DE102008046615A1

DE102008046615A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas sowie Hydrolyseeinrichtung

Info

Publication number: DE102008046615A1
Application number: DE102008046615A
Authority: DE
Inventors: Markus Apfelboeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas, bei dem einem Fermenter einer Biogasanlage eine vorgegebene Menge einer Biomasse zugeführt wird, die im Fermenter unter Erzeugung von Biogas anaerob vergoren wird. Erfindungsgemäß ist dem Fermenter eine Hydrolyseeinrichtung vorgeschaltet, dem eine vorgegebene Menge einer schwer abbaubaren, hydrolysespezifischen organischen Biomasse als Roh-Biomase zugeführt wird, die in der Hydrolyseeinrichtung bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Verweilzeit dergestalt hydrolysiert wird, dass ein im Vergleich zur Roh-Biomasse im Fermenter schneller abbaubares und/oder zu Biogas umsetzbares Hydrolysesubstrat erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas, insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sowie eine Hydrolyseeinrichtung, die eine Hydrolyseschnecke oder -schraube aufweist, mittels der die hydrolysespezifische Biomasse in der Hydrolyseeinrichtung mit einer in Abhängigkeit von definierten Hydrolyseparametern vorgegebenen Hydrolyse-Vorschubgeschwindigkeit entlang einer vorgegebenen Hydrolyse-Wegstrecke im Wesentlichen linear förderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17 sowie eine Hydrolyseeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
In Verbindung mit Biogasanlagen ist es allgemein bekannt, organische Biomasse in einen Fermenter einer Biogasanlage einzubringen, in dem die organische Biomasse, wie beispielsweise Gülle, Mais oder Getreide, anaerob vergoren wird, um Biogas zu erzeugen. Die Erzeugung von Biogas im Fermenterbehälter erfolgt in mehreren Teilschritten. In einem ersten Schritt, der sogenannten Hydrolyse, werden die komplexen Verbindungen des Ausgangsmaterials, wie z. B. Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette, in einfachere, organische Verbindungen, wie z. B. Aminosäuren, Zucker oder Fettsäuren zerlegt. Die daran beteiligten Bakterien setzen hierzu Enzyme frei, die das Material auf biochemischem Weg zersetzen. Die gebildeten Zwischenprodukte werden dann in der sogenannten Acidogenese oder Versäuerungsphase durch säurebildende Bakterien weiter zu niederen Fettsäuren, wie z. B. Essig-, Propion- und Buttersäure, sowie Kohlendioxid und Wasserstoff abgebaut. Daneben werden aber auch geringe Mengen an Milchsäure und Alkohole gebildet. Diese Produkte werden anschließend im Fermenter in der soge nannten Acetogenese, der Essigsäurebildung, durch Bakterien zu Vorläufersubstanzen des Biogases, nämlich Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid, umgesetzt. Da ein zu hoher Wasserstoffgehalt für die Bakterien der Essigsäurebildung schädlich ist, müssen die Essigsäurebildner mit den Bakterien der Methanogenese eine enge Lebensgemeinschaft bilden. Diese verbrauchen bei der Bildung von Methan den Wasserstoff und sorgen so für akzeptable Lebensbedingungen für die acetogenen Bakterien. In der anschließenden Methanogenese, dem letzten Schritt der Biogasbildung im Fermenter, wird aus den Produkten der Acetogenese das Methan gebildet.
In der Regel wird in den Biogasanlagen sämtliche organische Biomasse dem Fermenter chargenweise zugeführt, um eine kontinuierliche Anlagenführung und Biogaserzeugung zu gewährleisten. Moderne Biogasanlagen weisen dabei in der Regel noch einen Nachfermenter auf, in dem die aus dem Fermenter ausgebrachte vergorene Biomasse nochmals nachvergoren wird, um den Wirkungsgrad der Biogasanlage im Hinblick auf die Biogaserzeugung zu erhöhen. An diesen Nachfermenter schließt sich dann regelmäßig noch ein Endlager an, in dem das vergorene Substrat gesammelt wird. Im Endlager findet regelmäßig keine Fermentation und damit Biogaserzeugung mehr statt.
Je nach eingesetzter oder zur Verfügung stehender organischer Biomasse ist die Fermentation mehr oder weniger effektiv, was sich wiederum auf den Gesamtwirkungsgrad der Biogasanlage auswirkt. Derzeitige Biogasanlagen weisen relativ großvolumige Fermenterbehälter auf, um möglichst viel organische Biomasse in solchen großvolumigen Fermenterbehältern vergären zu können. Die Baukosten für derartige Fermenterbehälter sind jedoch relativ hoch. Ein weiterer Nachteil derartiger großvolumiger Fermenterbehälter ist darin zu sehen, dass diese z. B. hinsichtlich der Rührtechnik mit wesentlich mehr Rühreinrichtungen zu versehen sind, als dies bei kleinvolumigeren Fermenterbehältern der Fall ist. Bezieht man diese Kosten in eine Gesamteffizienzbetrachung einer Biogasanlage mit ein, so wird der Einsatz der umweltfreundlichen Biogastechnologie zur Energieerzeugung insbesondere auch im Hinblick auf steigende Preise auf dem Gebiet der nachwachenden Rohstoffe unter bestimmten Bedingungen unwirtschaftlich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas sowie eine Hydrolyseeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels dem bzw. mittels der zum einen der Prozess der Erzeugung von Biogas effektiver gestaltet werden kann und zum anderen auch die Baukosten für eine Biogasanlage deutlich reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 und bezüglich der Hydrolyseeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist dem wenigstens einen Fermenter eine separate Hydrolyseeinrichtung vorgeschaltet, der ausschließlich eine vorgegebene Menge einer schwer abbaubaren und damit hydrolysespezifischen organischen Biomasse als Roh-Biomasse zugeführt wird, die in der Hydrolyseeinrichtung bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Verweilzeit dergestalt hydrolysiert wird, dass ein im Vergleich zur Roh-Biomasse im wenigstens einen Fermenter schneller abbaubares und/oder zu Biogas umsetzbares Hydrolysesubstrat erzeugt wird. Eine vorgegebene Menge dieses Hydrolysesubstrates kann dann zu vorgegebenen Zeiten unmittelbar oder mittelbar dem wenigstens einen Fermenter zugeführt werden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Unter der hydrolysespezifischen organischen Biomasse wird dabei insbesondere durch aus schwer abbaubaren, langkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen zusammengesetzte Biomasse verstanden, insbesondere cellulose- und/oder ligninhaltige Biomasse-Feststoffe. Eine derartige durch langkettige Kohlenwasserstoffmoleküle gebildete Biomasse, insbesondere Biomasse- Feststoffe, kann im Rahmen der Fermentation durch die im Fermenterbehälter gebildeten Methanbakterien nicht sofort umgesetzt werden, sondern muss zuerst im Rahmen der Hydrolyse in kurzkettige, von den Methanbakterien sofort umsetzbare Produkte aufgespalten werden. Diese Aufspaltung im Rahmen der im Fermentationsprozess im Behälter ablaufenden Hydrolyse ist umso effizienter, je saurer das Milieu im Fermenterbehälter ist. Ein zu saures Milieu kann jedoch im Fermenterbehälter nicht eingestellt werden, da dieses saure Milieu wiederum nachteilig für die Methanisierung der organischen Biomasse im Rahmen der Methanogenese ist. Üblicher pH-Werte im Fermenter einer herkömmlichen Biogasanlage liegen deshalb im Bereich von 6 bis 8 optimaler Weise bei 7. Die Biogasbildung und -erzeugung im Rahmen eines herkömmlichen Fermentationsprozesses unterliegt daher verschiedenen Kompromissen, die die Effektivität der Biogaserzeugung und damit den Wirkungsgrad der Biogasanlage insgesamt negativ beeinflussen.
