Institutsbericht 2008-2009 - Institut für Siedlungswasserbau ...
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Biologische Wasserstoffproduktion aus organischen<br />
Substraten der biologischen Abwasserreinigung<br />
Die Untersuchungen im Rahmen dieses Forschungsvorhabens<br />
haben zu den folgenden, grundlegenden<br />
und verfahrenstechnischen Erkenntnissen geführt:<br />
Durch die ständige Regelung des pH-Wertes können<br />
höhere Wasserstoffausbeuten erzielt werden als mit<br />
fest eingestelltem pH-Wert. Bei ständiger Regelung<br />
des pH-Wertes liegt der optimale pH-Wert <strong>für</strong> die Wasserstoffproduktion<br />
nahe 6,5.<br />
Der vollständige Abbau des Substrats erfolgt nur, wenn<br />
die Biozönose nicht durch zu niedrige pH-Werte (wesentlich<br />
unter 6,0) in ihrer Stoffwechselaktivität gehemmt<br />
wird. Die Wahl der zugegebenen Nährstofflösung<br />
muss sorgfältig getroffen werden, sonst kann es,<br />
vermutlich auf Grund einer Hemmung der Biozönose,<br />
zur Abnahme der Wasserstoffausbeute kommen.<br />
Als die wichtigsten Einzelelemente, die die Wasserstofferzeugung<br />
beeinflussen können, wurden Natrium,<br />
Magnesium und Eisen identifiziert.<br />
Unter optimalen Bedingungen (ständige pH-Regelung;<br />
pH = 6,5; Substratkonzentration von 15 g/L,) wurde<br />
als höchste Ausbeute ein Wert von 2,48 mol H2 pro<br />
mol Hexose beobachtet. Weitere, relativ hohe Werte<br />
(2,37 mol H2 pro mol Hexose) wurden bei Substratkonzentration<br />
von 20 g/L unter sonst gleichen Bedingungen<br />
erzielt. Diese Werte entsprechen einem F/M-<br />
Quotienten von 2,5 g Hexose / g oTS bis 4,5 g Hexose<br />
/ g oTS.<br />
Bei den Batch-Versuchen mit Verwendung von zusammengesetzten<br />
Substraten wurde die Eignung von<br />
Abwasser aus der Zuckerindustrie untersucht. Als op-<br />
Projektträger:<br />
Umweltministerium Baden-Württemberg<br />
Projektleiterin<br />
Prof. Dr.-Ing. Heidrun Steinmetz<br />
Projektkoordinator<br />
Dr.-Ing. J. Krampe, AOR<br />
Projektlaufzeit:<br />
03/2007 – 03/<strong>2009</strong><br />
Sachbearbeiter:<br />
Iosif Mariakakis, M.Sc.<br />
Abbildung: F/M-Quotient mit und ohne Nährstoffzugabe<br />
Abwassertechnik AWT<br />
timale Randbedingungen wurden ein pH von 6 und ein<br />
F/M – Verhältnis von 12:1 g CSB / g oTS ermittelt.<br />
Beim Ansatz von Primär- und Belebtschlamm konnten<br />
lediglich Spuren von Wasserstoff nachgewiesen werden.<br />
Da<strong>für</strong> war eine Vorbehandlung durch Erhitzung<br />
oder Ansäuerung zur Hemmung der Methanogenese<br />
und Solubilisierung der organischen Substanzen notwendig.<br />
Der Ansatz von Brauereiabwasser als Substrat<br />
hat ebenfalls nur zur Produktion von Spuren von Wasserstoff<br />
geführt, da die untersuchten F/M – Quotienten<br />
auf Grund der Eigenschaften des Abwassers sehr niedrig<br />
waren.<br />
Die Ergebnisse der Batch-Versuche weisen darauf hin,<br />
dass das Potential zur Wasserstoffproduktion <strong>für</strong> einen<br />
kontinuierlichen Prozess vorhanden ist. Um eine<br />
hohe Leistung des Verfahrens zu erzielen und die Energieerzeugung<br />
auf Kläranlagen dadurch zu optimieren,<br />
bedarf es jedoch weiterer umfangreicher Untersuchungen<br />
im Labormaßstab.<br />
Internet:<br />
http://www.iswa.uni-stuttgart.de/awt/forschung/<br />
forschung_wasserstoff.html<br />
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