DE102004024143A1 - Process and assembly to ferment dry biomass for generation of biogas in wet air lock fermentation chamber - Google Patents

Process and assembly to ferment dry biomass for generation of biogas in wet air lock fermentation chamber Download PDF

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Abstract

In a process to ferment a biomass for the generation of biogas, the biomass is introduced via a wet air lock to a fermentation chamber, followed by fermentation and final discharge through a further wet air lock. Also claimed is a commensurate assembly in which dry biomass in an open container is lowered into the percolate (6) under the bell housing fermentation chamber (1). The wet biomass then advances and ferments prior to lifting to a drainage platform with a drainage gully (4) discharging to the percolate basin. The spent charge is then removed through an effluent water air lock (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse. Durch die Erfindung soll es ermöglicht werden, vorzugsweise ebenso frische Biomasse vom Feld die keine oder wenig Methanbakterien enthält anaerob zu Biogas (überwiegend Methan) zu vergären. Aber auch beliebige organische Bestandteile enthaltende biologische Abfälle wie beispielsweise aus dem Abwasserbereich, Abfällen aus der Lebensmittelverarbeitung, Holzverarbeitung, Schlachtabfällen oder Silage mit keinen oder wenig Methanbakterien können zu Biogas vergoren werden.The The invention relates to a method and apparatus for dry fermentation of Biomass. By the invention it should be possible, preferably just as fresh biomass from the field has no or little methane bacteria contains anaerobically to biogas (predominantly To ferment methane). But also any organic components containing biological scraps such as sewage, waste from food processing, wood processing, slaughterhouse waste or silage with little or no methane bacteria can Be fermented biogas.

Aus der DE OS 19741943 „Verfahren zur Vergärung verrottbarer Masse" ist bekannt, wie vorkonditionierte Großpellets unregelmäßig in Kisten eingelagert in einem gasdichtem Kammer anaerob zur Erzeugung von Biogas unter Beifügung von Enzymen, Methangaseinnebelung, Dampfeinnebelung, Feuchteeinnebelung verschiedenen technischen Ausrüstungen vergärt werden.Out DE OS 19741943 "method for fermentation decomposable mass "is Known as pre-conditioned large pellets stored irregularly in boxes in a gas-tight chamber anaerobic for the production of biogas below insert of enzymes, methane gas misting, steam fogging, moisture misting various technical equipment ferments become.

Weiterhin ist ein Gärkanal- Verfahren bekannt, bei dem der Feststoff in Gitterboxen durch den mit flüssigem Substrat gefüllten Fermenter gezogen wird. (Quelle: www.graskraft.de/seminar4/feststoff.html Vortrag 4. Graskraft Seminar am 29.11.2001)Farther is a fermentation channel Method known, in which the solid in grid boxes by the with liquid Substrate filled Fermenter is pulled. (Source: www.graskraft.de/seminar4/feststoff.html Lecture 4. Graskraft Seminar on 29.11.2001)

Bei dem „Verfahren zur Vergärung verrottbarer Masse" gemäß der DE OS 19741943 ist nachteilig, das eine Vorkonditionierung der Biomasse durch pressen in geometrischen Pellets erfolgen muß, um sie dann in Kisten einzulagern. Neben dem damit verbundenem Aufwand ist nicht gesichert, das die Pellets nach dem Vergärungsprozeß noch ihre Form haben, um sie dann in dieser Form zu verwenden. Deshalb ist dieser Pressvorgang für die Benutzung der Biomasse nach der Vergärung überflüssig. Da bei diesem Verfahren auch ein hoher Aufwand zur Beeinflussung des Vergärungsprozesses durch Beifügung von Enzymen, Methangaseinnebelung, Dampfeinnebelung, Feuchteeinnebelung und verschiedenen technischen Ausrüstungen erfolgen muß, ist dieses Verfahren offensichtlich kompliziert zu handhaben. Dieses Verfahren ist bedingt durch die notwendige Vorkonditionierung der Biomasse bezüglich des Materialflusses durch mehrfaches Bewegen und Umschichten der Biomasse gekennzeichnet. Es ist kein durchgängig einfacher Materialfluss vorhanden.at the "procedure for fermentation decomposable mass "according to DE OS 19741943 is disadvantageous, which is a preconditioning of the biomass must be done by pressing in geometric pellets to them then store in boxes. In addition to the associated effort is not certain that the pellets after the fermentation process still their Have shape, then use it in this form. Therefore this pressing process for the use of biomass after fermentation superfluous. As with this procedure also a high effort to influence the fermentation process by adding Enzymes, methane gas misting, vapor misting, moisture misting and various technical equipment, this procedure is obviously complicated to handle. This procedure is conditional by the necessary preconditioning of the biomass with respect to the Material flow through multiple movement and redeployment of the biomass characterized. It is not a consistently simple material flow available.