Hier genau setzt die vorliegende Erfindungsidee gemäß einem wesentlichen Aspekt derselben an, indem wenigstens einem der Fermenter einer Biogasanlage eine separate Hydrolyseeinrichtung vorgeschaltet wird, der ausschließlich die zuvor beschriebene schwer abbaubare bzw. schwer zersetzbare hydrolysespezifische organische Biomasse zugeführt wird, um im Rahmen der Hydrolyse ein Hydrolysesubstrat zu erzeugen, das dann wiederum im wenigstens einen Fermenter der Biogasanlage im Rahmen der dort stattfindenden Fermentation sofort und sehr schnell umgesetzt und abgebaut werden kann. D. h., dass weiter dann dem bzw. den Fermenter(n) ausschließlich aufgespaltene, aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen zusammengesetzte organische Biomasse zugeführt wird. Dies erfolgt zum einen, wie eben beschrieben, durch Zudosierung des Hydrolysesubstrates, kann zum anderen aber auch durch eine zusätzlich zum Hydrolysesubstrat erfolgende Zudosierung einer vorgegebenen Menge von aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen gebildeter anderer organischer Biomasse, wie z. B. Getreide, CCM, Zuckerrüben, Kartoffeln etc. erfolgen.
Ein besonderer Vorteil dieser Verfahrensführung ist hierbei, dass in der Hydrolyseeinrichtung ein relativ saures Milieu eingestellt werden kann, z. B. bei einem pH-Wert von 1 bis 6, bevorzugt von 2 bis 4. Bei einer derartigen Verfahrensführung, bei der dem wenigstens einen Fermenter der Biogasanlage somit ausschließlich schnell abbaubare Produkte zugeführt werden, bilden sich im Fermenter genau diejenigen Bakterien bzw. Bakterienstämme, die einen schnellen, optimierten Abbau der organischen Biomasse gewährleisten, so dass im Fermenterbehälter eine effektive und schnelle Biogaserzeugung erfolgt.
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist somit ein optimierter Prozessablauf geschaffen, der einen höheren Durchsatz an organischer Biomasse durch eine Biogasanlage zur effektiven Biogaserzeugung ermöglicht. Durch diese Durchsatzsteigerung können die Fermenterbehälter insgesamt auch kleiner ausgelegt werden, da ein gewünschter Wirkungsgrad bzw. eine gewünschte Effizienz aufgrund dieses höheren Durchsatzes auch mit kleinerem Behältervolumen erzielt werden kann. Dadurch können wiederum die Herstellungskosten für die Fermenterbehälter sowie auch die Ausstattungskosten derartiger Fermenterbehälter mit zusätzlicher Technik, wie z. B. Rührtechnik oder dergleichen deutlich reduziert werden.
Dieser Hydrolyseeinrichtung ist bevorzugt eine Dosiereinrichtung vorgeschaltet, aus der heraus der Hydrolyseeinrichtung zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge einer hydrolysespezifischen organischen Biomasse zugeführt werden kann. Dies erfolgt vorteilhaft gesteuert mittels einer Steuereinrichtung, bevorzugt einer zentralen Steuereinrichtung für die gesamte Verfahrensführung, wobei der Begriff Steuereinrichtung hier nicht nur auf Steuerungsverfahren als solche limitiert sein soll, sondern ausdrücklich auch die Möglichkeit der Regelung umfassen soll. Sowohl die Steuerung als auch die Regelung erfolgt dann auf der Vorgabe von bestimmten vorgegebenen Hydrolyse- bzw. Fermentationsparametern.
Weiter kann der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Verfahrensführung noch dadurch gesteigert werden, dass die Biomasse in der Hydrolyseeinrichtung bei einer Temperatur von 25°C bis 75°C und/oder mit einer Biomasse-Verweilzeit in der Hydrolyseeinrichtung von 2 bis 4 Tagen hydrolysiert wird.
Bevorzugt wird zudem die hydrolysespezifische organische Biomasse in der Hydrolyseeinrichtung nach der Zudosierung mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere mittels einer Schrauben- oder Schneckenfördereinrichtung, entlang einer vorgegebenen Hydrolyse-Wegstrecke gefördert, an deren Ende das Hydrolysesubstrat von der Hydrolyseeinrichtung zu vorgegebenen Zeiten in vorgegebenen Mengen abgezogen wird. Auch dies kann wieder bevorzugt gesteuert bzw. geregelt mit einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von vorgegebenen Hydrolyseparametern durchgeführt werden.
