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RCBR – Rotating Cell Biofilm Reactor
Verfahren zur Behandlung von Abwasser
aus Biogasanlagen
Eco-Sistemi Srl
Piazza Manifattura, 1
38068 Rovereto (TN) Italy
Tel.+39 0464 443387; +39 348 2637051
E-mail: info@eco-sistemi.org
Web: www.eco-sistemi.org
P.IVA:08108570964
Verfahren von ECO-SYSTEMI zur Behandlung von Abwasser aus Biogasanlagen
Jauche, Gülle und Silagesickerflüssigkeiten aus Biomasseanlagen sind am Ende der Separierung von Fest- und
Flüssigstoffen stark belastet mit Stickstoff und arm an organischen Verbindungen auf Kohlenstoffbasis. Aus Sicht der
biologischen Behandlung könnte man dies als "unausgewogenes" Abwasser bezüglich der Nährstoffe definieren.
Wir fassen vereinfacht und kurz die biologischen Reaktionen von Kohlenstoff und Stickstoff im Behandlungsprozess
zusammen:
Entfernung des Kohlenstoffs
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O
Diese erste Reaktion beschreibt die Oxidation von organischen Stoffen in eine kohlenstoffhaltige Matrix und wird
auch als Zellatmung bezeichnet, da Sauerstoffverbrauch erfolgt, der beim Zerfall eines komplexen Moleküls (hier als
Glucose dargestellt C6H12O6) zum Tragen kommt und zur Erzeugung der lebensnotwendigen Energie für die Zelle
dient.
Entfernung von Stickstoff
Stickstoff ist ein Element von grundlegender Bedeutung für Organismen und ist in Aminosäuren und somit in
Proteine enthalten. Seine biologische Bedeutung wird auch von den verschiedenen Formen bestimmt, wie er von
Lebewesen verwendet und verwandelt wird.
In Abwässern ist Stickstoff überwiegend in Form von Ammoniak vorhanden, NH3, oder NH4+ (Ammonium).
Da Ammoniak in hohen Konzentrationen eine schädliche Verbindung für das Ökosystem darstellt, insbesondere für
Grund- und Oberflächengewässer, sollte es während des Reinigungsprozesses aus dem Wasser entfernt werden,
bevor dieses in die Umwelt gelangt. Die endgültige Verbindung in die Ammoniak umgewandelt wird ist molekularer
Stickstoff, N2, der in die Atmosphäre als inertes Gas freigesetzt wird. Die Bildung von molekularem Stickstoff,
ausgehend von Ammoniak, umfasst mehrere Bakterienarten sowie biologische Reaktionen und wird nachstehend
vereinfacht dargestellt:
Nitrifikation von Ammoniak (Phase 1)
NH4+ + ½O2 -> 2H+ + H2O + NO2Dieser erste Schritt erfolgt durch eine Bakterienart namens Nitrosomonas.
Nitrifikation von Ammoniak(Phase 2)
NO2- + ½O2 -> NO3Der zweite Schritt erfolgt stattdessen durch die Wirkung von Bakterien der Gattung Nitrobacter.
© 2014 Eco-Sistemi S.r.l • Piazza Manifattura 1 - 38068 Rovereto (Italy) • P.IVA:08108570964
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Die durch diesen Prozess produzierten Nitrate sind nicht toxisch wie Ammoniak, können jedoch zusätzlich auf eine
Verbindung von absolut inertem molekularen Stickstoff reduziert werden und zwar durch den Prozess der
biologischen Denitrifikation, welche in Abwesenheit von Sauerstoff mittels heterotropher Bakterienflora erfolgt (diese
ernährt sich von organischen Substanzen und setzt dadurch Kohlendioxid frei). Nachstehend die chemische
Reaktion:
Reduktion von Nitraten oder Denitrifikation
5CH3OH + 6NO3- -> 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OHWährend des Denitrifikation-Prozesses erfolgt neben der Nitratreduktion auch die Oxidation von vielen organischen
Verbindungen und damit der Abbau von im Abwasser enthaltenen Schadstoffen. Wie in der oben gezeigten Reaktion
dargestellt, erfolgt die Denitrifikation mittels einer unverzichtbaren Kohlenstoffquelle (hier durch das Molekül
Methanol dargestellt, CH3OH).
Das Problem von Biomasseanlagen besteht aus einem Mangel an biologisch abbaubaren
Kohlenstoffverbindungen im Abwasser, im Verhältnis zur enthaltenen Stickstoffmenge, in Form von Ammoniak oder
Nitraten.
Der Kohlenstoff-Mangel stoppt in der Tat den Stickstoff-Abbauprozess bei der Oxidation zu Nitrat. Es ist daher nicht
ratsam traditionelle Verfahren zur biologischen Stickstoffbeseitigung bei dieser Abwasserart zu verwenden, außer
man greift auf teure Anreicherungen des Abwassers mittels organischen Zusatzstoffen (wie Methanol) zu.
Die technologische Lösung von ECO-SYSTEMI ist ein natürliches Verfahren und somit ein vollkommen
nachhaltiger Prozess. Im Reinigungskreislauf wird praktisch ein Behandlungsreaktor mit Algen implementiert, der
von den Abwässern gespeist wird. Diese Abwässer sind reich an Nitraten und fördern wiederum das Wachstum der
Algen. Die Algen wachsen in diesem fruchtbaren Umfeld schnell und fixieren den für ihre Struktur notwendigen
Kohlenstoff (die Photosynthese ist das Gegenteil der Zellatmung) und bilden dadurch den Kohlenstoff, der für die
Denitrifikation des Abwassers notwendig ist:
Photosynthese
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2
Als Klärsystem werden die unterschiedlich einsetzbaren RCBR-Module verwendet: auf anoxische Weise für die
Denitrifikations-Phase sowie auf oxidierende Weise für die Oxidations-Phase von Kohlenstoff und Nitrifikation von
Stickstoff. Das System ist jederzeit erweiterbar, dank der Plug & Play-Anschlüsse, mit denen die Maschinen
ausgestattet sind. Ein speziell von ECO-SYSTEMI entwickelter Sedimentierer hinter dem RCBR-Reaktor trennt den
Klärschlamm, der wiederum in den Kreislauf zurückgeführt wird.
Das Klärsystem kann mit Sensoren sowie speziellen Sonden automatisiert und mit einer Fernbedienung zur
Überprüfung des Verbrauchs und der Leistung der gesamten Anlage ausgestattet werden.
© 2014 Eco-Sistemi S.r.l • Piazza Manifattura 1 - 38068 Rovereto (Italy) • P.IVA:08108570964
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Schema des Verfahrens von ECO-SYSTEMI zur Behandlung von Abwasser aus
Biogasanlagen
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