DE102009020598A1 - Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage und Biogasanlage zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage mit einem Gärbehälter, dem zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Vergärungsprozesses laufend frisches Substrat zugeführt werden muss, mit den folgenden Schritten: a) Verfügbarmachen einer ersten Menge durchmischten, flüssigen Substrats, b) Aufteilen der ersten Menge frischen Substrats auf mehrere Vorratsbehälter, c) Durchmischen des frischen Substrats in einem ersten der Vorratsbehälter, während in mindestens einem weiteren der Vorratsbehälter keine Maßnahmen zur Durchmischung vorgenommen werden, d) Entnehmen des frischen Substrats aus dem ersten Vorratsbehälter, und e) Zuführen des entnommenen frischen Substrats in den Gärbehälter der Biogasanlage.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage mit einem Gärbehälter, dem zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Vergärungsprozesses laufend frisches Substrat zugeführt werden muss, sowie eine Biogasanlage zur Ausführung des Verfahrens.
  • Heutzutage werden die meisten Biogasanlagen mit einer kontinuierlichen Vergärung betrieben. Im Vergleich zu Biogasanlagen mit einer Batch-Vergärung, denen zu einem bestimmten Zeitpunkt große Mengen frischen Substrats zugeführt werden, wobei sich die Vergärungsprozesse schlagartig stark ändern können, erlaubt ein kontinuierlicher Vergärungsprozess eine gleichmäßigere Biogasproduktion und eine höhere Methangasausbeute. Gegebenenfalls nachgeschaltete Komponenten wie eine Gasreinigung, eine Gasaufbereitung oder ein Blockheizkraftwerk können ebenfalls relativ gleichmäßig betrieben werden. Ein weiterer Vorteil ist die bessere Automatisierbarkeit.
  • Eine Voraussetzung für einen optimalen Vergärungsprozess ist unter anderem eine gleichmäßige Zufuhr frischen Substrats. Dies wird durch die naturgegebene, schwankende Zusammensetzung und Qualität des Substrats erschwert. Hinzu kommt die Eigenschaft vieler Substrate, sich mit der Zeit zu verändern. Einerseits setzen die unterschiedlichen biochemischen Umwandlungsprozesse innerhalb des Substrats unabhängig von dessen Zufuhr zu dem Gärbehälter ein. Andererseits trennen sich unterschiedlich schwere Bestandteile des Substrats bereits aufgrund ihrer Schwerkraft voneinander, was ein Absetzen von Verunreinigungen und sonstigen Fest- und Schwebstoffen am Boden eines Behälters zur Folge hat. Für eine gleichmäßige Substratzufuhr ist es daher erforderlich, das zuzuführende Substrat in einem durchmischten, homogenen Zustand zu halten. Hierzu ist insbesondere der Einsatz von Rührwerken, die innerhalb eines Vorlagebeckens oder sonstigen Vorratsbehälters für das Substrat angeordnet sind, bekannt. Weiterhin befinden sich zudem zentrale Rührwerke im Fermenter selbst, um jederzeit eine homogene Durchmischung zu gewährleisten.
  • Für den mit einer Biogasanlage erreichbaren Wirkungsgrad spielt der Eigenenergiebedarf der Biogasanlage eine wichtige Rolle. Ein Großteil des Eigenenergiebedarfs wird für das Beheizen der Anlage aufgewandt. In der Regel muss der Gärbehälter bzw. dessen Inhalt auf einer Temperatur von beispielsweise 39°C gehalten werden. Ein weiterer nicht unerheblicher Energiebedarf entsteht für die fortlaufende Durchmischung des zuzuführenden Substrats.
  • Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad eines Verfahrens zum Betreiben einer Biogasanlage mit einem Gärbehälter, dem zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Vergärungsprozesses laufend frisches Substrat zugeführt werden muss, zu verbessern, sowie eine Biogasanlage zur Verfügung zu stellen, die das Verfahren ausführen kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    • a) Verfügbarmachen einer ersten Menge durchmischten, flüssigen Substrats,
    • b) Aufteilen der ersten Menge frischen Substrats auf mehrere Vorratsbehälter,
    • c) Durchmischen des frischen Substrats in einem ersten der Vorratsbehälter, während in mindestens einem weiteren der Vorratsbehälter keine Maßnahmen zur Durchmischung vorgenommen werden,
    • d) Entnehmen des frischen Substrats aus dem ersten Vorratsbehälter, und
    • e) Zuführen des entnommenen frischen Substrats in den Gärbehälter der Biogasanlage.
  • Bei der ersten Menge durchmischten, flüssigen Substrats, die im Schritt a) verfügbar gemacht wird, handelt es sich bevorzugt um eine relativ große Menge. Beispielsweise bei einer mit Gülle betriebenen Biogasanlage fällt diese Menge an, wenn ein Schweine- oder Rinderstall entleert und gereinigt wird. Beispielsweise können dabei 25 m3 oder mehr Gülle anfallen. Diese ist dann für das Verfahren verfügbar und wird im nächsten Verfahrensschritt auf mehrere Vorratsbehälter aufgeteilt. Da die verfügbar gemachte Substratmenge sich in einem durchmischten Zustand befunden hat, befindet sich nach dem Aufteilen in jedem der Vorratsbehälter Substrat von annähernd gleicher Zusammensetzung und Qualität.
  • Im nächsten Schritt wird das frische Substrat in einem ersten der Vorratsbehälter durchmischt. Das Durchmischen in dem ersten Behälter kann kontinuierlich erfolgen, etwa durch fortlaufenden Betrieb eines Rührwerks. Es kann auch eine intervallweise Durchmischung vorgesehen sein. Das Ziel des Durchmischens ist, den Inhalt des ersten Vorratsbehälters in einem annähernd homogen durchmischten Zustand zu halten. Abhängig von den Eigenschaften des Substrats kann hierfür ein Durchmischen in relativ großen Zeitabständen ausreichend sein. In mindestens einem weiteren der Vorratsbehälter werden keine Maßnahmen zur Durchmischung vorgenommen. Mit anderen Worten wird ein Sedimentieren des Substrats in diesem Vorratsbehälter zugelassen. Es wird demnach keinerlei Energie darauf verwendet, den Inhalt dieses weiteren Behälters in einem durchmischten Zustand zu halten, solange das Substrat nicht diesem Vorratsbehälter entnommen werden soll. Bevorzugt wird das Substrat lediglich in einem einzigen der Vorratsbehälter in einem durchmischten Zustand gehalten.
  • Im nächsten Verfahrensschritt wird das frische Substrat aus dem ersten Vorratsbehälter entnommen. Die Entnahme erfolgt vorzugsweise automatisiert mit Hilfe einer Fördereinrichtung, die über ein Leitungssystem mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Im letzten Verfahrensschritt wird das dem ersten Vorratsbehälter entnommene frische Substrat in den Gärbehälter der Biogasanlage zugeführt. Das Entnehmen aus dem ersten Vorratsbehälter und das Zuführen in den Gärbehälter erfolgt gemäß den sich aus dem angestrebten, kontinuierlichen Vergärungsprozess ergebenden Anforderungen. Beispielsweise kann eine kontinuierliche Entnahme und Zufuhr des frischen Substrats erforderlich sein, bei der ein konstanter Mengenstrom eingestellt wird. Es ist jedoch auch ein quasi kontinuierliches Entnehmen und Zuführen möglich, bei dem relativ kleine Mengen frischen Substrats in relativ kurzen Zeitabständen entnommen und zugeführt werden. Solange ein im Wesentlichen kontinuierlicher Vergärungsprozess erzielt wird, ist auch dies eine laufende Zufuhr des frischen Substrats im Sinne der Erfindung.