Für eine besonders einfache, funktionssichere und preiswerte, insbesondere lineare Förderung der Biomasse in der Hydrolyseeinrichtung ist erfindungsgemäß bevorzugt eine Hydrolyseeinrichtung vorgesehen, die eine Hydrolyseschnecke oder Hydrolyseschraube aufweist, mittels der die hydrolysespezifische Biomasse in der Hydrolyseeinrichtung mit einer in Abhängigkeit von definierten Hydrolyseparametern vorgegebenen Hydrolyse-Vorschubgeschwindigkeit entlang einer vorgegebenen Hydrolyse-Wegstrecke gefördert wird. Eine derartige eine Hydrolyseschnecke oder Hydrolyseschraube aufweisende Hydrolyseeinrichtung wird separat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 beansprucht, wobei nachfolgend, ebenso wie in den auf diesen Patentanspruch 22 rückbezogenen Unteransprüchen aus Gründen der Einfachheit stets von einer Hydrolyseschnecke gesprochen wird.
Eine derartige Hydrolyseeinrichtung weist bevorzugt ein Schneckengehäuse auf, in dem die Hydrolyseschnecke aufgenommen ist. Dieses Gehäuse weist bevorzugt eine einfach herzustellende zylindrische Form auf, wobei sowohl eine kreiszylindrische Form als auch eine rechteckförmige bzw. quadratische Zylinder-Grundform möglich sind. Weiter bevorzugt ist eine Hydrolyseschnecke vorgesehen, die sich im Wesentlichen über die gesamte Gehäuselänge erstreckt und insbesondere an den in Gehäuselängsrichtung gegenüberliegenden Gehäuseenden drehbar gelagert ist. Der Antrieb der Hydrolyseschnecke kann z. B. über einen Elektromotor, einen Hydraulikmotor oder einen Pneumatikmotor oder dergleichen erfolgen, der die Hydrolyseschnecke antreibt.
Für eine besonders vorteilhafte lineare Förderung der Hydrolyseschnecke entsprechend der vorgegebenen Wegstrecke ist zudem vorgesehen, dass die Hydrolyseschnecke wenigstens im geodätisch unteren Bereich des Gehäuseinnenraums einen vorgegebenen Spaltabstand zu einem einen zugeordneten Schneckenbereich in Radialrichtung umfassenden Gehäuseinnenraumbereich aufweist. Ein derartiger Gehäuseinnenraumbereich kann z. B. einfach durch eine Betonschale, insbesondere eine Stahlbetonschale, oder dergleichen gebildet sein. Besonders bevorzugt ist hierbei für eine über die gesamte Länge gleichmäßige lineare Förderung vorgesehen, dass der Spaltabstand radial gesehen über die Spaltlänge in etwa gleich ausgebildet ist. In Axialrichtung ist ebenfalls ein stets gleiches Spaltmaß über eine vorgegebene Axiallänge der Hydrolyseschnecke im Gehäuseinnenraum vorgesehen.
Weiter kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass der den Schneckenbereich umfassende Gehäuseinnenraumbereich vom geodätisch tiefsten Schneckenpunkt ausgehend zu beiden Seiten um 20° bis 90° radial nach oben geführt ist, wobei der vom Schneckenmittelpunkt aus gemessene Winkel am geodätisch tiefsten Schneckenpunkt 0° betragen soll. Insbesondere bei einer derartigen Ausgestaltung ist sichergestellt, dass ein geodätisch oberer Bereich des Ge häuses einen Gasraum ausbildet, in dem sich das im Rahmen der Hydrolyse erzeugte Gas ansammeln kann. Dieses Gas kann z. B. mittels einer separaten Abzugseinrichtung gesteuert aus dem Gehäuseinnenraum abgezogen werden.
Am in Förderrichtung hinteren Gehäuseende ist das Gehäuse der Hydrolyseschnecke mit einem bevorzugt geodätisch tiefer liegenden Sammelbehälter gekoppelt, in dem sich das hydrolysierte Hydrolysesubstrat sammelt, und zwar insbesondere schwerkraftbedingt in diesen einfällt.
Das Gehäuse kann grundsätzlich aus unterschiedlichen Materialien gestaltet sein. Aufgrund des relativ sauren Mediums eignen sich jedoch bevorzugt Edelstahl- und/oder Betonkonstruktionen, insbesondere Stahlbetonkonstruktionen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Hydrolyseeinrichtung kann vorgesehen sein, dass das Schneckengehäuse in Förderrichtung gesehen um einen Winkel von 0° bis 10°, bevorzugt von 1° bis 5° gegen die Horizontale nach oben geneigt ist. Dadurch wird erreicht, dass die Flüssigkeit zurückläuft, so dass weniger Separationsarbeit erforderlich ist.
Die Hydrolyse-Vorschubgeschwindigkeit beträgt in etwa 5 bis 10 m pro Tag, insbesondere in etwa um die 7,50 m pro Tag. Erfinderseitige Versuche haben gezeigt, dass sich mit einer derartigen Vorschubgeschwindigkeit der zu hydrolysierenden organischen Biomasse bzw. des Hydrolysesubstrats in der Hydrolyseeinrichtung hervorragende und zum schnellen Abbau im Fermenter geeignete Hydrolysesubstrate erzeugen lassen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Hydrolyseschnecke kann vorgesehen sein, dass der Abstand der einzelnen Schneckenwendelungen voneinander in etwa zwischen 0,2 bis 0,8 m, bevorzugt in etwa 0,5 m beträgt. Ferner kann die Schnecke so ausgelegt sein, dass die Um drehungszahl pro Tag zwischen 10 bis 20 Umdrehungen, bevorzugt in etwa 15 Umdrehungen beträgt.
