DE102007004135A1

DE102007004135A1 - Method for fermenting paste-like biomass, particularly brewer grains from brewery or alcohol production, under anaerobic conditions, involves guiding biomass into fermentation container in batch or continuous process

Info

Publication number: DE102007004135A1
Application number: DE102007004135A
Authority: DE
Inventors: Volkmar Dertmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-08-07

Abstract

Paste-like biomass fermentation involves guiding biomass into a fermentation container in batch or continuous process. The fermentation container (11) is closed in a gas-sealed manner and is provided with a recycling device. A downstream container (15) is formed in gas sealed manner and contains a membrane (16), through which the decomposed biomass is guided for solid-liquid separation, where a slurry solid phase (19) is returned partially into the fermentation container. An independent claim is also included for a device for execution of a method, where a gas-sealed container is downstream to a fermentation container.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergärung von breiförmigen Biomassen, insbesondere Schlempen aus Brauereien oder der Alkoholproduktion, unter anaeroben Bedingungen, bei dem in einem gasdicht abgeschlossenen, vorzugsweise mit einer Umwälzeinrichtung versehenen Fermentationsbehälter die zu vergärende Biomasse chargenweise oder vorzugsweise kontinuierlich eingeführt und ein Teil der zersetzten Biomasse kontinuierlich oder in periodischen Abständen ausgeschleust und in einen nachgeschaltete, ebenfalls gasdicht abgeschlossenen Behälter geführt wird.The The invention relates to a process for the fermentation of pulpy Biomass, in particular brewing from breweries or alcohol production, under anaerobic conditions, in which, in a gastight sealed, preferably provided with a circulation fermentation tank the biomass to be fermented batchwise or preferably continuously introduced and part of the decomposed biomass discharged continuously or at periodic intervals and in a downstream, also gas-tight closed Container is guided.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention further relates to a device for implementation of the procedure.

Es ist bekannt, dass kommunale und industrielle Abwässer, Abwasserklärschlämme und flüssige organische Abfälle, wie z. B. Brauereischlempen einen erheblichen Anteil organischer Substanzen enthalten, die biologisch behandelt werden können. Hierbei unterscheidet man zwischen einem anaeroben und einem aeroben Abbau.It it is known that municipal and industrial wastewater, Sewage sludge and liquid organic Waste, such as B. Brauereischlempen a considerable Contain organic matter that is biologically treated can be. Here one differentiates between one anaerobic and aerobic degradation.

Bei einem anaeroben Abbau wird die zu behandelnde Substanz, z. B. ein Abwasserklärschlamm in großen Abbaureaktoren gesammelt, wo sie 20 bis 30 Tage lang anaerob in Gegenwart methanbildender Bakterien fermentiert wird. Durch den Abbau werden die festen Rückstände in eine ausreichend stabile Form überführt, so dass sie deponiert oder auf landwirtschaftlichen Flächen zur Düngung ausgebracht werden können. Eine Verkürzung der Verweildauer lässt sich nur erreichen, indem die Temperaturen auf 36°C bis 40°C eingestellt werden.at Anaerobic degradation is the substance to be treated, eg. B. a Sewage sludge collected in large digestion reactors, where they remain anaerobic for 20 to 30 days in the presence of methanogenic bacteria is fermented. Degradation causes the solid residues converted into a sufficiently stable form, so that they are landfilled or on agricultural land can be applied for fertilization. A shortening The residence time can only be achieved by the temperatures be set at 36 ° C to 40 ° C.

In der DE 36 27 253 C2 wird als Nachteil dieses Verfahrens die Notwendigkeit großer Bauwerke für die Abbaureaktoren (sogenannte Faultürme) neben der hohen Aufenthaltsdauer der abzubauenden Stoffe benannt. Außerdem seien die organischen Stoffe nur zu etwa 50% abbaubar, so dass ein großer Anteil der in den organischen Stoffen gespeicherten Energie ungenutzt verloren ginge. Auch sei eine Deponierung der Endprodukte dann nicht mehr möglich, wenn die Abwasserklärschlämme bzw. sonstigen organischen Abfälle mit einer hohen Schwermetallkonzentration belastet sind.In the DE 36 27 253 C2 is called as a disadvantage of this method, the need for large structures for the digestion reactors (so-called digestion towers) in addition to the long residence time of the degraded substances. In addition, only about 50% of the organic matter is degradable, so that a large proportion of the energy stored in the organic matter would be wasted. Also, a landfill of the end products is no longer possible if the sewage sludge or other organic waste are burdened with a high heavy metal concentration.

