microorganisms 10 with oxidizing agent 6.
Wie bereits erwähnt, kann die Vorrichtung 1 zur Abtrennung bzw. teilweisen Abtrennung von siliziumhältigen Verbindungen aus Biogas 2 verwendet werden, wobei das derart gereinigte Biogas 2 einerseits thermisch verwertet werden kann und andererseits ist es auch möglich, dieses Biogas 2 zur Verstromung in Kraft- Wärme-Kopplungssystemen, insbesondere Brennstoffzellen, einzusetzen.As already mentioned, the device 1 can be used for the separation or partial separation of silicon-containing compounds from biogas 2, the purified biogas 2 on the one hand can be thermally utilized and on the other hand, it is also possible, this biogas 2 for power generation in power heat Coupling systems, in particular fuel cells use.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.All statements on ranges of values in the description of the present invention should be understood to include any and all sub-ranges thereof, e.g. the indication 1 to 10 should be understood to include all sub-ranges, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10, i. all subregions begin with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1 or 5.5 to 10.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Vorrichtung 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausfuhrungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.The embodiments show possible embodiments of the device 1, wherein it should be noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated embodiments thereof, but rather also various combinations of the individual embodiments are mutually possible and this variation possibility due to the doctrine of technical action by objective invention in the skill of those skilled in this technical field. Thus, all conceivable variants of embodiment, which are possible by combinations of individual details of the embodiment variant shown and described, are also included in the scope of protection.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that in order to better understand the structure of the device 1, these or their components have been shown partially unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. The problem underlying the independent inventive solutions can be taken from the description.
Bezugszeichen aufstell u ngSet up reference signs
1 Vorrichtung1 device
2 Biogas2 biogas
3 Zufuhreinrichtung3 feeder
4 Reaktor4 reactor
5 Reaktorsumpf5 reactor sump
6 Oxidationsmittel6 oxidizing agents
7 Abfuhreinrichtung7 discharge device
8 Sammelbehälter8 collection containers
9 Prozessflüssigkeit 10 Mikroorganismen9 process liquid 10 microorganisms
11 Verteilvorrichtung11 distribution device
12 Vorratsgefäß12 storage vessel
13 Sammelgefäß 14 Ventil13 collection vessel 14 valve
15 Fördereinrichtung15 conveyor
16 Heizmantel16 heating jacket
17 obere Ende 18 Verteileinrichtung17 upper end 18 distribution device
19 Verteilerboden19 distributor bottom
20 Durchbruch20 breakthrough
21 Innenraum 22 Füllkörper21 Interior 22 Fillings
23 Tropenabscheider 23 tropical separators

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur zumindest teilweisen Abtrennung zumindest einer Komponente aus einem Gasgemisch, insbesondere aus Biogas (2), wobei in einem Reaktor (4) mit einem In- nenraum (21) Mikroorganismen (10) durch eine Prozessflüssigkeit (9), insbesondere eine1. A process for the at least partial separation of at least one component from a gas mixture, in particular biogas (2), wherein in a reactor (4) with an interior (21) microorganisms (10) by a process liquid (9), in particular a
Wasch- und/oder Nährlösung, versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente, insbesondere siliziumhaltige Verbindungen, wie Siloxane, über aerobe, insbesondere mesophile, Mikroorganismen (10) zumindest teilweise abgetrennt wird.Washing and / or nutrient solution to be supplied, characterized in that the at least one component, in particular silicon-containing compounds such as siloxanes, at least partially separated via aerobic, in particular mesophilic, microorganisms (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiges Oxidati- onsmittel (6), insbesondere Sauerstoff und/oder Luft dem Biogas (2) zugeführt wird und ein Biogas-Oxidationsmittelgemisch gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a gaseous Oxidati- onsmittel (6), in particular oxygen and / or air to the biogas (2) is supplied and a biogas oxidant mixture is formed.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pro- zessflüssigkeit (9) im Reaktor (4) mit dem einströmenden Biogas (2), Oxidationsmittel (6) und/oder dem Gemisch daraus vermischt wird und gegebenenfalls in einen Sammelbehälter (8) transportiert wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the process liquid (9) in the reactor (4) with the inflowing biogas (2), oxidizing agent (6) and / or the mixture thereof is mixed and optionally in a collecting container (8) is transported.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des be- nötigten Oxidationsmittels (6) stöchiometrisch bestimmt wird.