Nutzung von Filtersanden aus der Wasseraufbereitung zur Entschwefelung von Gasen (HiPur)

Biogasanlage im Technikumsmaßstab

Ziel des „HiPur“-Projekts war die Untersuchung von Filtersanden auf ihre Eignung zur Adsorption von H2S sowie die wirtschaftliche Potentialanalyse zur Anwendung als Gasreinigungsmasse in Biogasanlagen.

Das Projekt „Höherwertige Nutzung von Wasserrückständen zur Aufbereitung von Gasen (HiPur)“ ist ein durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördertes Forschungsprojekt, das in Zusammenarbeit der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, dem Technologiezentrum Wasser (TZW) aus Karlsruhe und der Hamburger Wasserwerke GmbH durchgeführt wird.

Zur Erreichung der formulierten Ziele wurden im Rahmen des Projekts Filtersande aus der Enteisenung/Entmanganung von verschiedenen Wasseraufbereitungsanlagen in Deutschland auf ihre H2S-Adsorptionsfähigkeit untersucht. Um die notwendige Vergleichbarkeit herzustellen, wurden die Sande in einem standardisierten Verfahren zunächst aufbereitet (Trocknung, Zerkleinerung, Fraktionierung nach Korngröße) und dann in Durchbruchsversuchen das Adsorptionsverhalten gegenüber H2S getestet. Aufgrund der erzielten Beladungskapazitäten wurde ein Ranking der Materialien erstellt. Ca. 40 % der untersuchten Sande zeigten gute bis sehr gute Adsorptionseigenschaften.

In einem nächsten Schritt wurden die physikalischen und chemischen Eigenschaften untersucht und mit den erzielten Beladungskapazitäten korreliert. Als Analysemethoden kamen hierbei die Hg-Porosimetrie, die temperaturprogrammierte Desorption von Ammoniak, die Analyse der spezifischen Oberfläche mittels BET, sowie die Röntgendiffraktometrie und die Ramanspektroskopie zum Einsatz. Hierbei wurde ein signifikanter Zusammenhang von Dichte und Adsorptionsfähigkeit deutlich.

Vertiefende Untersuchungen gaben Aufschluss über die Übertragbarkeit auf reale Bedingungen, notwendige Aufbereitungsverfahren für die Sande, das Verhalten gegenüber anderen Spurengasen und die Möglichkeit zur Regeneration H2S-beladener Materialien. Es zeigte sich, dass die Sande in Originalkorngröße verwendet werden können, wobei allerdings eine Trocknung zu empfehlen ist.

Im Projekt wurde auch das Marktpotential der Materialien abgeschätzt. Grundlage hierfür bildeten standortbasierte Daten über das Aufkommen der Rückstände (Wasseraufbereitungsanlagen) und potentielle Abnehmer der Adsorbentien (Erzeuger regenerativer Gase). Es wurden Szenarien zum Aufkommen der Sande entwickelt sowie zur potentiellen Nachfrage, die in einem Geoinformationssystem verarbeitet und ausgewertet wurden. Es zeigte sich, dass Filtersande als preisgünstiges Nischenprodukt vielversprechende Absatzmöglichkeiten haben und durch die regionale Nähe zwischen Wasserwerken und Biogasanlagen regional und umweltfreundlich verwertet werden können.

Im Ergebnis des Projekts erweist sich die höherwertige Nutzung von Filtersanden als Gasreinigungsmasse in Biogasanlagen als vielversprechend. Da sich im Rahmen des Projektes eine Reihe von Fragen insbesondere zur großtechnischen Umsetzung unter Realbedingungen ergaben, sollen in einem weiterführenden Projekt Feldtests an realen Anlagen durchgeführt werden.

Veröffentlichungen: 

Raabe, T.; Schuhmann, E.; Krause, H.; Lipp, P.; Dammann, E.: Nutzung von Wasserrückständen zur Aufbereitung von regenerativen Gasen. energie | wasser-praxis (Nr. 5/2018) S. 60-63

Witzig, C.; Müller, Y.K.; Pittroff, M.; Lipp, P.; Sacher, F.; Zumbülte, N.: Untersuchung von zur Gasaufbereitung geeigneten Filtersanden aus der Wasseraufbereitung mittels Raman-Mikrospektroskopie. Poster auf der Jahrestagung der Wasserchemischen Gesellschaft, Erfurt, Mai 2019

Lipp, P.; Birkner, C.: Höherwertige Nutzung von Filtersand aus der Trinkwasseraufbereitung zur Entschwefelung von Gasen (HiPur). Vortrag beim Forum Wasseraufbereitung, Mülheim an der Ruhr, November 2019

Lipp, P.: Höherwertige Nutzung von Filtersand aus der Trinkwasseraufbereitung zur Entschwefelung von Gasen. Vortrag beim Innovationsforum Wasser auf der gat/wat in Köln, November 2019

 

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