Beim aeroben Abbau werden die organische Stoffe enthaltenen Substrate in Abbaureaktoren gesammelt und in Gegenwart von aeroben Mikroorganismen mit sauerstoffhaltigem Gas begast, so dass ein Biooxidations-Reaktionsgas gebildet wird, das Kohlendioxid und Wasserdampf enthält und nicht weiter nutzbar ist. Nachteilig für dieses Verfahren sei der hohe Energieaufwand für das Mischen und Inkontaktbringen von sauerstoffhaltigem Gas und organischen Abfallsubstanzen und die unvollständige Umwandlung der organischen Stoffe in verwertbare Produkte. Zur Verfahrensverbesserung wird in der DE 36 27 253 C2 vorgeschlagen, die Substrate einer aeroben biologischen Behandlungsstufe zuzuführen, wo die organischen Stoffe unter Anwesenheit von aeroben Mikroorganismen und sauerstoffhaltigem Gas in Biomasse, Kohlendioxid und Wasser überführt worden, ferner die überschüssige Biomasse, nicht abbaubare Stoffe und behandeltes Wasser einer Sedimentationsstufe zuzuführen und das behandelte Wasser abzuziehen, in der Sedimentationsstufe abgesetzte Feststoffe einer Eindickung zuzuführen und die eingedickten Feststoffe einer Solvolyse zu unterziehen, in der ein Teil der Feststoffe in Lösung gebracht wird. Die restlichen Feststoffe werden abgetrennt und die Lösung einer anaeroben Behandlungsstufe zugeführt, wonach die anaerob behandelte Lösung schließlich wieder in die aerobe Behandlungsstufe zurückgeleitet wird. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig.In aerobic degradation, the substrates contained organic substances are collected in degradation reactors and gassed in the presence of aerobic microorganisms with oxygen-containing gas, so that a bio-oxidation reaction gas is formed, which contains carbon dioxide and water vapor and is unusable. A disadvantage of this method is the high energy consumption for the mixing and contacting of oxygen-containing gas and organic waste substances and the incomplete conversion of the organic substances into usable products. For process improvement is in the DE 36 27 253 C2 proposed to supply the substrates to an aerobic biological treatment stage, where the organic matter in the presence of aerobic microorganisms and oxygen-containing gas has been converted into biomass, carbon dioxide and water, further supply the excess biomass, non-degradable substances and treated water to a sedimentation stage and to withdraw the treated water to subject solids settled in the sedimentation stage to thickening and to subject the thickened solids to solvolysis in which some of the solids are dissolved. The remaining solids are separated and the solution fed to an anaerobic treatment stage, after which the anaerobically treated solution is finally returned to the aerobic treatment stage. This method is relatively expensive.

Entsprechendes gilt auch für das in der DE 10 2004 030 482 B4 beschriebene Verfahren, nach dem die aufzubereitenden Abwässer wie beispielsweise Gülle zunächst einem Biogasfermenter zugeführt werden, dem kontinuierlich eine ausgegorene Gärrestvorlage entnommen wird, die einer ersten Fest-Flüssigtrennung zugeführt werden soll. Das Ablaufmaterial aus dieser Fest-Flüssigtrennung bildet einen Organorückstand, der nach etwaiger Nachtrocknung als mineralischer Dünger verwendet werden soll. Die flüssigen Anteile aus der Fest-Flüssigtrennung dienen als Filtratvorlage für eine Ultrafiltration, dessen ausgetragene noch gärfähige Feinpartikel einschließlich Methanobakterien in den Biogasfermenter zurückgeführt werden sollen.The same applies to the in the DE 10 2004 030 482 B4 described method, according to which the effluents to be treated such as liquid manure are first fed to a biogas fermenter, which is continuously taken a geggorene digestate template, which is to be supplied to a first solid-liquid separation. The drainage material from this solid-liquid separation forms an organic residue, which should be used after any drying as mineral fertilizer. The liquid fractions from the solid-liquid separation serve as a filtrate for ultrafiltration whose discharged still fermentable fine particles including methanobacteria are to be returned to the biogas fermenter.