  • Das Verfahren hat den Vorteil, dass lediglich eine Teilmenge des für die Vergärung bestimmten Substrats in einem durchmischten Zustand gehalten werden muss. Hierfür wird wesentlich weniger Energie benötigt als für eine fortlaufende Durchmischung der gesamten ersten Menge des Substrats. Dabei ist das Durchmischen der Teilmenge in dem ersten Vorratsbehälter zur Sicherstellung einer konstanten Substratzusammensetzung ausreichend, weil durch die Aufteilung des Substrats im durchmischten Zustand jeder der Vorratsbehälter Substrat gleicher Zusammensetzung enthält.
  • In einer Ausgestaltung wird das Substrat in dem Gärbehälter an einem Festbett, an dem die für den Vergärungsprozess verantwortlichen Mikroorganismen anhaften, vorbeigeführt. Eine Biogasanlage mit einem Festbett ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 03/035558 A2 bekannt. Derartige Biogasanlagen sind zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Vergärungsprozesses besonders geeignet.
  • Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt Schritt a) durch Anlieferung des frischen Substrats an den Standort der Biogasanlage im durchmischten Zustand. Beispielsweise kann das Substrat einem Schweine- oder Rinderstall bei dessen Entleerung im durchmischten Zustand entnommen und über eine Rohrleitung unmittelbar zu einer nahegelegenen Biogasanlage geführt werden. Es befindet sich dann bei seiner Ankunft an der Biogasanlage noch in seinem ursprünglich durchmischten Zustand. Es kann demnach unmittelbar auf die einzelnen Vorratsbehälter aufgeteilt werden. Eine solche sofortige Aufteilung des noch durchmischten Substrats ist energetisch besonders vorteilhaft.
  • In einer Ausgestaltung erfolgt Schritt a) durch Durchmischen des Substrat in einem Behälter am Standort der Biogasanlage, in dem die erste Menge frischen Substrats enthalten ist. In diesem Fall wird das an die Biogasanlage angelieferte Substrat zunächst in dem Behälter zwischengelagert. Der Behälter kann beispielsweise ein Erdbecken oder ein Tank sein. Nach der Anlieferung kann zunächst ein Sedimentieren des Substrats in dem Behälter zugelassen werden. Vor dem Aufteilen der ersten Menge des Substrats erfolgt jedoch eine Durchmischung in dem Behälter. Es ist dabei nicht erforderlich, dass der gesamte Behälterinhalt auf die Vorratsbehälter aufgeteilt wird. Die erste Menge des Substrats, die auf die Vorratsbehälter aufgeteilt wird, kann auch eine Teilmenge des durchmischten Inhalts des ersten Behälters sein. Das Durchmischen des Substrats in dem Behälter kann insbesondere durch ein Rührwerk oder durch ein Umwälzen des Behälterinhalts mit einer innerhalb oder außerhalb des Behälters angeordneten Pumpe erfolgen. Bevorzugt kann diese Pumpe auch zum Entnehmen des Substrats aus dem Behälter bei der Aufteilung auf die mehreren Vorratsbehälter eingesetzt werden.
  • In einer Ausgestaltung werden die Vorratsbehälter mit einem Gabelstapler transportiert. Beispielsweise können die Vorratsbehälter an einem Ort, an dem das Substrat der ersten Menge in einem durchmischten Zustand anfällt, befüllt und nachfolgend zum Gärbehälter transportiert werden. Dadurch ist die Handhabung des Substrats besonders flexibel und unabhängig von speziellen Transporteinrichtungen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung sind die Vorratsbehälter nicht in das Erdreich eingelassen. Beispielsweise können sie auf einer betonierten Fläche aufgestellt werden. Sie können daher jederzeit an einen anderen Ort verbracht werden. Zudem entsteht bei einer nicht in das Erdreich eingelassenen Anordnung der Vorratsbehälter erheblich weniger baurechtlich bedingter Aufwand, etwa für langwierige Genehmigungsverfahren, die für ein Erdbecken vorgeschrieben sind.
  • In einer Ausgestaltung sind die Vorratsbehälter sogenannte Intermediate-Bulk-Container (IBC). Derartige Behälter haben ein Volumen von 500 Litern bis zu 3.000 Litern. Sie können für den Transport von Gefahrgut zugelassen sein. Sie sind insbesondere kubisch ausgeführt und bestehen aus einem Kunststoffbehälter, der von einem Rohrgitter oder einem Stahlrahmen umschlossen und auf einer Palette angeordnet ist. Er kann daher einfach beispielsweise mit einem Gabelstapler transportiert werden.