Wie erfinderseitige Versuche weiter gezeigt haben, sollte der Außenumfang der Schnecke in etwa zwischen 2,5 bis 15 m, insbesondere in etwa 7 m betragen, wobei die Drehgeschwindigkeit pro Stunde zwischen 0,4 bis 0,9 m pro Stunde, bevorzugt in etwa 0,6 m pro Stunde betragen kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung kann das Schneckengehäuse in einem oberen Gehäusebereich wenigstens bereichsweise offen ausgebildet sein, wobei dieser oben offene Gehäusebereich dann mittels eines Foliendaches, insbesondere eines doppelwandigen Foliendaches abgedeckt ist. Ein derartiges Foliendach ist in gewissem Umfang flexibel ausgebildet und erlaubt eine einfache und sichere Aufnahme des Gasvolumens im Schneckengehäuse der Hydrolyseschnecke. Die Ausbildung als doppelwandiges Foliendach, wobei in dem Bereich zwischen den zwei Folien z. B. Luft eingeblasen bzw. Luft aufgenommen wird, insbesondere zur Wärmedämmung, ist hierbei besonders bevorzugt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, dass das Hydrolysesubstrat wenigstens teilweise in wenigstens einem der Hydrolyseeinrichtung nachgeschalteten und dem wenigstens einen Fermenter vorgeschalteten Hydrolysesubstrat-Sammelbehälter gesammelt wird, aus dem heraus eine vorgegebene Menge eines Hydrolysesubstrates zu vorgegebenen Zeiten dem wenigstens einen Fermenter zugeführt wird. Dies kann beispielsweise besonders vorteilhaft mittels einer mit der Steuereinrichtung gekoppelten Sammelbehälter-Zudosiereinrichtung gesteuert bzw. geregelt in Abhängigkeit von vorgegebenen Zudosierparametern geregelt werden. Der Hydrolysesubstrat-Sammelbehälter ist dabei bevorzugt der zuvor in Verbindung mit der Hydrolyseeinrichtung beschriebene, mit dem Schneckengehäuse gekoppelte sowie bevorzugt geodätisch tiefer liegende Sammelbehälter.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zudem vorgesehen, der Hydrolyseeinrichtung einen Separator, insbesondere einen Fest-Flüssig-Separator nachzuschalten, dem eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Fermenter-Zudosiereinrichtung zugeordnet ist und mittels dem dem Fermenter das Hydrolysesubstrat bzw. das vom Separator kommende Hydrolyse-Feststoffsubstrat gesteuert zudosiert werden kann. D. h., dass in dem Separator wenigstens ein Teil des Hydrolysesubstrates separiert und in ein sogenanntes Hydrolyse-Feststoffsubstrat und in eine Hydrolyseflüssigkeit aufgeteilt wird.
Während das Hydrolyse-Feststoffsubstrat zu vorgegebenen Zeiten und in vorgegebener Menge dem wenigstens einen Fermenter zudosiert wird, wird die Hydrolyseflüssigkeit wenigstens teilweise als Rezirkulat wiederum zur Hydrolyseeinrichtung zurückgeführt, um dort z. B. eine saure Animpfung der Hydrolyse in der Hydrolyseeinrichtung zu begünstigen. Zur Rückführung des Rezirkulats kann beispielsweise eine geeignete mittels der Steuereinrichtung zu vorgegebenen Zeiten ansteuerbare Pumpe als Rezirkulatvorrichtung vorgesehen sein.
Besonders bevorzugt ist eine Verfahrensführung, bei der aus dem Sammelbehälter heraus ein Teilstrom des Hydrolysesubstrates zum Separator und ein weiterer Teilstrom des Hydrolysesubstrates zum Fermenter geleitet wird. Wie erfinderseitige Versuche gezeigt haben, wird hierdurch eine besonders effektive Verfahrensführung mit einem hohen Ausbeutegrad an Biogas erzielt.
Besonders bevorzugt ist hierbei eine Verfahrensführung bzw. Ausgestaltung der Biogasanlage, bei der anstelle des Nachfermenters oder zusätzlich zu diesem wenigstens ein weiterer im Sinne der vorliegenden Erfindungsidee beschickbarer Fermenter als Hauptfermenter vorgesehen ist. Auch bei der erfindungsgemäßen Biogasanlage kann jedoch dem oder den Fermenter(n) ein Nachfermenter und/oder ein Endlager nachgeschaltet sein, von dem oder denen aus eine vorgegebene Menge eines Nachfermenter- und/oder Endlager-Rezirkulats wiederum in den wenigstens einen Fermenter rückführbar ist. Auch hier können wieder entsprechend gesteuerte Dosiervorrichtungen bzw. Pumpvorrichtungen vorgesehen sein.
Weiter kann einem einem Fermenter nachgeschalteten Nachfermenter zu vorgegebenen Zeiten ebenfalls eine vorgegebene Menge an aus schnell abbaubaren kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen gebildete Biomasse zudosiert werden, wodurch sich eine besonders hohe Effizienz der Biogasausbeute in Verbindung mit den Fermenterbehältern der Biogasanlage ergibt.
Im Hinblick auf eine effiziente Raumausnutzung können mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung ebenso wie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafte Raumbelastungen eingestellt werden. Dies insbesondere deshalb, weil durch den durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung bedingten höheren Durchsatz an Biomasse eine gegenüber der herkömmlichen Biogastechnik wesentlich schnellere und effektivere Biogasausbeute erzielt werden kann. So wird gemäß einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrensführung in der Hydrolyseeinrichtung eine Raumbelastung von 5 bis 25% OTS/m³, insbesondere von 10 bis 20% OTS/m³ eingestellt. Die Abkürzung OTS steht hierbei für organische Trockensubstanz.