Entsprechendes gilt auch für weiteres aus dem Fermenter entnommenes, hoch gärfähiges Material, das nach einer Fest-Flüssigtrennung entwässert und als Konzentrat in den Biogasfermenter zurückgegeben werden soll. Der Aufwand mit zwei Fest-Flüssigtrennungen sowie einer Ultrafiltration ist relativ groß.The same also applies to further removed from the fermenter, high fermentable material after a solid-liquid separation drained and returned to the biogas fermenter as a concentrate shall be. The effort with two solid-liquid separations and ultrafiltration is relatively large.

Im Regelfall werden Biogasanlagen kontinuierlich betrieben. Die zu vergärende Biomasse wird entweder chargenweise oder vorzugsweise kontinuierlich in einen Behälter mit einem Rührwerk als Biogasfermenter zugegeben. Ist das vorgesehene Volumen des Biogasfermenters erreicht, wird über einen Überlauf Material aus dem Fermenter in einen nachgeschalteten Behälter abgeleitet. Nachteilig bei dieser Verfahrenstechnik ist, dass auch Bakterien aus dem Fermenter ausgeschleust werden, was dazu führen kann, dass das natürliche Verhältnis zwischen der zu vergärenden Biomasse und der vorhandenen Menge an adaptierten Bakterien verändert wird, so dass die Gasausbeute sinkt. Anaerobe Bakterien haben eine Regenationszeit von 16 bis 20 Tagen. Aus diesem Grund werden nach dem Stand der Technik Biogasanlagen in der Regel für durchschnittliche Verweilzeiten von mindestens 21 Tagen ausgelegt. Damit kann vermieden werden, dass durch das Ausschleusen von Bakterien die biologische Aktivität im Fermenter absinkt und schlimmstenfalls sogar zum Erliegen kommt. Biogene organische Stoffe lassen sich Biogasfermenter unterschiedlich schnell aufschließen und damit auch abbauen. Beispielsweise können Zucker und Fette in wenigen Stunden abgebaut werden, Silagen aus nachwachsenden Rohstoffen haben dagegen Abbauzeiten von bis zu 50 Tagen. Im Fall einer reinen Monocharge als zu zersetzender Biomasse wird das Volumen des Fermenters so gewählt, dass in Abhängigkeit des durchzusetzenden Zulaufs eine durchschnittliche Verweilzeit erreicht wird, die einen weitestgehenden Abbau der Biomasse ermöglicht. Somit bestimmen Abbauzeiten und geplanter Mengendurchsatz die Größe des Fermenters und damit auch eine wesentlichen Einflussgröße der Investitionskosten. Monochargen von schnell abbaubaren Biomassen erfordern aufgrund der Regenerationszeit der anaeroben Bakterien derzeit eine Mindestverweilzeit von 20 Tagen.As a rule, biogas plants are operated continuously. The biomass to be fermented is added either batchwise or preferably continuously in a container with a stirrer as biogas fermenter. Once the intended volume of the biogas fermenter has been reached, material is discharged from the fermenter into a downstream container via an overflow. A disadvantage of this process technology is that bacteria are also discharged from the fermenter, which can lead to the fact that the natural ratio between the biomass to be fermented and the existing amount of adapted bacteria is changed, so that the gas yield decreases. Anaerobic bacteria ha ben a regeneration time of 16 to 20 days. For this reason, according to the prior art, biogas plants are generally designed for average residence times of at least 21 days. This can be avoided that by the removal of bacteria, the biological activity in the fermenter drops and in the worst case even comes to a standstill. Biogenic organic substances can be biogas fermenter open up at different speeds and thus reduce. For example, sugar and fats can be broken down in just a few hours, while silages made from renewable raw materials have a reduction time of up to 50 days. In the case of a pure monocharge as a biomass to be decomposed, the volume of the fermenter is selected so that an average residence time is achieved, depending on the feed to be enforced, which enables the largest possible degradation of the biomass. Thus, degradation times and planned mass flow rate determine the size of the fermenter and thus also a significant factor influencing the investment costs. Monocharges of rapidly degradable biomass currently require a minimum residence time of 20 days due to the regeneration time of the anaerobic bacteria.

