Werbung
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: [email protected] 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 Tel.+39 0464 443387; +39 348 2637051 • www.eco-sistemi.org 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 Tel.+39 0464 443387; +39 348 2637051 • www.eco-sistemi.org Schema des Verfahrens von ECO-SYSTEMI zur Behandlung von Abwasser aus Biogasanlagen © 2014 Eco-Sistemi S.r.l • Piazza Manifattura 1 - 38068 Rovereto (Italy) • P.IVA:08108570964 Tel.+39 0464 443387; +39 348 2637051 • www.eco-sistemi.org