In diesem Zusammenhang kann zusätzlich oder alternativ in jedem der Fermenter oder aber auch bloß in einer vorgegebenen Anzahl von mehreren Fermentern eine Raumbelastung von bevorzugt 3 bis 10% OTS/m³, insbesondere von 4 bis 7% OTS/m³ eingestellt werden. Diese Raumbelastung hat sich gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung insbesondere in Verbindung mit einer Fermentationstemperatur von 35°C bis 55°C als vorteilhaft erwiesen. Die Raumbelastung in einem dem Fermenter nachgeschalteten Nachfermenter beträgt bevorzugt in etwa 3 bis 7% OTS/m³, insbesondere ebenfalls in Verbindung mit einer Nachfermentationstemperatur von 35°C bis 55°C. In diesem Zusammenhang soll ausdrücklich auch darauf hingewiesen werden, dass es besonders bevorzugt ist, in wenigstens einem der Fermenter und in einem Nachfermenter eine in etwa gleiche Raumbelastung einzustellen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Hydrolyseeinrichtung, deren Merkmale untereinander beliebig kombiniert werden kann, kann somit zusammenfassend gesehen ein hoher Durchsatz an Biomasse mit relativ kleinem Behältervolumen zur Verfügung gestellt werden, was bisher stets nur mit demgegenüber wesentlich größeren Behältervolumen und damit auch teureren Biogasanlagen erzielt werden konnten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch eine erfindungsgemäße Verfahrensführung,
2 schematisch einen Längsquerschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydrolyseeinrichtung mit Hydrolyseschnecke,
3 schematische einen Querschnitt entlang der Linie A-A der 2, und
4 schematisch eine zur 1 alternative Vefahrensführung.
In der 1 ist beispielhaft und schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Verfahrensführung mitsamt Aufbau einer Biogasanlage gezeigt. Konkret ist hier einem Fermenter 9 einer Biogasanlage 1 eine Hydrolyseeinrichtung 3 vorgeschaltet, die hier lediglich im Blockschaltbild dargestellt ist und nachfolgend in Verbindung mit den 2 und 3 noch näher erläutert wird.
Der Hydrolyseeinrichtung 3 wird mittels einer, mit einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung gekoppelten Zudosiervorrichtung 4 zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge einer sogenannten hydrolysespezifischen organischen Biomasse 2 zudosiert, die durch im Rahmen der Biogasbildung durch die Methanogenese schwer abbaubare organische Biomasse aus langkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen gebildet ist, beispielsweise aus schwer zersetzbaren organischen Substanzen wie Gräser, Sudangras, Zuckerhirse, Weidelgras, Grünschnitte, Mais, Festmist, Biotonnen-Abfälle sowie allgemeiner gesehen aus insbesondere cellulose- oder ligninhaltige Biomasse.
In der Hydrolyseeinrichtung 3 wird dann diese hydrolysespezifische organische Biomasse 2 unter thermischem Einsatz bei einer Temperatur von ca. 25°C bis 75°C hydrolysiert, wobei in der Hydrolyseeinrichtung 3 bevorzugt eine sehr hohe Raumbelastung von insbesondere 12 bis 25% OTS/m³ eingestellt wird. Für die Hydrolyseeinrichtung 3 wird eine Verweilzeit der zu hydrolysierenden organischen Biomasse von zwischen 2 bis maximal 4 Tagen vorgegeben, und zwar in Abhängigkeit vom Gleichgewicht zwischen der Temperatur und dem voreingestellten pH-Wert, der vorzugsweise zwischen 2 bis 4 liegt. Sobald die schwer zersetzbare organische Biomasse in der Hydrolyseeinrichtung 3 dann breiig bzw. pastös vorliegt, ist die Umsetzung bzw. Aufspaltung der langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle erfolgreich realisiert worden, so dass nunmehr am Ende der Hydrolyse ein von den Methanbakterien schnell und sofort umsetzbares, aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen bestehendes Hydrolysesubstrat 12 vorliegt.
Dieses Hydrolysesubstrat 12 wird, wie dies der schematischen Darstellung der 1 weiter zu entnehmen ist, in einen Sammelbehälter 5 eindosiert bzw. eingebracht, aus dem heraus dann im Beispielfall der 1 ein Teilstrom 6 mittels einer entsprechenden, hier nicht dargestellten Zudosiervorrichtung gesteuert in einen Fest-Flüssig-Separator 7 eingebracht wird, während ein zweiter Teilstrom 8 des Hydrolysesubstrates 12 direkt und unmittelbar in den Fermenter 9 einer Biogasanlage eingebracht wird. Die Zudosierung in den Fermenter 9 bzw. in den Fest-Flüssig-Separator 7 erfolgt in Abhängigkeit von vorgegebenen Hydrolyse- und/oder Fermentationsparametern kontinuierlich oder bevorzugt chargenweise.
Im Fest-Flüssig-Separator 7 wird das Hydrolysesubstrat 12 in ein Hydrolyse-Feststoffsubstrat 10 und in eine Hydrolyseflüssigkeit 11 separiert. Das Hydrolyse-Feststoffsubstrat 10 wird dann wiederum bevorzugt gesteuert in Abhängigkeit von vorgegebenen Zudosierparametern in den Fermenter 9 zugegeben, während wenigstens ein Teil der Hydrolyseflüssigkeit 11 als Rezirkulat wieder der Hydrolyseeinrichtung 3 in vorgegebenen Mengen zu vorgegebenen Zeiten gesteuert zugeführt wird, um die nur schwer abbaubare, aus langkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen bestehende hydrolysespezifische organische Biomasse anzuimpfen.
Das dem Fermenter 9 zudosierte Hydrolysesubstrat 12 aus dem Sammelbehälter 5 sowie das Hydrolyse-Feststoffsubstrat 10 vom Fest-Flüssig-Separator 7 können aufgrund deren Zusammensetzung aus im Wesentlichen kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen von den im Fermenter 9 vorhandenen Methanbakterien sofort und unmittelbar in Biogas umgesetzt werden, so dass im Fermenter 9 ein hoher Durchsatz an Biomasse mit effektiver Gasausbeute erzielt wird.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, im Fermenter 9, der als üblicher Fermenterbehälter ausgebildet ist, eine Temperatur von ca. 35°C bis 55°C einzustellen, und zwar in Verbindung mit einer Raumbelastung von bevorzugt 4 bis 7% OTS/m³.
