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Titelaufnahme

Titel
Physical and biological methods for the treatment of the liquid fraction of anaerobic digester effluent / Frank Wäger-Baumann
VerfasserWäger-Baumann, Frank
Begutachter / BegutachterinHolubar, Peter ; Ertl, Thomas
Betreuer / BetreuerinFuchs, Werner
Erschienen2011
Umfang107 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2011
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Biogas / Gärrest / Ammonium / MBR / Membran / Strippung / Membrankontakoren / Ionenaustausch / Filtration
Schlagwörter (EN)biogas / digestate / ammonium / MBR / membrane / stripping / membrane contactors / ion exchange / filtration
Schlagwörter (GND)Gärrest / Ammoniumverbindungen / Strippen
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17044 Persistent Identifier (URN)
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Physical and biological methods for the treatment of the liquid fraction of anaerobic digester effluent [6.75 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Eine nachhaltige Energieversorgung ist in den letzten Jahren zusehends stärker in das Interesse der Öffentlichkeit gerückt. Die Gasproduktion aus Abfällen mittels anaerober Vergärung gehört ohne Zweifel zu den ressourcenschonenden und CO2 neutralen Technologien, was sich auch in der gestiegenen Anlagenanzahl und -größe widerspiegelt. Neben dem Produkt Biogas entsteht allerdings auch eine nicht unbedeutende Menge an Gärrest, die einer gesicherten Verwertung zugeführt werden muss. Aufgrund des hohen Stickstoffgehaltes ist die übliche Verwendung als Düngemittel - speziell in Regionen mit Nährstoffüberschüssen - oft nur mit beträchtlichem Transportaufwand realisierbar. Alternative Entsorgungswege müssen daher schon vor der Realisierung der Anlage berücksichtigt werden. Mittlerweile gibt es zwar eine beachtliche Reihe an Verfahrensvarianten, allerdings stellen die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Gärrestes eine Herausforderung für die eingesetzten Verfahren dar. In der vorliegenden Arbeit wurden vor allem Verfahren untersucht, welche die Möglichkeit einer Stickstoffentfernung bzw. rückgewinnung ermöglichen. Es hat sich gezeigt, dass mittels biologischen Verfahren und anschließender Filtration in so genannten Membranbioreaktoren keine zufriedenstellende Qualität des Ablaufs erzielt werden kann. Weitere Filtrationsschritte wären erforderlich wenn Direkteinleiterqualität erzielt werden soll. Dieser enorme Aufwand macht den Einsatz der beschriebenen Technologie wenig realistisch. Im Vergleich mit der direkten Filtration von Gärrest, also ohne vorherige biologische Behandlung, konnte allerdings eine wesentlich bessere Membranperformance festgestellt werden. Mittels Strippen von Ammoniak konnten zwar im Labor gute Ergebnisse erzielt werden, die Praxis wiederum zeigt, dass der Betrieb der Anlagen häufig Störungen unterliegt. Sehr vielversprechende Ergebnisse konnten mit der noch jungen Technologie der Membrankontaktoren erzielt werden. Unter moderaten Bedingungen waren Entfernungsraten nahe 99 % möglich. Gerade die letztgenannte Technologie stellt ein sehr interessantes Verfahren dar wenn es um die Rückgewinnung von Stickstoff geht. Weitere Forschung ist aber erforderlich um geeignete Verfahren für die Gärrestaufbereitung zur Verfügung zu stellen.

Zusammenfassung (Englisch)

Over the past years, ensuring a sustainable supply of energy has become a matter of public interest. The production of biogas from waste through anaerobic fermentation is without any doubt one of the technologies which not only protects natural resources but is also carbon-neutral. This is also reflected in the increased number and size of biogas plants. However, the production of biogas also involves considerable quantities of digestate which have to be treated in a safe and appropriate way. Due to the high nitrogen content, the most common use as a fertiliser is often only possible with considerable transport costs Therefore, it is vitally important to consider alternative ways for the disposal of digestate before realising a biogas plant. Although there are numerous different process variants, the physical and chemical properties of digestate represent an increasing challenge for the applied technologies. The present thesis focused on those technologies allowing the elimination or recovery of nitrogen. It has been proved that no satisfactory quality of the effluent can be obtained by applying biological technologies and a subsequent filtration step in so called membrane bioreactors. In order to achieve quality standards for direct discharge, further filtration steps are required. In the light of these efforts, the application of the mentioned technology does not seem to be appropriate. However, compared to direct filtration of digestate not involving any biological pretreatment steps -, a better membrane performance could be observed. Although ammonia stripping delivered good results in the laboratory, practice has shown that the operation of biogas plants is often subject to operational disturbances. The relatively young membrane contactor technology has proved to provide very promising results. Under moderate conditions, elimination rates of almost 99 % could be achieved. The mentioned technology is a very interesting process variant for the recovery of nitrogen. Nevertheless, further investigations are necessary in order to provide appropriate technologies for the treatment of digestate.