  • In einer Ausgestaltung ist das Substrat Gülle. Für mit diesem Substrat betriebene Biogasanlagen kann das Verfahren mit besonderem Gewinn eingesetzt werden, weil diese Substrate zu einer sehr schnellen Sedimentation neigen. Dies gilt insbesondere für Schweinegülle.
  • In einer Ausgestaltung wird Schritt c) durch Umwälzen des Substrats mit einer Pumpe ausgeführt. Grundsätzlich kann das Durchmischen auf beliebige Art und Weise bewerkstelligt werden, beispielsweise durch ein Rührwerk. Dabei bilden sich jedoch häufig Totbereiche innerhalb des Behältervolumens aus, an denen keine wirksame Durchmischung stattfindet. Dies ist insbesondere in den Behälterecken und unmittelbar unterhalb des Rührwerks der Fall. Das Umwälzen mit einer Pumpe ist eine wirksame Alternative, mit der einfacher der gesamte Behälterinhalt erfasst werden kann. Die Pumpe kann bevorzugt außerhalb des Vorratsbehälters angeordnet werden. Dadurch ist sie für Wartungsarbeiten leicht zugänglich. Außerdem kann die Pumpe durch ein mit geeigneten Ventilen versehenes Rohrleitungssystem wahlweise mit unterschiedlichen der Vorratsbehälter verbunden werden. Somit kann eine einzige Pumpe zur Durchmischung des Inhalts jedes der Vorratsbehälter eingesetzt werden. Dies ist grundsätzlich auch mit einem Rührwerk erreichbar, das gegebenenfalls von Hand in den jeweiligen Behälter eingesetzt wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung wird die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit vom Füllstand in dem ersten der Vorratsbehälter gesteuert. Die Förderleistung kann insbesondere durch Vorgeben einer Betriebsfrequenz eines die Pumpe antreibenden Elektromotors gesteuert werden. Hierzu kann insbesondere ein Frequenzumrichter, über den der Elektromotor mit Strom versorgt wird, in geeigneter Weise angesteuert werden. Denkbar ist aber auch jede andere Ansteuerung der Pumpe, die den geförderten Volumenstrom gezielt beeinflusst. Auf diese Weise kann die elektrische Leistung der Pumpe mit abnehmendem Füllstand des Behälters reduziert werden, um den Energieverbrauch zu senken. Gleichzeitig kann durch Wahl einer ausreichenden Förderleistung sichergestellt werden, dass der Inhalt des Vorratsbehälters in einem homogen durchmischten Zustand gehalten wird. Bevorzugt ist ein Sensor zur Erfassung des Füllstands in dem ersten der Vorratsbehälter vorgesehen, der mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Förderleistung verbunden ist. In diesem Fall kann die Anpassung der Förderleistung an den erfassten Füllstand vollständig automatisiert erfolgen.
  • In einer Ausgestaltung wird das Substrat beim Umwälzen von unten in den ersten der Vorratsbehälter zurückgeführt. Er wird demnach dort in den Vorratsbehälter eingeleitet, wo sich die sich absetzenden schwereren Bestandteile ansammeln. Dies führt zu einem fortlaufenden Aufwirbeln von sich absetzenden Bestandteilen, so dass eine homogene Durchmischung begünstigt wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung wird in Schritt c) ein in den Vorratsbehälter zurückgeführter Strahl des Substrats gegen eine Prallplatte gerichtet. Dadurch kann der Substratstrahl gezielt umgelenkt werden, so dass die sich einstellende Strömung zuverlässig alle Bereiche des Behälterinneren erfasst. Die Prallplatte kann insbesondere kegelförmig ausgeführt sein, wobei die Spitze des Kegels dem zurückgeführten Strahl zugewandt ist. Dadurch wird der Strahl entlang der Kegelflächen gleichmäßig in alle Richtungen seitlich abgelenkt. Bevorzugt kann der Öffnungswinkel des Kegels an die Behältergeometrie angepasst werden, so dass die durch den Kegel aufgefächerte Strömung die Behälterwandungen nach Möglichkeit gleichmäßig überstreicht. Beispielsweise kann der Öffnungswinkel des Kegels dem Öffnungswinkel eines konischen Abschnitts des Vorratsbehälters entsprechend gewählt werden.