Bei dem Gärkanal- Verfahren ist nachteilig, das die Einschleusung der Gitterboxen in den Gärkanal nur bei geöffnetem Reaktorgehäuse erfolgen kann. Damit ist dieses Verfahren nur bedingt für einen kontinuierlichen Prozeß zur Erzeugung von Biogas geeignet. Da der Feststoff in Gitterboxen durch den mit flüssigem Substrat gefüllten Fermenter gezogen wird sind die Verfahrensergebnisse auch wenig beeinflußbar. Es scheint auch nachteilig zu sein, das ein gesondertes Befüllen der Gitterboxen vor der Durchführung des Verfahrens erforderlich ist.at the fermentation channel Method is disadvantageous, the introduction of the grid boxes in the fermentation channel only when open reactor housing can be done. Thus, this procedure is only conditional for one continuous process for Generation of biogas suitable. Since the solid in grid boxes through the with liquid Substrate filled Fermenter is pulled the process results are also little influenced. It seems to be disadvantageous that a separate filling the Lattice boxes before implementation the procedure is required.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Trockenvergärung von Biomasse zu schaffen, bei dem in einem einfachem Materialfluß, durch möglichst einmaliges Bewegen und Umschichten der Biomasse ein durchgängiger Verfahrensablauf vorhanden ist und bei dem zur Qualitätssicherung des Verfahrens trotzdem alle Parameter zur Durchführung des Verfahrens beeinflußbar sind.task The invention is a process for the dry fermentation of Biomass in which, in a simple flow of material, through preferably One-time agitation and redeployment of the biomass a continuous procedure is present and in the process of quality assurance nevertheless all parameters for the implementation of the method can be influenced.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und mit der alle Verfahrenseigenschaften beeinflußt werden können. Desweiteren soll die Vorrichtung es ermöglichen den Transportprozeß der Biomasse von ihrem Entstehungsort über die Vergärung zum Kompostprodukt und da Verwertung des Kompostproduktes ohne Unterbrechung zu gewährleisten.Farther It is an object of the invention, a device for dry fermentation of Create biomass that is simple in construction and with all the process characteristics affected can be. Furthermore the device should make it possible the transport process of Biomass from its place of origin via the fermentation to Compost product and there utilization of the compost product without interruption to ensure.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung eines Verfahren zur Trockenvergärung von Biomasse dadurch gelöst, dass diese vorzugsweise frische vom Feld geerntete Biomasse, die keine oder wenig Methangasbakterien enthält, eventuell zwischengelagert und durch geeignete Aufnahmevorrichtungen in transportable Container gefüllt wird Nach dem Transport der Container zum Biogasreaktor gelangen diese in ein mit Perkulat gefülltem Eintauchbecken unter dem Rand des Reaktorgehäuses hindurch in den Innenraum des Reaktorgehäuses und durch ausheben oder ausgleiten aus dem Eintauchbecken auf den Reaktorboden, um darauf zum Austragbecken vorzurücken, aus dem sie durch Eintauchen in das darin befindliche Abwasser unter dem Rand des Reaktorgehäuses aus diesem durch Ausheben oder Ausgleiten ausgeschleust werden.According to the invention Task to create a process for the dry fermentation of Solved biomass that these are preferably fresh biomass harvested from the field, contains no or few methane gas bacteria, possibly stored temporarily and by suitable receiving devices in transportable containers filled will arrive after transport of the container to the biogas reactor these into a percolate filled Immersion basin under the edge of the reactor housing into the interior the reactor housing and by digging or sliding out of the dip tank onto the reactor bottom, to advance to the discharge basin, from which they dive in the wastewater contained therein under the edge of the reactor housing be removed by lifting or sliding out.

In einer weiteren Ausführung des Verfahrens kann das Einschleusen und Ausschleusen der Container in das Reaktorgehäuse statt durch das Eintauchbecken und das Austragbecken über Doppeltorschleusen erfolgen.In another embodiment The procedure may involve the introduction and removal of the containers in the reactor housing instead of the immersion basin and the discharge basin via double gate locks respectively.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung einer Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse dadurch gelöst, dass in einem Fundament in einem Abstand ein mit Perkulat gefülltes Eintauchbecken und ein mit Abwasser gefülltes Austragbecken angeordnet sind, zwischen denen das Fundament einen Reaktorboden mit zum Eintauchbecken neigenden Ablaufrinnen bildet und darüber so das Reaktorgehäuse mit oberseitigem Gasabfluß gestülpt ist, das dessen nach unten zeigende Ränder in das Eintauchbecken und das Austragbecken so tief eintauchen, das die mit Biomasse gefüllten Container darunter hindurch passen.According to the invention the object of providing a device for the dry fermentation of biomass is achieved in that in a foundation at a distance filled with percolate immersion basins and filled with sewage discharge are arranged between which the foundation forms a reactor bottom with troughs tipping gutters and above so the reactor housing is slipped with top gas outflow that dips its downwardly facing edges into the dip tank and the discharge basin so deeply that the biomass filled containers fit underneath.