Wie dies in der schematischen Darstellung der 1 durch den Pfeil 13 weiter lediglich schematisch dargestellt ist, kann dem Fermenter 9 zusätzlich zum Hydrolyse-Feststoffsubstrat 10 und dem Hydrolysesubstrat 12 auch noch weitere, aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen bestehende und damit von den Methanbakterien schnell abbaubare Biomasse, insbesondere Biomasse-Feststoffe zudosiert werden, falls dies im Rahmen der konkreten Prozessführung erforderlich sein sollte. Als zuzudosierende, kurzkettige Kohlenwasserstoffmoleküle aufweisende organische Biomasse eignet sich hier insbesondere Getreide, CCM, Zuckerrüben, Kartoffeln, Pflanzenöle sowie ganz allgemein Kohlenhydrate, Stärke, Zucker, Proteine, Fette sowie auch Gülle.
Wenigstens ein Teil der im Fermenter 9 vergorenen organischen Biomasse 14 wird dann anschließend in einen Nachfermenter 15 gepumpt, der bevorzugt eine in etwa gleiche Raumbelastung aufweist wie der Fermenter 9. Das gleiche gilt für die dort eingestellte Temperatur. Auch in diesen Nachfermenter 15 kann wiederum, wie dies durch den Pfeil 16 dargestellt ist, ggf. zusätzliche organische Biomasse eingebracht werden, und zwar ebenso wie in den Fermenter 9 lediglich eine solche organische Biomasse, die aus schnell abbaubaren und von den Methanbakterien im Wesentlichen sofort umsetzbaren kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen besteht. Sowohl die Zudosierung dieser zusätzlichen aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen bestehenden organischen Biomasse in den Nachfermenter 15 als auch in den Fermenter 9 erfolgt in Abhängigkeit von vorgegebenen, konkreten Fermentationsparametern, bevorzugt gesteuert oder geregelt mittels einer entsprechenden Steuer- oder Regeleinrichtung.
Wenigstens ein Teil der im Nachfermenter 15 vergorenen Biomasse 17 wird dann in ein unbeheiztes Endlager 18 gepumpt, in dem nahezu kein Gärprozess mehr stattfindet und das somit im Wesentlichen als reiner Speicherbehälter fungiert. Aus dem Nachfermenter 15 und aus dem Endlager 18 kann ferner ebenfalls ein Rezirkulat 34 zum Fermenter 9 vorgesehen sein.
In der 2 ist nun die Hydrolyseeinrichtung 3 im Längsschnitt beispielhaft und schematisch dargestellt. Diese Hydrolyseeinrichtung 3 weist ein Schneckengehäuse 19 auf, das, wie dies in der 3 dargestellt ist, die einen Schnitt entlang der Linie A-A der 2 zeigt, einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. In diesem Schneckengehäuse 19 ist an den gegenüberliegenden Gehäusestirnseiten jeweils ein Ende einer Hydrolyseschnecke 20 drehbar gelagert, wobei in einem sogenannten vorderen Endbereich 21, in dem der Hydrolyseeinrichtung 3 die schwer abbaubare, hydrolysespezifische organische Biomasse 2 entsprechend vorgegebener Hydrolyseparameter gesteuert bzw. geregelt zudosiert wird, ist ferner ein hier lediglich schematisch dargestellter Antriebsmotor 23 dargestellt, mittels dem die Hydrolyseschnecke 20 drehangetrieben wird.
Wie dies insbesondere in 3 dargestellt ist, weist die Hydrolyseschnecke 20 in deren unterem Bereich lediglich einen vorgegebenen Spaltabstand a zu einem entsprechend schalenartig gestalteten Bodenbereich 24 des Gehäuseinnenraums 25 auf, wobei der Spaltabstand a im Bereich der Schalenkonstruktion in Radialrichtung gesehen sowie auch in Längserstreckungsrichtung der Hydrolyseschnecke 20 gesehen stets in etwa gleich ist. In der hier gewählten beispielhaften Ausführung ist der z. B. durch eine Betonschale, insbesondere eine Stahlbetonschale gebildete Bodenbereich 24 so ausgebildet, dass sich dieser schalenartige Bodenbereich 24, wie in der 3 dargestellt, vom geodätisch tiefsten Schneckenpunkt ausgehend zu beiden Seiten bis in etwa 70° nach radial oben erstreckt, wobei der vom Schnecken mittelpunkt aus gemessene Winkel am geodätisch tiefsten Schneckenpunkt 0° beträgt.
Bei einer derartigen Konstruktion bildet der geodätisch obere Bereich des Gehäuses einen Gasraum 26 aus, in dem sich Gas ansammeln kann. Wie dies in der 2 lediglich strichliert und schematisch eingezeichnet ist, kann eine obere Gehäusewand 27 des Schneckengehäuses 19 wenigstens bereichsweise oder teilweise entfernt oder von vorneherein nicht vorgesehen sein, so dass das Schneckengehäuse 19 wenigstens teilweise oder bereichsweise als nach oben offenes Gehäuse ausgebildet ist, das dann von einem Foliendach 28, insbesondere in Form eines doppelwandigen Foliendaches, abgedeckt ist, wodurch ein flexiblerer Gasspeicher für das Schneckengehäuse 19 ausgebildet wird.
Die Hydrolyseschnecke 20 mitsamt ihren Schneckenwendeln 29 wird mit einer solchen Drehzahl angetrieben, dass die im vorderen Endbereich zudosierte hydrolysespezifische Biomasse 2 eine bestimmte, vorgegebene Verweilzeit in der Hydrolyseeinrichtung 3 aufweist, wobei diese hydrolysespezifische Biomasse 2 aufgrund der Schneckenumdrehung im Gehäuseinnenraum 25 im Wesentlichen linear in Gehäuselängsrichtung, d. h. in Richtung zu einem hinteren Endbereich 31 gefördert wird, und zwar im Wesentlichen im und entlang des Spaltabstandes a zwischen den Schneckenwendelaußenumfang und dem schalenartig gestalteten Bodenbereich 24. Am hinteren Endbereich 31 ist eine Bodenauslassöffnung 32 vorgesehen, über die dann die in diesem Bereich hydrolysierte, d. h. aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen bestehende organische Biomasse als Hydrolysesubstrat entsprechend dem Pfeil 33 in den Sammelbehälter 5 gefördert wird.
