Modellierung und Simulation eines Biogasreaktors
- Die anaerobe Fermentation beschreibt den Abbau organischen Materials unter Ausschluss von Sauerstoff und setzt sich aus vier Prozessphasen (Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese und Methanogenese) zusammen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Aufteilung dieser vier Prozessphasen auf die beiden Stufen eines zweistufigen zweiphasigen Biogas-Reaktors genau bestimmt werden. Die Aufteilung ist von entscheidender Bedeutung für zukünftige Arbeiten, da dadurch genau festgelegt werden kann, welche Stoffe bei den Messungen und bei der Modellierung berücksichtigt werden müssen. Im Jahre 2002 wurde von der IWA Taskgroup das ADM1-Modell, welches alle vier Prozessphasen der anaeroben Fermentation berücksichtigt, veröffentlicht. In der vorliegenden Arbeit wird ein räumlich aufgelöstes Modell für die anaerobe Fermentation erarbeitet, in dem das ADM1-Modell mit einem Strömungsmodell gekoppelt wird. Anschließend wird ein reduziertes Simulationsmodell für acetoklastische Methanogenese in einem zweistufigen zweiphasigen Biogasreaktor erstellt. Anhand von Messdaten wird gezeigt, dass der Abbau von Essigsäure zu Methan innerhalb des Reaktors durch das Simulationsmodell gut wiedergegeben werden kann. Anschließend wird das validierte Modell verwendet um Regeln für eine optimale Steuerung des Reaktors herzuleiten und weiterhin wird mit Hilfe der lokalen Methanproduktion die Effektivität des Reaktors bestimmt. Die erlangten Informationen können verwendet werden, um den Biogas-Reaktor zu optimieren.
Author: | Ivo Muha |
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URN: | urn:nbn:de:hebis:30:3-276673 |
Referee: | Gabriel WittumGND, Gillian Queisser |
Advisor: | Gabriel Wittum |
Document Type: | Doctoral Thesis |
Language: | German |
Date of Publication (online): | 2012/11/28 |
Date of first Publication: | 2012/11/26 |
Publishing Institution: | Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg |
Granting Institution: | Johann Wolfgang Goethe-Universität |
Date of final exam: | 2012/11/22 |
Release Date: | 2012/11/28 |
Tag: | ADM1; Anaerobe Fermentation; Mathematische Modellierung; Methanogenese; Zweiphasen-Biogasreaktor; Zweistufen-Biogasreaktor |
Page Number: | 133, X |
HeBIS-PPN: | 313486786 |
Institutes: | Informatik und Mathematik / Mathematik |
Dewey Decimal Classification: | 5 Naturwissenschaften und Mathematik / 51 Mathematik / 510 Mathematik |
Sammlungen: | Universitätspublikationen |
Licence (German): | Deutsches Urheberrecht |