Oxidation of Methane in Boggy Sediment, Industrial Biogas Plant and a Landfill Leachate Treatment Plant

For use in a landfill, a laboratory reactor for safe and environmentally friendly biological utilization of low-concentration methane gas will be further developed. The current principle of denitrification-coupled aerobic methane oxidation will be replaced by methane oxidation under anaerobic conditions. Anaerobic methane oxidation offers the advantage that, in addition to methane, nitrate also undergoes biodegradation. Another advantage is that the oxygen content can be significantly lower. This reduces the risk of the formation of an explosive atmosphere in the reactor. Currently, the principle of anaerobic methane oxidation is known. However, organisms capable of doing so are not yet available as a pure culture. Therefore, several biomasses were probed for the ability of anaerobic methane oxidation. It was found that moor-heavy sediment, activated sludge from the leachate treatment plant and biomass from the local biogas plant oxidize methane after the natural carbon source (C source) was been removed

Process development and process monitoring of landfill leachate treatment in combination with complementary long-term addition of process water from fermenter

Before transporting the landfill leachate to municipal wastewater treatment plant it has to be treated in a landfill leachate treatment plant, as it comprises high concentrations of ammonium. The elimination of ammonium load in the leachate is usually done by the combined processes of nitrification and denitrification with a specially adapted biocenosis in the activated sludge (AS). For each of the steps, specialized bacteria such as Nitrosomonas, Nitrobacter and Paracoccus are used to transfer the ammonia to gaseous nitrogen. The aim of this investigation was to find suitable process parameters for a complementary treatment of fermentation water from a biogas plant together with landfill leachate. The processed water of the biogas plant consists of a higher concentration of ammonium and carbon sources or easily degradable volatile fatty acids. It can save the usage of external carbon source (acetic acid) and additionally it could also compensate the missing volumes of leachate in times of low rain and low leachate flows. To maintain the high workload for the existing leachate treatment pilot plant (LTPP), a combined treatment of landfill leachate and process water is also of economic and of ecological interest. The long-term adaption process of the biocenosis needs to be done step-by-step. Innovative process monitoring is needed to prevent biocenosis collapse. In our study, we present our set-up, a closer look at the ongoing experiment and the long-term changes in the biocenosis

Sicherung des Betriebs einer Sickerwasserkläranlage durch chromatographisches Monitoring von Acrylsäurerückständen aus Essigsäure

In der vorliegenden Arbeit wurde eine HPLC-Methode mit der dazugehörigen Probenvorbereitung entwickelt, welche es ermöglicht Essigsäure und Acrylsäure in komplexen Matrizes wie Deponiesickerwasser zu bestimmen. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Matrixreduzierung, die bei 96 % lag. Die Wiederfindung der Analyten Essigsäure und Acrylsäure liegt bei der beschriebenen Methode bei ca. 100 %

Biologische Verwertung niederkonzentrierten Biogases mittels methanotropher Bakterien

Biogas, mit geringen Konzentrationen an Methan, entsteht unter anderem bei verschiedenen industriellen Prozessen. Wegen der Umweltschädlichkeit des Methans gilt es dessen Eintrag in die Umwelt zu vermeiden. Das Ziel des vorgestellten Projektes war die Überprüfung eines umweltfreundlichen Verfahrens zur Reduzierung des Methans durch methanotrophe Bakterien. Die einzelnen Batchversuche liefen über 15 Stunden und zeigten eine starke Reduzierung des Methans von 18 auf 1 Vol.-%

Messverfahren zur Erfassung der potenziellen Ökotoxizität in anaeroben und aeroben Abbauprozessen

In der vorliegenden Ausarbeitung werden die etablierten Verfahren zur Bestimmung der Ökotoxizität erläutert, mit dem Ziel weitere Bioaktivitätsparameter zur Charakterisierung der biologischen Prozesse bei der Forschungsgemeinschaft :metabolon zu integrieren. Die Erfassung der Toxizität beruht bei den vorgestellten Methoden auf der Messung der Lumineszenz, der Sauerstoffverbrauchsrate oder der Zellzahl. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Schadstoffe sowie der biologischen Betriebsbedingungen der Behandlungsstufen ist die Auswahl der bestmöglichen Methode erforderlich

