Maßstabsvergrößerung eines Biogas-Turmreaktors zur anaeroben Abwasserreinigung:
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Düsseldorf
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1997
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| adam_text | Titel: Maßstabsvergrößerung eines Biogas-Turmreaktors zur anaeroben Abwasserreinigung
Autor: Reinhold, Georg
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Georg Reinhold, Kelkheim Maßstabsvergrößerung eines Biogas-Turmreaktors zur anaeroben Abwasserreinigung Reihe 3 : Verfahrenstech nik Nr. 471
v Maßstabsvergrößerung eines Biogas-Turmreaktors zur anaeroben Abwasserreinigung 1. Einleitung ......................................................................... 1 2. Untersuchte Reaktorkonfigurationen und verwendete Meß- und Analysentechniken .......................................... 7 2.1 Biogas-Turmreaktor - Konzept und Funktionsprinzip ....... 7 2.2 Strategie der Maßstabsvergrößerung ................................ 10 2.3 Reaktoren .......................................................................... 12 2.3.1 Biogas-Turmreaktor im Labormaßstab .............................. 12 2.3.2 Biogas-Turmreaktor im Pilotmaßstab ................................ 16 2.4 Inbetriebnahme des Biogas-Turmreaktors im Pilotmaßstab 21 2.5 Meßtechnik zur Bestimmung der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit ................................................ 26 2.6 Bestimmung der Sedimentationscharakteristik von pelletförmiger Biomasse ohne Gasblaseneinfluß .............. 29 2.7 Messung von suspendiertem Feststoff................................ 32 2.8 Zusammenfassung .......................................................... 34 3. Hydrodynamik und Mischverhalten des Biogas- Turm reaktors .................................................................... 35 3.1 Experimente ....................................................................... 35 3.1.1 Labormaßstab ..................................................................... 35 3.1.2 Pilotmaßstab ....................................................................... 38 3.2 Mathematische Modelle .................................................... 39 3.2.1 Modell A ........................................................................... 39 3.2.2 Modell B ........................................................................... 43 3.3 Bestimmung der Parameter zur Beschreibung des Mischverhaltens und der Hydrodynamik
............................. 44 3.4 Ergebnisse .......................................................................... 47 3.4.1 Vergleich zwischen experimentellen und simulierten Ergebnissen ....................................................................... 47 3.4.1.1 Labormaßstab ..................................................................... 47 3.4.1.2 Pilotmaßstab ....................................................................... 50 3.4.2 Parameter und Maßstabsvergrößerung ............................. 51 3.4.2.1 Axialer Dispersionskoeffizient ............................................ 51 3.4.2.2 Zirkulationsgeschwindigkeit ............................................... 52
VI 3.4.2.3 Austauschvolumenstrom .................................................... 57 3.5 Zusammenfassung ............................................................. 59 4. Feststoffverteilung im Biogas-Turmreaktor .................. 60 4.1 Bildung von granulärer Biomasse in der anaeroben Abwasserreinigung ............................................................ 60 4.2 Beschreibung der untersuchten Biomasse ......................... 66 4.3 Experimente und Beobachtungen zur Feststoffverteilung im Biogas-Turmreaktor .......................................................... 73 4.3.1 Labormaßstab ohne biologische Reaktion ......................... 74 4.3.2 Pilotmaßstab mit biologischer Reaktion ............................. 79 4.4 Mathematische Modelle zur Beschreibung der Feststoffverteilung .............................................................. 82 4.4.1 Modell C ........................................................................... 83 4.4.2 Modell D ............................................................................ 85 4.5 Bestimmung des sedimentierenden Feststoffmassenstroms zwischen zwei Modulen ...................................................... 86 4.5.1 Labormaßstab ..................................................................... 87 4.5.2 Pilotmaßstab ...................................................................... 90 4.6 Ergebnisse ......................................................................... 94 4.6.1 Parameter zur Beschreibung der Feststoffverteilung ......... 94 4.6.1.1 Sedimentationsmassenstrom zwischen zwei Modulen ...... 94 4.6.1.2 Neubildung von Biomasse .................................................. 97 4.6.2 Vergleich von gemessenen und berechneten Feststoffverteilungen .......................................................... 98 4.7 Zusammenfassung ............................................................ 102 5. Auslegungsrechnung
und Systemverhalten eines Biogas-Turmreaktors im technischen Maßstab ............ 104 5.1 Vorgehensweise bei der Auslegungsrechnung ................... 104 5.2 Hydrodynamik und Mischverhalten ................................... 111 5.3 Biomasseverteilung ............................................................ 115 5.4 Zusammenfassung ............................................................ 120 6. Verwendete Formelzeichen ............................................ 122 7. Literaturverzeichnis ......................................................... 129
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