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Grundlagenermittlung zur Lachgas-Emission als Nebenprodukt der Deammonifikation (Fortsetzungsprojekt)

Leitung:Dr.-Ing. Yvonne Schneider
Laufzeit:07/2013 - 07/2015
Förderung durch:Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Der Gegenstand des Gesamtvorhabens ist die Untersuchung der Bildung von Lachgas (N2O) als Nebenprodukt der verschiedenen Stickstoffumsetzungsschritte, die mit Deammonifikationsverfahren verbunden sind (Nitritation, Nitritoxidation, Denitrifikation und Anaerobe Ammoniumoxidation (Anammox)) (Jahr 1 und 2) und abschließend die Entwicklung von Maßnahmen zur Emissionsminderung (Jahr 3).

Während der ersten zwei Jahre lag der Forschungsschwerpunkt auf den Grundlagen der biologischen Bildung von N2O unter prozesstypischen Randbedingungen. Die relevanten Bildungspfade und deren Einflussfaktoren wurden getrennt nach aeroben und anoxischen Prozessen betrachtet, die jeweilige Reaktionskinetik beschrieben und die Relevanz der N2O-Bildung bewertet. Die Akkumulation von Nitrit sowie die Limitierung oder sich ändernde Verfügbarkeit spezifischer Substrate wie Sauerstoff und organischer Kohlenstoffquellen konnten als wesentliche Faktoren der N2O-Bildung auch in Hochlastverfahren identifiziert werden. Die Ergebnisse zeigen auch, dass selbst unter Bedingungen, die generell für den Prozess der Nitritation als günstig angesehen werden, die Bildung von N2O zwar begrenzt, jedoch nicht vollständig vermieden werden kann.

Aufbauend auf den Untersuchungen des Einflusses der Betriebsbedingungen auf die N2O-Bildung soll das Vorhaben im 3. Jahr in Richtung der Möglichkeiten zur Verringerung der N2O-Emission fortgesetzt werden. Ziel ist es, Betriebsstrategien zur Minimierung von N2O-Emissionen speziell für die Deammonifikation (Partielle Nitritation und Anammox für hochkonzentrierte Abwässer) zu entwickeln und zu testen. Für die folgenden, aus den vorangehenden Untersuchungen entwickelten, technischen und prozesstechnischen Veränderungen im Prozessdesign soll das Reduktionspotential für N2O-Emissionen untersucht und die praktische Umsetzbarkeit überprüft werden:

a) Minimierung des Gastransfers durch Vermeidung des Strippeffektes üblicher Belüftungen durch Einsatz von Diffusionssystemen zum Sauerstoff-Eintrag;

b) Integration eines N2O-Abbaus (Denitrifikation zu N2) in den Verfahrensschritt Deammonifikation, hierdurch Reduzierung der N2O Konzentration im Abluftstrom;

c) Minimierung des N2O-Bildungspotentials durch angepasste Belastungssteuerung der ersten Stufe (Nitritation).

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