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the amount of the required oxidizing agent (6) is determined stoichiometrically.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxi- dationsmittelzufuhr in Abhängigkeit des Oxidationsmittelgehalts der Prozessflüssigkeit (9) und/oder des Biogas (2) in einer Zufuhr- oder Abfuhreinrichtung (3,7), im Sammelbehälter (8) und/oder im Reaktor (4), geregelt wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the Oxid dationsmittelzufuhr depending on the oxidant content of the process liquid (9) and / or the biogas (2) in a supply or discharge device (3,7), in the collecting container (8) and / or in the reactor (4) is regulated.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Sammelbehälter (8) durch eine Verteilvorrichtung (11), insbesondere Rührer, die Prozessflüssigkeit (9), das Biogas (2) bzw. Oxidationsmittel (6) oder das Gemisch daraus gemischt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the collecting container (8) by a distributor (11), in particular stirrer, the process liquid (9), the biogas (2) or oxidant (6) or the mixture be mixed from it.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeit (9), das Biogas (2), das Oxidationsmittel (6) und/oder das Gemisch daraus auf eine Temperatur ausgewählt aus einem Bereich zwischen 20° C und 45° C, vorzugsweise 28° C, vorzugsweise im Sammelbehälter (8), erwärmt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the process liquid (9), the biogas (2), the oxidizing agent (6) and / or the mixture thereof to a temperature selected from a range between 20 ° C and 45 ° C, preferably 28 ° C, preferably in the collecting container (8) is heated.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Vorratsgefäß (12) neue Prozessflüssigkeit (9), vorzugsweise über den Sammelbehälter (8), in den Kreislauf, gegebenenfalls über eine Niveausteuerung reguliert, gelangt und durch ein Sammelgefäß (13) verbrauchte Prozessflüssigkeit (9) abtransportiert wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that by a storage vessel (12) new process fluid (9), preferably via the collecting container (8), in the circuit, optionally regulated by a level control passes, and through a collecting vessel (13) spent process fluid (9) is removed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeit (9) über eine Fördereinrichtung (15), insbesondere Pumpe, von unten nach oben, insbesondere vom Sammelbehälter (8) in einen oberen Bereich des Innenraums (21) des Reaktors (4) transportiert wird und gegebenenfalls über zumindest ein Verteileinrichtung (18), insbesondere Brausekopf, im Reaktor (4) gleichmäßig versprüht wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the process liquid (9) via a conveyor (15), in particular pump, from bottom to top, in particular from the collecting container (8) in an upper region of the interior (21). of the reactor (4) is transported and optionally via at least one distribution device (18), in particular shower head, in the reactor (4) is uniformly sprayed.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anordnung zumindest eines Verteilerbodens (19) die Prozessflüssigkeit (9), das Biogas (2), das Oxidationsmittel (6) und/oder das Gemisch daraus über den Innenraum (21) des Reaktors (4) gleichmäßig verteilt werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that by the arrangement of at least one distributor plate (19), the process liquid (9), the biogas (2), the oxidizing agent (6) and / or the mixture thereof via the interior (21) of the reactor (4) are evenly distributed.
11. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aero- ben Mikroorganismen (10) auf einem Träger, insbesondere Füllkörper (22), wie Blähton,11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the aerobic microorganisms (10) on a carrier, in particular packing (22), such as expanded clay,
Kunststofffüllkörper, wie z.B. Polyurethanschaum, Raschigringe, etc. immobilisiert sind.Plastic filling bodies, such as e.g. Polyurethane foam, Raschig rings, etc. are immobilized.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikroorganismen (10) Misch- oder Reinkulturen aus Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella subtilis, Proteobakterium sp., Myroides sp., Chryseobakterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. und/ oder aus Kläranlagen siloxanproduzierender Industrie isolierte Bakterienarten bzw. -stamme und/oder in Kombination mit anderen Bakterienstämmen und -arten verwendet werden.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that as microorganisms (10) mixed or pure cultures of Pseudomonas sp., Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella subtilis, Proteobacterium sp., Myroides sp , Chryseobacterium sp., Aquicella siphonis, Pigmentiphaga kullae, etc. and / or bacterial strains or strains isolated from sewage treatment plants of siloxane-producing industry and / or used in combination with other bacterial strains and species.
13. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zu Beginn des Verfahrens die Prozessflüssigkeit (9) gegebenenfalls mit den gleichen wie auf den Füllkörpern (22) befindlichen Mikroorganismen (10) angeimpft wird. 13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in particular at the beginning of the process, the process liquid (9) optionally with the same as on the packing (22) located microorganisms (10) is inoculated.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Gegenstrom betrieben wird, insbesondere dass das Biogas (2) von unten nach oben und dass die Prozessflüssigkeit (9) von oben nach unten strömen.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the method is operated in countercurrent, in particular that the biogas (2) from bottom to top and that the process liquid (9) flow from top to bottom.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Gleichstrom betrieben wird, insbesondere dass das Biogas (2) und die Prozessflüssigkeit (9) in gleicher Richtung im Kreislauf geführt werden.15. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the method is operated in DC, in particular that the biogas (2) and the process liquid (9) are guided in the same direction in the circuit.
16. Vorrichtung (1) zur zumindest teil weisen Abtrennung zumindest einer Komponente aus einem Gasgemisch, insbesondere aus Biogas (2), umfassend einen Reaktor (4) mit Mikroorganismen (10) und zumindest eine Zu- und Abfuhreinrichtung (3,7) zum Transport des Gasgemisches und zumindest einer Prozessflüssigkeit (9), insbesondere einer Wasch- und/oder Nährlösung, dadurch gekennzeichnet, dass zur zumindest teilweisen Abtrennung der zumindest einen Komponente, insbesondere siliziumhaltige Verbindungen, wie Siloxane, aerobe, insbesondere mesophile, Mikroorganismen (10) angeordnet sind.16. Device (1) for at least partially separating at least one component from a gas mixture, in particular from biogas (2), comprising a reactor (4) with microorganisms (10) and at least one supply and discharge device (3,7) for transport the gas mixture and at least one process liquid (9), in particular a washing and / or nutrient solution, characterized in that for at least partial separation of the at least one component, in particular silicon-containing compounds, such as siloxanes, aerobic, in particular mesophilic, microorganisms (10) are arranged ,
17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zu- und Abfuhreinrichtungen (3,7) für das Biogas (2), das Oxidationsmittel (6), die Prozessflüssigkeit (9) und/oder Gemisch daraus, vorzugsweise auf gleicher Ebene und/oder in regelmäßigen Ab- ständen verteilt über den gesamten Durchmesser des Reaktors (4), angeordnet sind.17. Device (1) according to claim 16, characterized in that a plurality of supply and discharge devices (3,7) for the biogas (2), the oxidizing agent (6), the process liquid (9) and / or mixture thereof, preferably the same plane and / or at regular intervals distributed over the entire diameter of the reactor (4) are arranged.
18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Anreicherung des Biogases mit dem Oxidationsmittel, wie Luft oder Sauerstoff, außerhalb des Reaktors angeordnet ist.18. Device (1) according to claim 16 or 17, characterized in that a device for enriching the biogas with the oxidizing agent, such as air or oxygen, is arranged outside the reactor.
19. Vorrichtung (I) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkonzentration an Sauerstoff des gereinigten Biogas (2) einen Maximalwert ausgewählt aus einem Bereich mit einer oberen Grenze von 2 %, vorzugsweise 1 ,5 %, insbesondere 1 % und einer unteren Grenze von 0,1 %, vorzugsweise 0,3 %, insbesondere 0,5 % beträgt.19. Device (I) according to one of claims 16 to 18, characterized in that the final concentration of oxygen of the purified biogas (2) has a maximum value selected from a range with an upper limit of 2%, preferably 1, 5%, in particular 1 % and a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0.5%.
20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Kreislauf zumindest eine Messvorrichtung, insbesondere zur Messung des Oxidationsmit- tels (6), der Salzkonzentration, pH-Werts, etc. angeordnet ist. 20. Device (1) according to any one of claims 16 to 19, characterized in that in the circuit at least one measuring device, in particular for measuring the Oxidationsmit- means (6), the salt concentration, pH, etc. is arranged.
21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeit (9), insbesondere das Nährmedium, einen Pflanzendünger, vorzugsweise einen flüssigen Pflanzendünger, beinhaltet.21. Device (1) according to any one of claims 16 to 20, characterized in that the process liquid (9), in particular the nutrient medium, a plant fertilizer, preferably a liquid vegetable fertilizer includes.
22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Nährmedium Stickstoff, Phosphor, Kalium, insbesondere im Verhältnis 3:1:3, und Spurennährstoffe, wie 0,01 % Mangan, jeweils 0,002% bis 0,005 % Zink und/oder Kupfer und gegebenenfalls Spuren von Bor und/oder Eisen umfasst.22. Device (1) according to any one of claims 16 to 21, characterized in that the nutrient medium nitrogen, phosphorus, potassium, in particular in the ratio 3: 1: 3, and micronutrients, such as 0.01% manganese, 0.002 to 0.005 % Zinc and / or copper and optionally traces of boron and / or iron.
23. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanzendünger in einer Verdünnung 1 :50 bis 1 :200, insbesondere in einer Verdünnung 1:100, der ursprünglichen Konzentration in der Prozessflüssigkeit (9) enthalten ist.23. Device (1) according to any one of claims 16 to 22, characterized in that the plant fertilizer in a dilution 1: 50 to 1: 200, in particular in a dilution 1: 100, the original concentration in the process liquid (9) is included ,
24. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der pH- Wert der Prozessflüssigkeit (9) aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5, insbesondere 5,5, vorzugsweise 6, und einer oberen Grenze von 7,5, insbesondere 7, vorzugsweise 6,5, ausgewählt ist.24. Device (1) according to any one of claims 16 to 23, characterized in that the pH of the process liquid (9) from a range having a lower limit of 5, in particular 5.5, preferably 6, and an upper limit of 7.5, in particular 7, preferably 6.5, is selected.
25. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessflüssigkeit (9) ein Lösungsmittel umfasst, dessen Polarität zwischen jener von25. Device (1) according to one of claims 16 to 24, characterized in that the process liquid (9) comprises a solvent whose polarity is between that of
Wasser und Siloxanen liegt.Water and siloxanes are located.
26. Vorrichtung (9) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel zumindest ein Tensid in einer Menge ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,1 %, vorzugsweise 0,3 %, insbesondere 0,5 % und einer oberen Grenze von 5 %, vorzugsweise 3 %, insbesondere 1 %, in der Prozessflüssigkeit (9) enthalten ist.26. Device (9) according to claim 25, characterized in that as solvent at least one surfactant in an amount selected from a range with a lower limit of 0.1%, preferably 0.3%, in particular 0.5% and an upper Limit of 5%, preferably 3%, in particular 1%, in the process liquid (9) is included.
27. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteilerboden (19) im Reaktor (4) angeordnet ist.27. Device (1) according to one of claims 16 to 26, characterized in that at least one distributor base (19) in the reactor (4) is arranged.
28. Vorrichtung (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verteilerboden (19) in Form einer Lochplatte ausgebildet ist. 28. Device (1) according to claim 27, characterized in that the at least one distributor base (19) is designed in the form of a perforated plate.
29. Vorrichtung (1) nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerböden (19) in regelmäßigen Abständen entlang des Innenraums (21) des Reaktors (4) angeordnet sind.29. Device (1) according to claim 27 or 28, characterized in that the distributor plates (19) are arranged at regular intervals along the interior (21) of the reactor (4).
30. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammelbehälter (8) zur Zu- und/oder Abfuhr der Prozessflüssigkeit (9), Stoffwechselprodukten von Mikroorganismen, etc. angeordnet ist, in welchem gegebenenfalls eine Verteileinrichtung (11), wie Rührer, angeordnet ist.30. Device (1) according to any one of claims 16 to 29, characterized in that a collecting container (8) for supplying and / or removal of the process liquid (9), metabolic products of microorganisms, etc. is arranged, in which optionally a distribution device (11), such as stirrer, is arranged.
31. Vorrichtung ( 1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass am Sammelbehälter (8) eine Heizeinrichtung, insbesondere ein Heizmantel (16), angeordnet ist.31. Device (1) according to any one of claims 16 to 30, characterized in that the collecting container (8) has a heating device, in particular a heating jacket (16) is arranged.
32. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsverlauf der Prozessflüssigkeit (9), des Biogas (2), des Oxidationsmittels (6) und/ oder des Gemisches daraus nach dem Reaktor (4) ein Tropfenabscheider (23) angeordnet ist.32. Device (1) according to any one of claims 16 to 31, characterized in that in the flow of the process liquid (9), the biogas (2), the oxidizing agent (6) and / or the mixture thereof after the reactor (4) Droplet separator (23) is arranged.
33. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wirkungsgrad von 80 % bis 90 % aufweist.33. Device (1) according to one of claims 16 to 32, characterized in that it has an efficiency of 80% to 90%.
34. Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 33 zur Vorreinigung und/oder Reinigung, insbesondere zur Entfernung von Siloxanen, aus Biogas (2).34. Use of the device (1) according to any one of claims 16 to 33 for pre-cleaning and / or cleaning, in particular for the removal of siloxanes from biogas (2).
35. Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 33 bei der Verstro- mung von Biogas (2) in Kraft- Wärme-Kopplungssystemen, insbesondere Brennstoffzellen. 35. Use of the device (1) according to any one of claims 16 to 33 in the fermentation of biogas (2) in combined heat and power systems, in particular fuel cells.
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