Institutsbericht 2008-2009 - Institut für Siedlungswasserbau ...

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