Anstelle der gezeigten Schnecke 20 kann grundsätzlich auch eine seelenlose Schnecke verwendet werden.
In der 4 ist schließlich eine alternative Verfahrensführung und ein alternativer Aufbau einer Biogasanlage 1 gezeigt, bei der der Nachfermenter 25 der 1 ebenfalls zu einem Fermenter bzw. Hauptfermenter 9' umfunktioniert worden ist und dementsprechend zu vorgegebenen Zeiten mit jeweils einer vorgegebenen Menge von Hydrolysesubstrat 12 aus dem Sammelbehälter 5 bzw. Hydrolyse-Feststoffsubstrat 10 vom Fest-Flüssig-Separator 7 beschickt wird. D. h., dass bei dieser Verfahrensführung zwei Hauptfermenter 9, 9' vorgesehen sind, die bevorzugt jeweils eine gleich hohe Raumbelastung von insbesondere 4 bis 7% OTS/m³ aufweisen. Im hier gezeigten Beispielfall ist beiden Fermentern 9, 9' lediglich ein Endlager 18 nachgeschaltet, in das die in den beiden Fermentern 9, 9' vergorene Biomasse 17 bzw. 17' gepumpt wird.
Wie dies in der 4 weiter schematisch und strichliert eingezeichnet ist, kann der Fermenter 9' ggf. auch wieder zu einem Nachfermenter umfunktioniert werden, indem z. B. dieser lediglich dem Fermenter 9 nachgeschaltet wird und von diesem die vergorene organische Biomasse 14 erhält. Selbstverständlich ist dies auch andersrum, d. h. vom Fermenter 9' in einen dann Nachfermenter 9 möglich. Weiter ist es auch möglich, diese Verbindung zwischen den beiden Fermentern 9, 9' auch zur vorgegebenen Betriebszeiten der Biogasanlage 1 in Abhängigkeit von vorgegebenen Betriebsparametern zu aktivieren und zwar in die eine oder in die andere Richtung, wie durch den Doppelpfeil angezeigt.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Biogas, bei dem wenigstens einem Fermenter (9; 9') einer Biogasanlage (1) eine vorgegebene Menge einer Biomasse zugeführt wird, die im Fermenter (9; 15') unter Erzeugung von Biogas anaerob vergoren wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens Fermenter (9; 9') eine Hydrolyseeinrichtung (3) vorgeschaltet ist, dem eine vorgegebene Menge einer schwer abbaubaren, hydrolysespezifischen organischen Biomasse (2) als Roh-Biomasse zugeführt wird, die in der Hydrolyseeinrichtung (3) bei einer vorgegebenen Temperatur für eine vorgegebene Verweilzeit dergestalt hydrolysiert wird, dass ein im Vergleich zur Roh-Biomasse im wenigstens einen Fermenter (9; 9') schneller abbaubares und/oder zu Biogas umsetzbares Hydrolysesubstrat (12) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrolysespezifische organische Biomasse (2) durch aus langkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen zusammengesetzte Biomasse, insbesondere durch cellulose- und/oder ligninhaltige Biomasse-Feststoffe, gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') zusätzlich zum Hydrolysesubstrat (12) ausschließlich eine vorgegebene Menge von aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen gebildeter organischer Biomasse (13) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolyseeinrichtung (3) eine Dosiereinrichtung (4) vorgeschalten ist, aus der heraus der Hydrolyseeinrichtung (3) zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge einer hydrolysespezifischen organischen Biomasse (2) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert in der Hydrolyseeinrichtung (3) auf in etwa 1 bis 6, bevorzugt auf in etwa 2 bis 4 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrolysespezifische organische Biomasse (2) insbesondere zur Erzielung eines breiigen, pastösen Hydrolysesubstrates (12) in der Hydrolyseeinrichtung (3) bei einer Temperatur von 25°C bis 75°C und/oder mit einer Biomasse-Verweilzeit von 2 bis 4 Tagen hydrolysiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrolysespezifische organische Biomasse (2) in der Hydrolyseeinrichtung (3) nach der Zudosierung mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere mittels einer Schrauben- oder Schneckenfördereinrichtung, entlang einer vorgegebenen Hydrolyse-Wegstrecke insbesondere linear gefördert wird, an deren Ende das Hydrolysesubstrat (12) von der Hydrolyseeinrichtung (3) zu vorgegebenen Zeiten in vorgegebenen Mengen abgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrolysesubstrat (12) wenigstens teilweise in wenigstens einem der Hydrolyseeinrichtung (3) nachgeschalteten und dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') vorgeschalteten Hydrolysesubstrat-Sammelbehälter (5) gesammelt wird, aus dem heraus eine vorgegebene Menge eines Hydrolysesubstrates (12) zu vorgegebenen Zeiten dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolyseeinrichtung (3) ein Separator (7) nachgeschaltet ist, in dem wenigstens ein Teil des Hydrolysesubstrates (12) in Hydrolyse-Feststoffsubstrat (10) und in Hydrolyseflüssigkeit (11) separiert wird, dass das Hydrolyse-Feststoffsubstrat (10) zu vorgegebenen Zeiten und in vorgegebener Menge dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') zudosiert wird, und dass die Hydrolyseflüssigkeit (11) wenigstens teilweise als Hydrolyseflüssigkeitsrezirkulat zu vorgegebenen Zeiten und in vorgegebener Menge der Hydrolyseeinrichtung (3) zudosiert wird, insbesondere zur Animpfung der Hydrolyse in der Hydrolyseeinrichtung (3).
Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sammelbehälter (5) heraus ein Teilstrom (6) des Hydrolysesubstrates (12) zum Separator (7) und ein Teilstrom (8) des Hydrolysesubstrates (12) zum wenigstens einen Fermenter (9; 9') geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') wenigstens ein Nachfermenter (15) und/oder wenigstens ein Endlager (18) nachgeschaltet ist, von dem oder denen aus eine vorgegebene Menge eines Nachfermenter- und/oder Endlager-Rezirkulats (34) zu vorgegebenen Zeiten dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einem dem Fermenter (9) nachgeschalteten Nachfermenter (15) zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge an aus kurzkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen gebildeter Biomasse (16) zudosiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hydrolyseeinrichtung (3) eine Raumbelastung von 5 bis 25% OTS (organischer Trockensubstanz)/m³, insbesondere von 10 bis 20% OTS/m³ eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vorgegebenen Anzahl in jedem der Fermenter (9) eine Raumbelastung von 3 bis 10% OTS/m³, insbesondere von 4 bis 7 OTS/m³ eingestellt wird, insbesondere in Verbindung mit einer Fermentationstemperatur von 35 bis 55°C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') nachgeschalteten Nachfermenter (15) eine Raumbelastung von 3 bis 7% OTS/m³ eingestellt wird, insbesondere in Verbindung mit einer Nachfermentationstemperatur von 35°C bis 55°C.
Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumbelastung in einer vorgegebenen Anzahl oder in jedem der Fermenter (9; 9') und im Nachfermenter (15) in etwa gleich eingestellt wird.
Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Biogasanlage (1) wenigstens einen Fermenter (9; 9') aufweist, wobei wenigstens einem der vorgesehenen einem Fermenter (9; 9') eine Hydrolyseeinrichtung (3), insbesondere eine Hydrolyseschnecke, vorgeschaltet ist, die mit einer mit einer Steuereinrichtung gekoppelten Hydrolyse-Zudosiereinrichtung (4) gekoppelt ist, mittels der der Hydrolyseeinrichtung (3) hydrolysespezifische Biomasse (2) gesteuert zudosierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolyseeinrichtung (3) ein Sammelbehälter (5) nachgeschaltet ist, in den das Hydrolysesubstrat (12) von der Hydrolyseeinrichtung (3) mittels einer mit der Steuereinrichtung gekoppelten Sammelbehälter-Zudosiereinrichtung gesteuert einbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrolyseeinrichtung (3) ein Fest-Flüssig-Separator (7) nachgeschaltet ist, in dem das Hydrolysesubstrat (12) separierbar ist, wobei eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Separator-Zudosiereinrichtung vorgesehen ist, mittels der das Hydrolysesubstrat (12) dem Fest-Flüssig-Separator (7) gesteuert zuführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Fest-Flüssig-Separator (7) dem Sammelbehälter (5) nachgeschaltet ist, und dass dem Sammelbehälter (5) und/oder dem Fest-Flüssig-Separator (7) eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Fermenter-Zudosiereinrichtung zugeordnet ist, mittels dem dem wenigstens einen Fermenter (9; 9') das Hydrolysesubstrat (12) bzw. das vom Separator (7) kommende Hydrolyse-Feststoffsubstrat (10) gesteuert zudosierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die im Fest-Flüssig-Separator (7) separierte Hydrolyseflüssigkeit (11) im Kreislauf zurück zur Hydrolyseeinrichtung (3) geführt ist, insbesondere ge steuert mittels einer mit der Steuereinrichtung gekoppelten Rezirkulatvorrichtung.
Hydrolyseeinrichtung, insbesondere für ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 oder für eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyseeinrichtung (3) eine Hydrolyseschnecke oder -schraube (20) aufweist, mittels der die hydrolysespezifische Biomasse (2) in der Hydrolyseeinrichtung (3) mit einer in Abhängigkeit von definierten Hydrolyseparatemern vorgegebenen Hydrolyse-Vorschubgeschwindigkeit entlang einer vorgegebenen Hydrolyse-Wegstrecke im Wesentlichen linear förderbar ist.
Hydrolyseeinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyseeinrichtung (3) ein Schneckengehäuse (19) aufweist, in dem die Hydrolyseschnecke (20) aufgenommen ist.
Hydrolyseeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) eine zylindrische Form aufweist.
Hydrolyseeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hydrolyseschnecke (20) im Wesentlichen über die gesamte Gehäuselänge erstreckt, insbesondere an den in Gehäuselängsrichtung gegenüberliegenden Gehäuseenden drehbar gelagert ist.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyseschnecke (20) wenigstens im geodätisch unteren Bereich des Gehäuseinnenraums (25) einen vorgegebenen Spaltabstand (a) zu einem einen zugeordneten Schneckenbereich in Radialrichtung umfassenden Gehäuseinnenraumbereich (24), der insbesondere durch eine Betonschale oder dergleichen gebildet ist, aufweist.
Hydrolyseeinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltabstand (a) radial gesehen über die Spaltlänge in etwa stets gleich ist.
Hydrolyseeinrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spaltabstand (a) in Axialrichtung, bevorzugt mit stets gleichem Spaltmaß, über eine vorgegebene Axiallänge erstreckt.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der den Schneckenbereich umfassende bodenseitig angeordnete oder ausgebildete Gehäuseinnenraumbereich vom geodätisch tiefsten Schneckenpunkt ausgehend zu beiden Seiten um 30° bis 90° radial nach oben geführt ist, wobei der vom Schneckenmittelpunkt aus gemessene Winkel am geodätisch tiefsten Schneckenpunkt 0° beträgt.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein geodätisch oberer Bereich des Gehäuses (19) einen Gasraum (26) ausbildet, in dem sich Gas ansammelt.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) am in Förderrichtung hinteren Gehäuseende (31) mit einem bevorzugt geodätisch tiefer liegenden Sammelbehälter (5) gekoppelt ist, in dem sich das hydrolysierte Hydrolysesubstrat (12) sammelt, insbesondere schwerkraftbedingt in diesen einfällt.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) wenigstens teilweise aus Edelstahl und/oder Beton hergestellt ist.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrolyse-Vorschubgeschwindigkeit in etwa 5 bis 10 m pro Tag, insbesondere in etwa 7,50 m pro Tag beträgt.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengehäuse (19) in Förderrichtung gesehen um einen Winkel von 0° bis 10°, bevorzugt von 1° bis 5° gegen die Horizontale nach oben geneigt ist.
Hydrolyseeinrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengehäuse (19) oben wenigstens bereichsweise offen ausgebildet ist, wobei der oben offene Gehäusebereich mittels eines Foliendaches (28), insbesondere eines doppelwandigen Foliendaches abgedeckt ist.