Entwicklung einer analytischen Methode zur Inline-Charakterisierung von Fermentermaterial aus Biogas-anlagen mittels ATR-FTMIR-Spektroskopie

Mit Hilfe der Inline-ATR-FTIR-Spektroskopie im mittelinfraroten (MIR) Spektralbereich lassen sich gleich mehrere Prozessparameter für Biogasanlagen in Echtzeit und ohne Probenahme verfolgen. Die gemessenen Absorptionsspektren geben simultan Aufschluss über den Gehalt an flüchtigen organischen Säuren (FOS), die alkalische Pufferkapazität (TAC) und die Ammoniumstickstoff-Konzentration (NH4-N). Dabei können unter Verwendung intelligenter Datenanalyseverfahren, wie z.B. Partial Least Squares (PLS), Regression oder Support Vector Regression (SVR) sowie in kontrollierter Laborumgebung, Vorhersagefehler (RMSECV) von 0.372 g/l (FOS: R2=0.971), 0.336 g/l (TAC: R2=0.996) und 0.171 g/l (NH4-N: R2=0.992) im Falle der PLS, bzw. 0.386, 0.259 und 0.110 g/l für die SVR erreicht werden. Erste Inline-Messungen in einer Biomüllvergärungsanlage zeigen, dass die erwarteten Absorptionsbanden auch im Prozessbetrieb wiedergefunden werden können. Sie unterliegen jedoch einem ausgeprägten Temperatureinfluss, der bei der Quantifizierung dieser Prozessdaten berücksichtigt werden muss. Weiterführende Untersuchungen sind notwendig, um die Inline-Tauglichkeit des Messsystems unter Beweis zu stellen

Optimierungsvarianten der Überschussschlammbehandlung einer Sickerwasseranlage

Der vorliegende Bericht ist ein ökonomischer Vergleich verschiedener Varianten der Überschussschlamm (ÜSS)-Verwertung der Sickerwasseranlage auf der Deponie des Entsorgungszentrums Leppe mit dem aktuellen Entsorgungsweg. Als Vergleichsparameter werden die Jahresvollkosten herangezogen. Der derzeitige Entsorgungsweg über die kommunale Kläranlage wird hierbei als Basisvariante betrachtet und mit alternativen Behandlungs- und Verwertungsmöglichkeiten verglichen. Hierbei werden verschiedene Varianten mit unterschiedlichen Ausführungen der Komponenten Lagerung, Entwässerung, Trocknung, Transport und Verbrennung gegenübergestellt

Degradation of Azo Dyes by Laccase and Ultrasound Treatment

The goal of this work was to investigate the decomposition of azo dyes by oxidative methods, such as laccase and ultrasound treatments. Each of these methods has strong and feeble sides. The laccase treatment showed high decolorization rates but cannot degrade all investigated dyes (reactive dyes), and high anionic strength led to enzyme deactivation. Ultrasound treatment can decolorize all tested dyes after 3 h at a high energy input, and prolonged sonication leads to nontoxic ionic species, which was demonstrated by ion chromatography and toxicity assays. For the first time, it was shown that a combination of laccase and ultrasound treatments can have synergistic effects, which was shown by higher degradation rates. Bulk light absorption and ion-pairing high-performance liquid chromatography (IP-HPLC) were used for process monitoring, while with reversed-phase HPLC, a lower number of intermediates than expected by IP-HPLC was found. Liquid chromatography-mass spectrometry indicated that both acid orange dyes lead to a common end product due to laccase treatment. Acid Orange 52 is demethylated by laccase and ultrasound treatment. Further results confirmed that the main effect of ultrasound is based on ˙OH attack on the dye molecules