  • In einer Ausgestaltung werden die Schritte c) bis e) bei Unterschreiten eines vorgegebenen Füllstands in dem ersten Vorratsbehälter entsprechend mit einem zweiten der Vorratsbehälter wiederholt. Mit anderen Worten wird das Verfahren nach Entleeren des ersten Vorratsbehälters mit einem zweiten Vorratsbehälter fortgesetzt, dessen Inhalt in einen durchmischten Zustand gebracht und in diesem gehalten wird. Nachfolgend kann wahlweise ein dritter Behälter verwendet werden, usw. Auf diese Weise kann das Verfahren kontinuierlich fortgesetzt werden, bis alle Vorratsbehälter entleert sind und durch das Aufteilen einer weiteren ersten Menge frischen Substrats wieder befüllt werden. Natürlich kann das Wiederbefüllen auch bereits erfolgen, wenn einzelne Vorratsbehälter noch gefüllt sind.
  • Die obige Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Biogasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Die Biogasanlage dient zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Biogasanlage sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben. Die erfindungsgemäße Biogasanlage hat
    • – einen Gärbehälter,
    • – mehrere Vorratsbehälter zur Aufnahme von Teilmengen eines durchmischten Substrats,
    • – eine Durchmischungseinrichtung zum Durchmischen des Substrats in einem ersten der Vorratsbehälter,
    • – eine Fördereinrichtung zur Entnahme des frischen Substrats aus dem ersten der Vorratsbehälter und zur laufenden Zufuhr des entnommenen Substrats in den Gärbehälter.
  • Zur Erläuterung der Merkmale und Vorteile der Biogasanlage wird auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Die Fördereinrichtung kann insbesondere eine Pumpe umfassen, deren Saugseite mit dem ersten der Vorratsbehälter verbindbar und deren Druckseite mit dem Gärbehälter verbindbar ist. Als Durchmischungseinrichtung kann beispielsweise ein Rührwerk vorgesehen sein.
  • In einer Ausgestaltung haben die mehreren Vorratsbehälter jeweils ein Volumen von 500 Liter bis 5.000 Liter. Das Volumen kann beispielsweise so bemessen sein, dass es zum Betrieb der Biogasanlage für einen bestimmten Zeitraum von beispielsweise einem Tag ausreicht.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist eine einzige Durchmischungseinrichtung für alle Vorratsbehälter vorgesehen, die wahlweise einem der Vorratsbehälter zuordenbar ist. Die Zuordnung kann beispielsweise im Fall eines Rührwerks durch Einführen des Rührwerks in den jeweiligen Vorratsbehälter erfolgen. Gemäß einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Durchmischungseinrichtung um eine Pumpe zum Umwälzen des Substrats. Diese kann beispielsweise anhand eines geeigneten Rohrleitungssystems und durch Öffnen und Schließen von Ventilen einem bestimmten Vorratsbehälter zugeordnet werden. In beiden Fällen ist lediglich eine einzige Durchmischungseinrichtung erforderlich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 einen Vorratsbehälter einer erfindungsgemäßen Biogasanlage in einer schematischen Ansicht von der Seite;
  • 3 eine Anordnung aus vier Vorratsbehältern einer erfindungsgemäßen Biogasanlage in einer schematischen Ansicht von oben;
  • 4 einen Querschnitt durch den unteren Bereich eines Vorratsbehälters mit einer Behälteröffnung und einer innerhalb des Behälters angeordneten, kegelförmigen Prallplatte.
