DE10128343A1 - Verfahren zur homogenisierungsfreien Methanisierung durch Schwimmschichtmanipulation - Google Patents

Verfahren zur homogenisierungsfreien Methanisierung durch Schwimmschichtmanipulation

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Abstract

Durch den Einbau einer Stauwand und einer Separiergosse in einen Gleitschichtfermenter kann die Pumpfähigkeitsgrenze von ca. 13% bei der Befüllung eines Flüssigfermenters ignoriert und eine phasengetrennte Entsorgung des Faulgutes sichergestellt werden. Durch Aktivierung bzw. Inaktivierung der Stauwand kann fallweise ein kontinuierlicher oder batchweiser Fermenterbetrieb im Sinne einer Flüssig- oder Trockenfermentation gewählt werden.

Description

Der Stand der Technik bei der Flüssigfermentation vorzugsweise von Gülle ist durch die Einhaltung der Pumpfähigkeitsgrenze von ca. 13% TS für das Substrat und eine laufende Homogenisierungsbedürftigkeit mit einem mechanisch gesteuerten Substrattransport im Fermenter gekennzeichnet. Durch diese technischen Vorgaben werden die Transportwürdigkeit des Faulgutes bei der Entsorgung, der Prozeßenergiebedarf und die Investitionskosten stark negativ beeinflußt. Vorbekannt ist aber auch durch DE 299 02 143 U die besondere Konstruktion eines Gleitschichtfermenters, in welchem durch eine geringe Schräglage der Massenvorschub des Substrates durch Hangabtrift gefördert wird. Durch eine Kombination des Verfahrens eines Gleitschichtfermenters mit dem eines Flüssigfermenters können in einem Kombifermenter obige Nachteile in der herkömmlichen Flüssigfermentation vermieden werden. Dieser Kombifermenter besteht aus einem gasdichten Einschleusungsteil für Flüsssigkeiten und Feststoffen besteht, einem Fermenterteil und einem gasdichten Ausschleusungsteil, in welchem lediglich einige bauliche Adaptionen vorgenommen:
  • - Den Abschluss des Fermenterteils bildet eine Stauwand im Sinne eines Stauwehrs.
  • - Der Ausschleusungsteil wird als spezifische Trenngosse (Separiergosse) mit getrennter Austragevorrichtung für die flüssigen und festen Substratanteile ausgebildet.
Durch eine entsprechende verfahrenstechnische Manipulation der entstehenden Schichtenbildungen (Sink-, Flüssigkeits- und Schwimmschicht) lassen sich die gewünschten Effekte erzielen, wie aus nachfolgender Verfahrensbeschreibung hervorgeht.
Im siphonartig ausgebildeten Einschleusungsteil werden gemeinsam oder getrennt, kontinuierlich oder diskontinuierlich die methanisierbaren flüssigen (z. B. Gülle) und festen Ausgangsstoffe (z. B. Gras) in den Fermenter eingeführt. Durch eine Überstauung mit rezirkuliertem Substrat aus der Flüssigkeitsschicht wird sichergestellt, dass der Feststoffanteil optimal mit Methanbakterien durchtränkt und das Material auch restlos eingespült wird.
Im Fermenterteil sortieren sich diese Stoffe gewichtsspezifisch in die 3 Schichten. Um eine stärkere mittige Konzentration der Sinkschicht zu erzielen, erhält der Boden neben dem obligatorischen Längsgefälle von 1-2% auch noch ein Quergefälle. Im Fermenterteil befindet sich neben dem Gasabzug auch noch eine Perkolationsvorrichtung, damit die Schwimmschicht periodisch perkoliert werden kann. Den Abschluss des Fermenterteils bildet eine Stauwand, über welche die Schwimmdecke gleitet, wenn sich ein entsprechender Flüssigkeitsstand ausgebildet hat. Durch einen regulierbaren Abzug für die Flüssigkeits- und einen regulierbaren bodennahen Abzug für die Sinkschicht in der Stauwand läßt sich die Verweilzeit der Substratanteile steuern. Die Schwimmdeckenteile gelangen im Ausschleusungsteil auf einen perforierten Gossenboden, der der Separierung dient: die Schwimmdecke wird in eine Hebe- und Fördervorrichtung geleitet (z. B. eine Förderschnecke), während die abgetropfte Flüssigkeit im darunterliegenden Pumpensumpf gesammelt wird. Damit die Feststoffphase möglichst abtropffrei ausgeschleust werden kann, sind perforierte Wandungen bei den Hebe- bzw. Fördereinrichtungen vorgesehen. Die Gasdichtigkeit im Ausschleusungsteil wird beispielsweise durch Gummilippendichtungen am Förderschneckenende erreicht. Um mögliche randständige Verklebungen im Bereich der Schwimmdecke zu vermeiden, werden entsprechende technische Vorkehrungsmassnahmen vorgesehen:
  • - umlaufende perforierte Rohrleitungen, die periodisch mit komprimiertem Biogas beaufschlagt werden
  • - randständig umlaufende seilgeführte messer- oder fräsenartige Trennkörper, die periodisch umlaufen
  • - randständig angeordnete Schläuche, die periodisch mit Flüssigkeit geflutet werden. Das Flüssigkeitsmanagement wird über eine Mehrweg-Ventilgesteuerte Dickstoffpumpe im Pumpensumpf unterhalb Gosse bewerkstelligt:
  • - Steuerung der Verweilzeit über den Flüssigkeitsstand
  • - Ausschleusung der Flüssigkeit aus dem Fermenter
  • - periodische Berieselung der Schwimmschicht und gegf. Flutung der wandständigen Schläuche im Fermenterteil
  • - Bereitstellung der Überstauflüssigkeit für die Feststoffeinspülung.
Die Fermenterform ist frei wählbar. Soll die Anlage statt kontinuierlich - wie beschrieben - diskontinuierlich (batch-Verfahren) betrieben werden, entfällt lediglich die Stauwand und mehrere Einzel-Fermenter werden im technologisch Verbund verschaltet.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur mengenmäßig uneingeschränkten gleichzeitigen Methanisierung flüssiger und fester Biomassen in einem homogenisierungsfrei betriebenen Kombifermenter mit Stauwand und phasenseparierter Entsorgung des Faulgut dadurch gekennzeichnet dass der Ferment durch eine wehrartige Stauwand abgeschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmschicht über die Stauwand in eine Separiergosse im Ausschleusungsteil gleitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Separiergosse eine Trennung der anhaftenden Flüssigkeit an der Sink- und Schwimmschicht durch eine Perforierung in der Separiergosse erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Separiergosse Hebe- und Förderwerkzeuge zur abtropfarmen Austragung des Feststoffanteils im Faulgut integriert sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Separiergosse eine Dickstoffpumpe mit Mehrwegsteuerung die pumpfähigen Faulgüter fördert.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass Randschichtenbildungen und am Fermenter anhaftende Verkrustungen der Schwimmdecke durch Trennvorrichtungen verhindert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Ausbildung des Fermenterbodens als Schiefe Ebene sich die Sinkschicht am Ende der Schiefen Ebene sammelt.
8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinkschicht durch Pumpen aus dem Fermenter ausgetragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmschicht und das Substrat im Einschleusungsteil des Fermenters mit Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsschicht perkuliert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweildauer der Schwimmschicht im Fermenter durch den steuerbaren Pegelstand der Flüssigkeitsschicht manipuliert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass durch aktivieren bzw. inaktivieren der Stauwand ein fallweiser Wechsel zwischen kontinuierlichen und batch- Verfahren des Fermenters möglich ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007049479A1 (de) * 2007-10-16 2009-04-23 Andreas Freudenberg Verfahren und Vorrichtung zur Biogasgewinnung

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DE102007049479A1 (de) * 2007-10-16 2009-04-23 Andreas Freudenberg Verfahren und Vorrichtung zur Biogasgewinnung
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