DE102006005859A1

DE102006005859A1 - Biogastank mit Rückströmung

Info

Publication number: DE102006005859A1
Application number: DE102006005859A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Eichler; Friedrich Dipl.-Ing. Weigand; Matthias Dipl.-Ing. Rabener
Original assignee: Fan Separator GmbH
Current assignee: Fan Separator GmbH
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

Das Aufgabengebiet der Erfindung bezieht sich auf das Zurückhalten von anaerober Biomasse in Tanks zur Erzeugung von Biogas. Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Ausbeute an Biogas. Im Ergebnis werden so kleinere Behältervolumen und damit kleinere Rührwerke zur Homogenisierung des Inhaltes der Tanks benötigt und die Betriebskosten gesenkt. Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Führung der Ströme der nach einer Abtrennung der Feststoffe erzeugten Flüssigkeit und einem daraus erzeugten und mit Mikroblasen beaufschlagten Teilstrom in einem abgegrenzten Bereich im Biogastank. Dazu wird am Boden des Tanks eine gegenüber dem Durchsatz um 10-20% größere Menge an Flüssigkeit entnommen und mit Hilfe einer Schneckenpresse mit Spaltweiten von zirka 0,5 mm der enthaltene Feststoff entfernt. Von der feststoffbefreiten Flüssigkeit wird der größte Teil in das obere Drittel des abgetrennten Bereiches eingeleitet, während ein Teilstrom mit aus Biogas erzeugten Mikroblasen versehen und in das untere Drittel gelangt. Der Ablauf aus dem Tank erfolgt am Boden des abgegrenzten Bereiches.

Description

Anwendungsgebiet
Das Aufgabengebiet der Erfindung bezieht sich auf das Zurückhalten von anaerober Biomasse in Biogastanks.

Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen

Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Biogasanlagen wird in der Patentschrift US 5.015.384 ein Verfahren beschrieben, in dem mit Hilfe der Flotation die anaerobe Biomasse in Biogastanks zurückgehalten beziehungsweise zurückgeführt wird. Dabei wird einerseits außerhalb des Biogastanks in einer gesonderten Flotationsanlage der Bioschlamm abgeschieden und wieder in den Tank zurückgeführt oder mit Elementen darin zurückgehalten.

Den Vorgang der Flotation in einem abgetrennten Bereich im Biogastank durchzuführen und so mit einfacheren Mitteln die Rückhaltung des Bioschlammes zu realisieren, wird in der DE 10 2005 059 723.8 beschrieben.

Diese robuste und einfache Lösung geht aber davon aus, daß aus der Flüssigkeit vor der Biogaserzeugung die Feststoffe abgetrennt wurden.

Ziel der Erfindung

In vielen Anwendungen sollen aber gerade diese Feststoffe zur Biogaserzeugung genutzt werden. Häufig ist ohnehin eine Abtrennung der Feststoffe nach dem Prozeß der Biogaserzeugung erforderlich.

Das Ziel der Erfindung ist es daher, auch die feststoffentlastete Flüssigkeit für das Zurückhalten der Biomasse zu nutzen. Damit können kleinere Biogastanks mit in der Leistung reduzierten Rührwerken zur Anwendung kommen, die dazu beitragen, die Betriebskosten zu senken.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht, daß am Boden des Tanks eine gegenüber dem Durchsatz um 10–20% größere Menge an Flüssigkeit entnommen und mit Hilfe einer Schneckenpresse mit Spaltweiten von zirka 0,5 mm der enthaltene Feststoff entfernt wird.

Der größte Teil der feststoffbefreiten Flüssigkeit gelangt in das obere Drittel des abgetrennten Bereiches.

In einen Teilstrom wird von einer Einrichtung zur Erzeugung von Mikroblasen Biogas eingesaugt und vorrangig das darin enthaltene CO2 unter Druck in der Flüssigkeit gelöst. Bei der nachfolgenden Entspannung entstehen an den Ventilkanten im Kavitationsfeld Mikroblasen. Dieser so mit den Mikroblasen versehene Teilstrom wird in das untere Drittel des abgetrennten Bereiches eingeleitet.

Der Ablauf der um die Biogas- und Feststoffanteile reduzierten Flüssigkeitsmenge aus dem Tank erfolgt am Boden des abgetrennten Bereiches.

Im oberen Drittel des abgetrennten Bereiches, also oberhalb der Einströmung der größeren Menge der feststoffbefreiten Flüssigkeit entsteht damit eine Strömung in den Biogastank zurück.

Diese Strömung entspricht der Differenz der feststoffbefreiten Flüssigkeit zum gesamten Durchsatz. Mit dieser zurückströmenden Menge gelangt auch die von den Mikroblasen abgeschiedene Biomasse durch den Auftrieb in den Biogastank zurück.

