Untersuchung eines biologischen Filters zur Grobentschwefelung von Biogas

Analysen und Ergebnisse

• Nicole Nägele
• Dr.-Ing. Andreas Maile
• Claus Bogenrieder
• Daniel Arana
• Dr.-Ing. Martin Reiser
• Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert

Für die energetische Verwertung von Biogas ist zum Schutz der Anlagenkomponenten vor Korrosionen eine weitgehende Entfernung von Schwefelwasserstoff (H₂S) erforderlich. Bei der Biogasentschwefelung kommen neben chemisch-physikalischen Verfahren auch biologische Reinigungsstufen, darunter Biowäscher und biologische Filter, zum Einsatz. In dieser Studie wurde der biologische H₂S- Abbau an einem von der Firma Züblin Umwelttechnik GmbH entwickelten biologischen Filter (Standort: Bioabfallvergärungsanlage Backnang-Neuschöntal) untersucht. Dieser Beitrag präsentiert die durchgeführten Analysen sowie die gewonnenen Ergebnisse und zeigt außerdem Empfehlungen für die Regelung der Luftdosierung. Durch Erstellung einer quantitativen Schwefelbilanz konnte die Schwefeldynamik innerhalb des biologischen Filters charakterisiert und ein Verbleib des Schwefels im Filtermaterial in Höhe von ca. 70 % der eingetragenen Schwefelmasse festgestellt werden. Die Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses der Sauerstoffversorgung auf den biologischen H₂S-Abbau ergaben, dass durch eine Erhöhung der Luftzufuhr eine Steigerung der Reinigungseffizienz und der Sulfatbildung erzielt werden kann. Als wesentliche Einflussparameter auf die Reinigungsleistung wurden neben der Luftzufuhr die Filterbelastung und der Alterungsprozess des Filtermaterials identifiziert. In Abhängigkeit dieser Einflussgrößen schwankte die Reinigungseffizienz des Filters innerhalb des Versuchszeitraumes zwischen 78 % und 100 %.

For the energetic utilization of biogas, extensive removal of hydrogen sulfide (H₂S) is required to protect the plant components from corrosion. In addition to chemical-physical desulfurization processes, the use of biological purification stages, including biowashers and biological filters, is also suitable for the desulfurization of biogas. In this study, the biological degradation of H₂S within a biological filter, which is developed by Züblin Umwelttechnik GmbH, was investigated. The researched biological filter is located at the biowaste fermentation plant in Backnang-Neuschöntal. This paper presents the realized analysis as well as the obtained results and also shows suggestions for the regulation of air dosage. By conducting a quantitative sulfur balance, it was possible to characterize the sulfur dynamics within the biological filter and detect that approx. 70 % of the entered sulfur mass remains within the filter material. The investigations of the influence of oxygen supply on the biological degradation of H₂S showed that an increase in the cleaning capacity and the sulfate formation can be achieved by increasing the air supply. In addition to the air dosage, the filter load and the aging process of the filter material were identified as the main influencing parameters on the cleaning capacity. Depending on these influencing factors, the cleaning efficiency of the biological filter fluctuated between 78 % and 100 % within the investigation period.