Bei der anaeroben Behandlung von Biomassen (Faulschlämmen) tritt ferner das Problem auf, dass nach erfolgter Gärung die Schlammmasse dünnflüssiger ist als der zugeführte Rohschlamm, was dadurch begründet ist, dass die eingesetzten Bakterien neben Methan und Kohlendioxid auch Wasser entstehen lassen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, den Faulschlamm in einem zweiten Behälter zu entwässern. Sedimentationsbelhälter werden als übergroß dimensionierte Anlagen beschrieben, die einen hohen Aufwand und einen großen Platzbedarf haben. Andere Möglichkeiten zur Schlammeindickung, wie die Verwendung von Siebtrommeln, Zentrifugen, Siebbändern oder ähnlichem erfordern hohe Energiemengen oder, soweit mit Flockierungsmitteln gearbeitet wird, chemische Zusätze, welche das Verfahren unwirtschaftlich machen.at anaerobic treatment of biomass (digested sludge) Furthermore, the problem arises that after fermentation the sludge mass is less viscous than that supplied Raw sludge, which is due to the fact that the bacteria used In addition to methane and carbon dioxide, water can also be formed. Out For this reason, it is necessary to the sludge in a second To drain containers. Sedimentationsbelhälter are described as oversized systems, which have a high expenditure and a large space requirement. Other possibilities for sludge thickening, such as the use of screening drums, centrifuges, sieve belts or the like high volumes of energy or, as far as worked with flocculants is added, chemical additives, which makes the process uneconomical do.

In der DE 103 36 553 A1 wird daher vorgeschlagen, dass der Klärschlamm an einer oder mehreren Membranen vorbeigeführt wird, durch die das im Klärschlamm enthaltene Wasser hindurchtreten kann. Die Membranen sollen in einer Umwälzvorrichtung angeordnet sein, in der überschüssiges Wasser abzogen werden kann. Dies geschieht unter aeroben Bedingungen.In the DE 103 36 553 A1 Therefore, it is proposed that the sewage sludge is passed past one or more membranes, through which the water contained in the sewage sludge can pass. The membranes should be arranged in a circulating device, can be deducted in the excess water. This happens under aerobic conditions.

Zur Verringerung von Investitionskosten und des Platzbedarfes wird angestrebt, die Verweilzeit zu verringern, ohne die biologische Aktivität des Prozesses zu stören. Lösungsansätze könnte das sogenannte UASB-Verfahren (Upflow Anaerobic Sludge Blanket-Verfahren) liefern. In UASB-Reaktoren zur Behandlung von kommunalen Abwässern findet eine interne Biomassenanreicherung in Form eines sich ausbildenden und sehr gut granulierenden Schlammes statt. Die Mikroorganismen aggregieren zu sogenannten Pellets, die eine Größe von ca. 1 mm bis 3 mm haben. Die Reaktoren arbeiten im Upflow-Betrieb, d. h. die Abwässer strömen von unten nach oben durch den Reaktor. Durch den stoffwechselbedingten Abbau der organischen Verunreinigungen entstehen Gase, die in Form von Gasbläschen an den Pellets haften. In Folge dessen steigen die Pellets nach oben, was zu einer Durchmischung im System führt. Im oberen Bereich des UASB-Reaktors ist ein Separationssystem vorgesehen, welches, dazu dient, die Pellets in dem Reaktor zurückzuhalten. Alle nach dem Stand der Technik bekannten UASB-Reaktoren können jedoch nur fast partikelfreie Wasser behandeln. Schlempen, die beispielsweise in Brauereien oder in Alkoholanlagen anfallen, haben hingegen einen noch sehr hohen Partikelanteil, so dass UASB-Reaktoren keine zufrieden stellende Lösung darstellen können.to Reduction of investment costs and space requirements is sought to reduce the residence time without the biological activity to disturb the process. solutions could be the so-called UASB method (Upflow Anaerobic Sludge blanket method). In UASB reactors for treatment of municipal wastewater finds an internal biomass enrichment in the form of a forming and very well granulating sludge instead of. The microorganisms aggregate into so-called pellets, which have a size of about 1 mm to 3 mm. The reactors work in the Upflow operation, d. H. the sewage is flowing from the bottom up through the reactor. Due to the metabolic Degradation of organic contaminants gives rise to gases in the form of gas bubbles adhere to the pellets. Consequently the pellets rise up, causing a mixing in the system leads. At the top of the UASB reactor is a separation system which serves to retain the pellets in the reactor. All known in the art UASB reactors can however only treat almost particle-free water. Mud, for example in breweries or in alcohol plants, however, have one still very high particle content, so that UASB reactors are not satisfied able solution.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die insbesondere für partikelbelastete Schlämme, insbesondere Schlempen aus Brauereien oder aus der Alkoholproduktion geeignet sind. Angestrebt wird eine Verringerung der Investitionskosten, des Platzbedarfes sowie der Verweilzeit in der Anlage.It The object of the present invention is a method and a device of the type mentioned above, in particular for particulate contaminated sludges, especially vapors Breweries or from the production of alcohol are suitable. The aim is a reduction in investment costs, space requirements as well as the residence time in the plant.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. durch die Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1 or by the Device solved according to claim 6.