  • 1 zeigt im oberen Bereich einen Behälter 10, der eine erste Menge frischen Substrats aufnehmen kann. Der Behälter 10 kann beispielsweise ein Erdbecken mit einem Fassungsvermögen von 25 m3 oder auch mehr, beispielsweise 100 m2 oder noch wesentlich mehr, sein. In dem Behälter 10 befindet sich eine erste Menge 12 frischen Substrats in einem annähernd homogen durchmischten Zustand, was durch die gleichmäßige Schraffur angedeutet ist. Dieser Zustand kann beispielsweise durch Umwälzen des Substrats mit einer nicht dargestellten Pumpe hergestellt werden.
  • Der Behälter 10 ist über ein Rohrleitungssystem 14 mit vier Vorratsbehältern 16, 18, 20, 22 verbunden. Jeder der Vorratsbehälter 1622 hat ein gegenüber dem Behälter 10 relativ kleines Fassungsvermögen. Gemeinsam können sie mindestens die erste Menge 12 des frischen Substrats aufnehmen. Die erste Menge 12 kann gegebenenfalls auch nur eine Teilmenge des insgesamt in dem Behälter 10 enthaltenen Substrats bilden.
  • Die Vorratsbehälter 1622 sind bevorzugt über einen Schraubdeckel gasdicht verschlossen.
  • Zu einem Zeitpunkt, zu dem die erste Menge 12 weitgehend homogen durchmischt ist, wird sie durch das Rohrleitungssystem 14 in die vier Vorratsbehälter 1622 geleitet. Durch dieses Aufteilen der ersten Menge 12 befindet sich in jedem der Vorratsbehälter 1622 unmittelbar nach dem Befüllen weitgehend homogen durchmischtes Substrat, dessen Zusammensetzung in allen Vorratsbehältern 1622 im Wesentlichen gleich ist. Anschließend wird in einem ersten Vorratsbehälter 16 für eine Durchmischung durch kontinuierlichen oder intervallweisen Betrieb des Rührwerks 24 gesorgt. Wie durch die gleichmäßige Schraffur in dem ersten Vorratsbehälter 16 angedeutet, wird dadurch ein Sedimentieren des Substrats in diesem Behälter vermieden. Gleichzeitig werden in den weiteren Vorratsbehältern 1822 keine Maßnahmen zur Durchmischung getroffen, so dass es zu einem Absetzen der schwereren Bestandteile des in den Vorratsbehältern 18 bis 22 enthaltenen Substrats im Bereich des Behälterbodens kommt, wie durch die unterschiedlich schraffierten Flächen in diesen Behältern dargestellt.
  • Ein weiteres Rohrleitungssystem 26 verbindet den Gärbehälter 36 mit jedem der Vorratsbehälter 1622. Dabei befindet sich in Leitungsabschnitten, die jeweils einen der Vorratsbehälter 1622 mit der in den Gärbehälter 36 führenden Rohrleitung verbinden, Absperrventile 28 bis 34. In der 1 ist lediglich das Absperrventil 28, das dem ersten Vorratsbehälter 16 zugeordnet ist, geöffnet. Aus dem Vorratsbehälter 16 erfolgt daher über eine nicht dargestellte Fördereinrichtung eine Entnahme des durchmischten, frischen Substrats und eine Zufuhr über das Rohrleitungssystem 26 in den Gärbehälter 36. In dem Gärbehälter 36 ist ein nicht dargestelltes Festbett angeordnet, an dem das Substrat vorbeigeführt wird. Die Zuleitung des Substrats erfolgt in einem unteren Bereich des Gärbehälters 36. In einem oberen Bereich des Gärbehälters 36 wird eine entsprechende Menge Substrats über eine Rohrleitung 38 entnommen. Diese kann teilweise wieder in den Gärbehälter 36 zurückgeführt werden.
  • Es ist lediglich ein einziges Rührwerk 24 vorhanden, das wahlweise in einen der Vorratsbehälter 16 bis 22 eingesetzt werden kann.