Dabei sind die Wände des Eintauchbeckens und des Austragbeckens vorzugsweise senkrecht.there are the walls the immersion basin and the discharge basin preferably vertically.

In einer weiteren Ausführung können die Wände des Eintauchbeckens und oder des Austragbeckens in Materialflussrichtung Schrägen sein.In another embodiment can the walls the immersion basin and or the discharge basin in the material flow direction bevel be.

In einer anderen Ausführung der Vorrichtung sind statt des Eintauchbecken und des Austragbecken Doppeltorschleusen vorhanden.In another version the device are instead of the dip tank and the discharge basin Double gate locks available.

Die Erfindung eines Verfahren und Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden:
Die Fig. zeigt eine Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse und zur Durchführung des Verfahrens.The invention of a method and apparatus for the dry fermentation of biomass will be explained using an exemplary embodiment:
The figure shows a device for the dry fermentation of biomass and for carrying out the method.

11
Reaktorgehäusereactor housing
22
Reaktorbodenreactor bottom
33
Fundamentfoundation
44
Ablaufrinnegutter
55
EintauchbeckenImmersion pool
66
PerkulatPerkulat
77
AustragbeckenAustragbecken
88th
Abwassersewage
99
ContainerContainer
1010
Biomassebiomass
1111
Gasabflußgas drainage

Verfahrensbeschreibung:Process Description:

Bei dem Verfahren zur Trockenvergärung von Biomasse wird vorzugsweise frische vom Feld geerntete Biomasse 10, die keine oder wenig Methangasbakterien enthält, eventuell zwischengelagert und durch geeignete Aufnahmevorrichtungen in transportable Container 9 gefüllt. Nach dem Transport der Container 9 zum Biogasreaktor gelangen diese in ein mit Perkulat 6 gefülltem Eintauchbecken 5 unter dem Rand des Reaktorgehäuses 1 hindurch in den Innenraum des Reaktorgehäuses 1 und durch ausheben oder ausgleiten aus dem Eintauchbecken 5 auf den Reaktorboden 2, um darauf zum Austragbecken 7 vorzurücken, aus dem sie durch Eintauchen in das darin befindliche Abwasser 8 unter dem Rand des Reaktorgehäuses 1 aus diesem durch Ausheben oder Ausgleiten ausgeschleust werden.In the method of dry fermentation of biomass is preferably fresh biomass harvested from the field 10 containing no or few methane gas bacteria, possibly stored intermediately and by suitable receptacles in transportable containers 9 filled. After transporting the container 9 to the biogas reactor they get into with percolate 6 filled immersion basin 5 under the edge of the reactor housing 1 through into the interior of the reactor housing 1 and by digging or sliding out of the dip tank 5 on the reactor floor 2 on to the discharge basin 7 to advance, from which they by immersion in the wastewater therein 8th under the edge of the reactor housing 1 be removed from this by lifting or slipping.

Vorrichtungsbeschreibung:Device Description:

Bei der Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse ist in einem Fundament 3 in einem Abstand ein mit Perkulat 6 gefülltes Eintauchbecken 5 und ein mit Abwasser 8 gefülltes Austragbecken 7 angeordnet, zwischen denen das Fundament 3 einen Reaktorboden 2 mit zum Eintauchbecken 5 neigenden Ablaufrinnen 4 bildet und darüber so das Reaktorgehäuse 1 mit oberseitigem Gasabfluß 11 gestülpt ist, das dessen nach unten zeigende Ränder in das Eintauchbecken 5 und das Austragbecken 7 so tief eintauchen, das die mit Biomasse 10 gefüllten Container 9 darunter hindurch passen.In the apparatus for dry fermentation of biomass is in a foundation 3 at a distance with percolate 6 filled immersion basin 5 and one with sewage 8th filled discharge basin 7 arranged between which the foundation 3 a reactor bottom 2 with to the dip tank 5 sloping gutters 4 forms and above so the reactor housing 1 with top gas drain 11 slipped down, its down-facing edges in the dip tank 5 and the discharge basin 7 dive so deep, that with biomass 10 filled containers 9 fit through underneath.

Dabei sind die Wände des Eintauchbeckens 5 und des Austragbeckens 7 senkrecht.Here are the walls of the dip tank 5 and the discharge basin 7 perpendicular.

