Biogaserzeugung durch Trockenvergärung von organischen ...

Abschnitt 3: „Experimentelle Untersuchungen“ 198
Experimentelle Untersuchungen: Rührkesselfermenter
Input und stets gleichem Animpfverhältnis zu einer Anreicherung der Schwermetalle im
Fermenter. Abhängig von der Ausgangskonzentration stellt sich nach einer bestimmten
Anzahl von Zyklen eine Gleichgewichtskonzentration ein. Legt man für den Gärrest die
Grenzbelastungen nach [4] zugrunde, so lassen sich die zulässigen Ausgangsbelastungen im
Substrat berechnen, wobei der TS-Abbau und das Animpfverhältnis als konstante
Randbedingungen angenommen werden können. Die Modellrechnung geht von folgenden
Annahmen aus:
1. Für jedes Schwermetall i gilt: mi = const. Die im jeweiligen Zyklus vorhandene
Gesamtmasse ist für alle Schwermetalle konstant.
2. Die Schwermetallkonzentration im Substrat c0,S (i) ist konstant.
3. Die Abbaurate, d.h. die Abnahme der oTS während eines Zyklus ist gleichbleibend und
beträgt 60 %.
4. Das Animpfverhältnis auf TS-Basis ist konstant und wird mit pi = 1 angesetzt.
Das Modell berechnet, ausgehend von einer angenommenen Konzentration im Substrat c0,S
und im Inokulum c0,I, zunächst die absolute Masse des jeweiligen Schwermetalls im System
und anschließend die Zunahme der Konzentration durch den Massenverlust. Die
Endkonzentration des ersten Zyklus’ ist dann die Ausgangskonzentration im Gärrest, also im
Inokulum des folgenden Zyklus. Durch die fortwährende Mischung des jeweiligen Gärrestes
mit dem Substrat mit konstanter Konzentration stellt sich die Gleichgewichtskonzentration
ein. Das Ergebnis der Modellrechnung, der Verlauf der Konzentration c eines Schwermetalls,
bezogen auf die Ausgangskonzentration c0,I, ist in der Abbildung 6 gezeigt. Unter den oben
angenommenen Randbedingungen kommt es zu einer Konzentrationserhöhung um den Faktor
6,8 nach ca. 40 Zyklen.
Mit dem Rechenmodell lassen sich zulässige Schwermetallkonzentrationen im Substrat
bestimmen, bei denen auch nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes im Fermenter keine
Überschreitung der Grenzwerte nach BioAbfV im Gärrest zu erwarten ist. Dabei sind die
Betriebsparameter Animpfverhältnis und oTS-Abbaurate zu berücksichtigen.