Erfindungsgemäß ist einem Fermentationsbehälter ein gasdichter Behälter nachgeschaltet, der mindestens eine Membrane enthält, über welche die zersetzte Biomasse zur Fest-Flüssigtrennung geleitet wird, wobei die schlammartige Feststoffphase zum Teil in den Fermentationsbehälter zurückgeführt wird. Selbstverständlich sind auch die Verbindungsleitungen zwischen dem Fermentationsbehälter und dem nachgeschalteten Behälter gasdicht, so dass der gesamte Prozess anaerob abläuft. Die Flüssigphase wird hingegen vollständig abgeführt.According to the invention a fermentation tank a gas-tight container downstream, which contains at least one membrane over which the decomposed biomass for solid-liquid separation is passed, the mud-like solid phase partly in the fermentation tank is returned. Of course, the connecting lines between the fermentation tank and the downstream container gastight so that the whole process is anaerobic. The liquid phase, however, is completely removed.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass die in der Feststoffphase angesiedelten Bakterien zurückgeführt werden, so dass die biologische Aktivität im Fermentationsbehälter stets optimiert wird. Der Anteil der zurückgeführten Feststoffphase (als Schlamm) richtet sich nach dem Verhältnis der kontinuierlichen Beschickung pro Zeit und der Regenerationszeit der Bakterien. Der verbleibende Teil der Feststoffphase, gegebenenfalls nach weiteres Entwässerung auf Feuchtigkeitsgehalte ≤ 15 Massen%, vorzugsweise ≤ 12 Massen% kann nach einer Weiterbildung der Erfindung abgezogen und als Dünger verwendet werden.With the method according to the invention is achieved that the settled in the solid phase bacteria returned so that the biological activity in the fermentation tank is always optimized. The proportion of repatriated Solid phase (as sludge) depends on the ratio the continuous feed per time and the regeneration time the bacteria. The remaining part of the solid phase, optionally after further dehydration to moisture contents ≤ 15 mass%, preferably ≤ 12 mass% may be after a training deducted from the invention and used as fertilizer.

Durch die beschriebene Verfahrenstechnik können die Verweilzeiten im Reaktor deutlich, d. h. in der Regel um 50% reduziert werden.By the described process engineering can the residence times clearly in the reactor, d. H. usually reduced by 50%.

Insbesondere bei stark stickstoffhaltigen Inputmaterialien ergeben sich weitere Vorteile, da die Ammoniumbelastung im Reaktor bei den nach dem Stand der Technik praktizierten Verfahren stets einen limitierenden Faktor darstellt. Insbesondere Schiempen aus Weizen oder Roggen weisen hohe Stickstoffraten auf. Da in der Fest-Flüssigtrennung durch Membrane die gelöste Salzfracht, zu der auch das Ammonium gehört, mit dem Wasser die Membrane passiert, wird tendenziell mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch das Ammoniumproblem gelöst.Especially with strongly nitrogen-containing input materials, further results Advantages, since the ammonium load in the reactor at the after the state Techniques always practiced a limiting factor represents. In particular Schiempen from wheat or rye have high nitrogen rates. As in the solid-liquid separation through membrane the dissolved salt cargo, to which also the ammonium heard with the water the membrane happens to be tending with the method according to the invention also the ammonium problem solved.