Claims (6)

Verfahren zur Trockenvergärung von Biomasse 10, vorzugsweise frischer vom Feld geernteter Biomasse 10, die keine oder wenig Methangasbakterien enthält, gekennzeichnet dadurch, dass die Biomasse 10 unmittelbar auf dem Feld geerntet eventuell zwischengelagert und durch geeignete Aufnahmevorrichtungen in transportable Container 9 gefüllt wird, die wiederum nach dem Transport zum Biogasreaktor in ein mit Perkulat 6 gefülltem Eintauchbecken 5 unter dem Rand des Reaktorgehäuses 1 hindurch in den Innenraum des Reaktorgehäuses 1 durch ausheben oder ausgleiten aus dem Eintauchbecken 5 auf den Reaktorboden 2 gelangen, um darauf zum Austragbecken 7 vorzurücken, aus dem sie durch Eintauchen in das darin befindliche Abwasser 8 unter dem Rand des Reaktorgehäuses 1 aus diesem durch Ausheben oder Ausgleiten ausgeschleust werden.Process for the dry fermentation of biomass 10 , preferably fresh biomass harvested from the field 10 that contains no or few methane gas bacteria, characterized by the fact that the biomass 10 Harvested directly on the field may be temporarily stored and transported by suitable receptacles into transportable containers 9 is filled, in turn, after transport to the biogas reactor in a with percolate 6 filled immersion basin 5 under the edge of the reactor housing 1 through into the interior of the reactor housing 1 by digging or sliding out of the dip tank 5 on the reactor floor 2 get on it to the discharge basin 7 to advance, from which they by immersion in the wastewater therein 8th under the edge of the reactor housing 1 be removed from this by lifting or slipping. Verfahren zur Trockenvergärung von Biomasse 10, nach Patentanspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass das Einschleusen und Ausschleusen der Container 9 in das Reaktorgehäuse 1 statt durch das Eintauchbecken 5 und das Austragbecken 7 über Doppeltorschleusen erfolgt.Process for the dry fermentation of biomass 10 , characterized according to claim 1 characterized in that the infiltration and removal of the container 9 in the reactor housing 1 instead of the dip tank 5 and the discharge basin 7 via double gate locks. Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse 10, vorzugsweise frischer vom Feld geernteter Biomasse 10, die keine oder wenig Methangasbakterien enthält, gekennzeichnet dadurch, dass in einem Fundament 3 in einem Abstand ein mit Perkulat 6 gefülltes Eintauchbecken 5 und ein mit Abwasser 8 gefülltes Austragbecken 7 angeordnet sind, zwischen denen das Fundament 3 einen Reaktorboden 2 mit zum Eintauchbecken 5 neigenden Ablaufrinnen 4 bildet und darüber so das Reaktorgehäuse 1 mit oberseitigem Gasabfluß 11 gestülpt ist, das dessen nach unten zeigende Ränder in das Eintauchbecken 5 und das Austragbecken 7 so tief eintauchen, das die mit Biomasse 10 gefüllten Container 9 darunter hindurch passen.Apparatus for the dry fermentation of biomass 10 , preferably fresh biomass harvested from the field 10 that contains no or few methane gas bacteria, characterized by being in a foundation 3 at a distance with percolate 6 filled immersion basin 5 and one with sewage 8th filled discharge basin 7 are arranged between which the foundation 3 a reactor bottom 2 with to the dip tank 5 sloping gutters 4 forms and above so the reactor housing 1 with top gas drain 11 slipped down, its down-facing edges in the dip tank 5 and the discharge basin 7 dive so deep, that with biomass 10 filled containers 9 Darun fit through it. Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse 10, nach Patentanspruch 2 gekennzeichnet dadurch, dass die Wände des Eintauchbeckens 5 und des Austragbeckens 7 senkrecht sind.Apparatus for the dry fermentation of biomass 10 , according to claim 2, characterized in that the walls of the immersion tank 5 and the discharge basin 7 are vertical. Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse 10, nach Patentanspruch 2 gekennzeichnet dadurch, dass die Wände des Eintauchbeckens 5 und oder des Austragbeckens 7 in Materialflussrichtung 2 Schrägen sind.Apparatus for the dry fermentation of biomass 10 , according to claim 2, characterized in that the walls of the immersion tank 5 and or the discharge basin 7 in material flow direction 2 Bevels are. Vorrichtung zur Trockenvergärung von Biomasse 10, nach Patentanspruch 2 gekennzeichnet dadurch, dass statt des Eintauchbecken 5 und des Austragbecken 7 Doppeltorschleusen vorhanden sind.Apparatus for the dry fermentation of biomass 10 , according to claim 2, characterized in that instead of the dip tank 5 and the discharge basin 7 Double gate locks are available.
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