Die Rührwerke im Biogastank halten den gesamten Tankinhalt in Bewegung und tragen so die aufsteigende Biomasse vom abgetrennten Bereich weg und durchmischen sie im Biogastank.

Ausführungsbeispiel
Die 1 zeigt eine Biogasanlage mit wichtigen Elementen im Schnitt. Die 2 zeigt den vergrößerten Schnitt durch den abgetrennten Bereich im Biogastank und die 3 eine Draufsicht auf diesen Schnitt.
Aus der Stallanlage gelangt die Gülle (1) mit einer Menge von beispielsweise 8 m³/h in den Sammelbehälter (2) und wird hier mit dem Rührwerk (3) homogenisiert.
Die Pumpe (4) transportiert die Flüssigkeit zum Biogastank (5), in dem das entstehende Biogas (6) unter einer Speicherfolie (7) gesammelt wird, die durch ein PVC beschichtetes Polyestergewebe (8) geschützt ist. Mit den Rührwerken (9) wird der Tankinhalt ständig durchmischt.
Über die Absaugleitung (10) wird mit der Pumpe (11) die Schneckenpresse (12) mit einer Menge von etwa 10 m³/h beschickt, die damit 10–20% größer ist als die Durchsatzmenge durch die Anlage.
Der abgeschiedene Feststoff (13) gelangt zum Abtransport auf einen Hänger.
Der größte Teil, also etwa 9 m³/h, der aus der Schneckenpresse (12) ablaufenden Flüssigkeit von 10 m³/h, wird im oberen Drittel dem abgetrennten Raum (14) des Biogastanks (5) zugeführt.
Ein Teilstrom von zirka 1 m³/h wird von der Einrichtung zur Mikroblasenbildung (15) angesaugt und als mit Mikroblasen versetzte Flüssigkeit in das untere Drittel des abgetrennten Raumes (14) eingeleitet.
Über die am Boden des abgetrennten Raumes (14) beginnende Ablaufleitung (16) verläßt die um die Biogas- und Feststoffanteile reduzierte Durchsatzmenge die Biogasanlage zum Endlager (17) hin und steht als Flüssigdünger (18) der Landwirtschaft zur Verfügung.
Das erzeugte Biogas gelangt zur Umwandlung in Strom und Wärmeenergie in das Blockheizkraftwerk (19). Die anfallende Wärme (20) kann zur Heizung des Biogastanks (5) genutzt werden.
In der 2 wird die sich aufbauende Rückströmung dargestellt.
Über die am Boden des abgetrennten Bereiches (14) angeordnete Leitung (21) wird die um die Biogas- und Feststoffanteile reduzierte Durchsatzmenge (21), also mit zirka 8 m³/h, abgezogen.
Da über die Leitung (22) etwa 9 m³/h und über die Leitung (23) der Flüssigkeit mit den Mikroblasen etwa 1 m³/h in den abgetrennten Betreich, also insgesamt etwa 10 m³/h, eingeleitet werden, teilt sich der Strom aus der Leitung (22) so auf, daß die Menge (24) mit 2 m³/h in den Biogastank (5) zurückströmt, während die Menge (25) mit 7 m³/h nach unten hin zum Ablauf über die Leitung (21) gelangt.
Die über die Leitung (23) mit der Flüssigkeit von 1 m³/h zugeführten Mikroblasen (26) steigen auf Grund ihres Auftriebes gegen den Strom (25) auf, vereinigen sich durch ihre Oberflächenspannung mit dem Bioschlamm und gelangen so mit dem Teilstrom der Menge (24) zurück in den Biogastank (5).
3 stellt zur Vollständigkeit eine Draufsicht auf den abgetrennten Raum (14) im Biogastank (5) dar.
In diesem Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass die Gaserzeugung in einem Biogastank erfolgt. Insbesondere bei höheren Feststoffgehalten werden zwei Biogastanks in Reihe geschaltet.

Claims

Einrichtung zur Aufkonzentration von Biomasse unter Nutzung der Flotation in einem abgetrennten Bereich in Biogastanks, wobei Mikroblasen zur Anwendung kommen, die durch die Lösung von Anteilen des Biogases unter Druck in der Flüssigkeit und eine nachfolgende strömungsintensive Entspannung im Kavitationsbereich erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Biogastanks (5) über die Ablaufleitung (10) eine dem Durchsatz durch die Anlage entsprechend um 10–20% größere Menge entnommen und einer Schneckenpresse (12) zugeführt wird und der Teilstrom (22) der abgetrennten Flüssigkeit in das obere Drittel des abgetrennten Bereiches (14) eingeleitet wird, während der restliche Teilstrom (23), der mit Biogas versehen in einer Einrichtung zur Mikroblasenbildung (15) behandelt und mit den Mikroblasen in das untere Drittel des abgetrennten Bereiches (14) gelangt, während die Durchsatzmenge (21) am Boden des abgetrennten Bereiches (14) die Anlage verläßt.