Da in der Regel die wässrige Phase soweit aufbereitet werden muss, dass ein einleitungsfähiges Wasser in einen Direkteinleiter garantiert werden kann, wird mit der anaeroben Membranfilterung eine partikelfreie Flüssigkeit abgezogen, die – nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung – in einer Umkehrosmose weiter verarbeitet werden kann.There usually the aqueous phase are treated as far that needs a dischargeable water into a direct discharger can be guaranteed, with the anaerobic membrane filtration a particle-free liquid withdrawn, the - after a further embodiment of the invention - in a reverse osmosis can be further processed.

Vorzugsweise wird die oder jede Membrane im nachgeschalteten Behälter mit einem sauerstofffreien Gasstrom an der Membranoberfläche gereinigt, wozu sich insbesondere reaktionsneutrales Biogas (Methan) anbietet. Da als Produkt im Fermentationsbehälter Biogas entsteht, bietet es sich nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens an, das benötigte Biogas zur Reinigung der Membranoberflächen aus dem Gasabzug des Fermentationsbehälters zu entnehmen.Preferably is the or each membrane in the downstream container with an oxygen-free gas flow at the membrane surface purified, including in particular reaction-neutral biogas (methane) offering. As a product in the fermentation tank biogas arises, it offers itself according to a further embodiment of the method according to the invention on, the required biogas for cleaning the membrane surfaces to remove from the gas outlet of the fermentation tank.

Für das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Vorrichtung verwendet, die im Wesentlichen aus einem Fermentationsbehälter und einem gasdichten Behälter besteht, die miteinander in Verbindung stehen. Der gasdichte Behälter besitzt mindestens eine Membran zur Fest-Flüssigtrennung mit einer Porenweite, die neben noch enthaltenden Feststoffpartikeln auch anaerob wirkende Bakterien ausfiltert. Grundsätzlich reicht hierfür eine Mikrofiltration, bei der der Porendurchmesser ca. 0,1 μm bis 0,5 μm beträgt. Für einen Teil der ausgefilterten Schlämme mit Feststoffpartikeln und Bakterien ist eine Rücklaufleitung zum Fermentationsbehälter vorgesehen.For the method according to the invention becomes a device used essentially from a fermentation tank and a gas-tight container is made with each other keep in touch. The gas-tight container has at least a membrane for solid-liquid separation with a pore size, in addition to still containing solid particles also anaerobically acting Bacteria filters out. Basically enough for this a microfiltration, wherein the pore diameter is about 0.1 microns to 0.5 microns. For a part of filtered-out sludge with solid particles and bacteria is a return line to the fermentation tank intended.

Die verwendete Membran oder Membrane haben einen rohr- oder plattenförmigen Aufbau und/oder bestehen aus keramischem Material, vorzugsweise Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Zellulosederivat, einem Polyamid, Polyvinyichlorid, Polysulfon und/oder Teflon.The used membrane or membrane have a tubular or plate-shaped Structure and / or made of ceramic material, preferably Alumina and / or zirconia or of a plastic, preferably a cellulose derivative, a polyamide, Polyvinyichlorid, polysulfone and / or Teflon.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.One Embodiment of the invention will be described below explained the drawing, which is a schematic diagram of an inventive Device shows.

