Kombinierte Wasserstoff- und Methanproduktion zur Nutzung von Abfallströmen auf kommunalen Kläranlagen

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In dieser Arbeit wird die biologische Wasserstoffproduktion in einem kombinierten System von fermentativer Wasserstoff- und Methanproduktion von Labormaßstab in eine halbtechnische Anwendung überführt. Um wesentliche Grundlagen und praxisrelevante Betriebsparameter zu ermitteln, werden umfangreiche Labor- und halbtechnische Untersuchungen durchgeführt. In diskontinuierlichen Batch-Versuchen erfolgt die Evaluation ausgewählter Abfallstoffe für die anaerobe Wasserstoffproduktion. Zur Abschätzung der Randbedingungen für den technischen Betrieb sowie zur Beurteilung substratbedingter Einflüsse auf den wasserstoffbildenden Prozess werden Laborversuche im 5-Liter-Maßstab durchgeführt. Auf Basis der Labordaten wird der biologische Prozess in eine halbtechnische Anlage (138 Liter) überführt und in einer kommunalen Kläranlage betrieben. Im Hinblick auf eine praktikable Prozessführung werden die Auswirkungen übermäßiger Temperaturschwankungen auf den gasbildenden Prozess sowie Optimierungsansätze für großtechnische Anlagen untersucht. Versuche zur Nutzung des H₂-Stufenablaufs als Co-Substrat in der CH₄-Stufe zeigen eine Gasproduktionssteigerung von bis zu 25 %, ohne negative Auswirkungen auf die methanbildende Biozönose. Der Vergleich einer konventionellen Schlammfaulung mit der kombinierten Verfahrensanwendung verdeutlicht, dass letztere eine geeignete Möglichkeit zur energetischen Optimierung der kommunalen Klärschlammbehandlung darst