Der zu behandelnde Biorohstoff, eine Brauereischlempe, wird über einen kontinuierlichen oder quasi kontinuierlichen Zulauf (siehe Pfeil 10) in einen gasdicht abgeschlossenen Fermentationsbehälter gegeben. Soweit erforderlich, wird zusätzliche Impfmasse mit hoher Bakterienkonzentration (siehe Pfeil 12) zugegeben. Der Fermentationsbehälter 11 ist mit einem Rührwerk 13 ausgestattet. Bei der Fermentation entstehendes Gas wird über die Leitung 21 abgezogen und im Wesentlichen einer weiteren Verwertung zugeführt. Ein kleiner Teil des entstehenden Gases wird über die Leitung 22 in den gasdichten Behälter 15 derart eingeführt, dass der Gasstrom die Oberflächen der Membrane 16 reinigt. Der Gasstrom kann kontinuierlich oder impulsartig unter Druck eingeschleust werden. Das Gas kann über eine (nicht dargestellte) Leitung auch in die Leitung 21 zurückgeführt werden. Über einen Überlauf wird kontinuierlich oder quasi kontinuierlich vergorene Biomasse 14 ausgeschleust und dem gasdichten Behälter 15 zugeführt, der als Membrananlage ausgebildet ist und eine oder mehrere Membrane 16 aufweist. Die durch die Membrane 16 gelangende Flüssigkeit 17 wird ausgeschleust und einer Umkehrosmose 18 zugeleitet. Der durch die Flüssigphase verminderte eingedickte Schlammanteil, der im wesentlichen Feststoffpartikel und Bakterien enthält, wird zum Teil als Stoffstrom 19 in den Fermentationsbehälter 11 zurückgeführt. Der übrige Teil 20 wird ausgeschleust und gegebenenfalls zu Düngungszwecken oder ähnlichem verwendet. Die im Fermentationsbehälter 11 jeweils enthaltene Biomasse wird vorzugsweise bei 30°C bis 40°C behandelt.The organic raw material to be treated, a brewery slurry, is fed via a continuous or quasi-continuous feed (see arrow 10 ) are placed in a gastight fermentation tank. If necessary, additional vaccine mass with high bacterial concentration (see arrow 12 ) was added. The fermentation tank 11 is with a stirrer 13 fitted. Gas produced during fermentation is transferred via the line 21 deducted and essentially recycled. A small portion of the resulting gas is transferred via the line 22 in the gastight container 15 introduced so that the gas flow the surfaces of the membrane 16 cleans. The gas stream can be introduced continuously or impulsively under pressure. The gas can also be introduced into the line via a line (not shown) 21 to be led back. About an overflow is continuously or quasi continuously fermented biomass 14 discharged and the gas-tight container 15 fed, which is designed as a membrane system and one or more membranes 16 having. The through the membrane 16 reaching liquid 17 is discharged and a reverse osmosis 18 fed. The reduced by the liquid phase thickened sludge fraction, which contains substantially solid particles and bacteria, is partly as a stream 19 in the fermentation tank 11 recycled. The remaining part 20 is discharged and optionally used for fertilization purposes or the like. The in the fermentation tank 11 each contained biomass is preferably treated at 30 ° C to 40 ° C.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3627253 C2 [0005, 0006]
DE 102004030482 B4 [0007]
- DE 10336553 A1 [0011]

Claims

Process for the fermentation of breiförmigen biomasses, in particular brewing from brewing or alcohol production, under anaerobic conditions, in which in a gas-tight sealed, preferably provided with a circulation fermentation tank, the biomass to be fermented batchwise or preferably continuously introduced and a portion of the decomposed biomass continuously or in discharged periodically and is guided into a downstream container, characterized in that the downstream container ( 15 ) is gas-tight and at least one membrane ( 16 ), over which the decomposed biomass is passed to the solid-liquid separation, the mud-like solid phase ( 19 ) is partially recycled to the fermentation tank.

Method according to claim 1, characterized in that that the remaining part of the solid phase, optionally after further dewatering to moisture contents ≤ 15 Mass%, preferably ≤ 12 mass% deducted and as fertilizer is used.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the or each membrane ( 16 ) in the downstream container ( 15 ) is cleaned with an oxygen-free gas stream at the membrane surface, preferably by means of biogas (methane).

A method according to claim 3, characterized in that the biogas for cleaning the membrane surfaces from the gas vent ( 21 ) of the fermentation tank ( 11 ) is taken.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the liquid phase originating from the filtering through the membrane (s) ( 17 ) of a final reverse osmosis ( 18 ).

Method characterized in that by the Filtering also part of the salts, in particular ammonium, discharged is controlled and so the ammonium load in the digester can be.

Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a fermentation container ( 11 ) a gas-tight container ( 15 ), which has at least one membrane ( 16 ) for solid-liquid separation having a pore size, which filters in addition to still containing solid particles and anaerobically acting bacteria and that is provided for a portion of the filtered sludge with solid particles and bacteria leading to the fermentation tank return line.

Device according to claim 7, characterized in that the membrane (e) ( 16 ) has a tubular or plate-like structure / and / or consists of ceramic material / consist, preferably alumina and / or zirconia or consists of a plastic, preferably a cellulose derivative, a polyamide, polyvinyl chloride, polysulfone and / or Teflon.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that for cleaning the surfaces of the membrane (s) ( 16 ) a compressed gas line ( 22 ) is provided, preferably as a branch from the exhaust air duct ( 21 ) is trained.