  • In der Ansicht der 2 erkennt man den im oberen Bereich zylindrischen und im unteren Bereich konischen Aufbau eines für das Verfahren geeigneten Vorratsbehälters 40. Der Behälter hat ein Fassungsvermögen von 2.700 Litern. Oben in der Mitte befindet sich ein Schraubdeckel 42, mit dem der Behälter 40 gasdicht verschlossen werden kann. Zur Befüllung des Behälters gibt es eine mit einem Außenflansch versehene Einlassbohrung 44, die an der Oberseite neben dem Deckel 42 angeordnet und in der Figur durch ein Kästchen angedeutet ist. Im oberen Bereich des zylindrischen Abschnitts des Vorratsbehälters 40 befindet sich eine weitere Behälteröffnung 46, die zu Messzwecken vorgesehen ist. Hierzu dient auch die nahe dem unteren Ende des konischen Abschnitts des Vorratsbehälters 40 seitlich angeordnete Öffnung 48. Eine weitere Auslassbohrung 50 befindet sich etwa in der Mitte des konischen Abschnitts des Vorratsbehälters 40 ebenfalls seitlich. Diese weist ebenfalls einen Außenflansch auf.
  • Schließlich weist der Vorratsbehälter 40 am unteren Ende des konischen Abschnitts eine weitere Öffnung 52 auf. Insbesondere wenn das Substrat in dem Vorratsbehälter 40 durch Umwälzen mit einer Pumpe durchmischt wird, kann durch die Öffnung 52 der von der Pumpe geförderte Substratstrahl wieder in den Vorratsbehälter 40 zurückgeführt werden.
  • Die 3 zeigt eine Anordnung von vier für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Vorratsbehältern 54. Jeder der Vorratsbehälter 54 ist mit einem eigenen Rührwerk 56 in der Behältermitte ausgerüstet. Die vier Vorratsbehälter 54 sind über eine Rohrleitung 58 miteinander verbunden.
  • In der 4 ist die Anordnung einer kegelförmigen Prallplatte 60 innerhalb eines Vorratsbehälters 62 gezeigt. Durch die am unteren Ende des Vorratsbehälters 62 angeordnete Öffnung 64, die einen Außenflansch 66 aufweist, wird zur Durchmischung des Inhalts des Vorratsbehälters 62 das Substrat mit Hilfe einer Pumpe in den Behälter 62 eingeleitet. Der Substratstrahl prallt dabei auf die kegelförmige Prallplatte 60. Der Öffnungswinkel des Kegels entspricht im Wesentlichen dem Öffnungswinkel eines konischen unteren Abschnitts des Vorratsbehälters 62. Dadurch wird der Substratstrahl im Wesentlichen entlang der Behälterwandungen geführt, so dass Ablagerungen wirksam verhindert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 03/035558 A2 [0011]

Claims (26)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage mit einem Gärbehälter (16), dem zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Vergärungsprozesses laufend frisches Substrat zugeführt werden muss, mit den folgenden Schritten: a) Verfügbarmachen einer ersten Menge (12) durchmischten, flüssigen Substrats, b) Aufteilen der ersten Menge (12) frischen Substrats auf mehrere Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22), c) Durchmischen des frischen Substrats in einem ersten der Vorratsbehälter (16), während in mindestens einem weiteren der Vorratsbehälter (18, 20, 22) keine Maßnahmen zur Durchmischung vorgenommen werden, d) Entnehmen des frischen Substrats aus dem ersten Vorratsbehälter (16), und e) Zuführen des entnommenen frischen Substrats in den Gärbehälter (36) der Biogasanlage.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in dem Gärbehälter (36) an einem Festbett, an dem die für den Vergärungsprozess verantwortlichen Mikroorganismen anhaften, vorbeigeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) durch Anlieferung des frischen Substrats an den Standort der Biogasanlage im durchmischten Zustand erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) durch Durchmischen des Substrats in einem Behälter (10) am Standort der Biogasanlage erfolgt, in dem die erste Menge (12) frischen Substrats enthalten ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) mit einem Gabelstapler transportiert werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) nicht in das Erdreich eingelassen sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) sogenannte Intermediate-Bulk-Container sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Gülle ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) durch Umwälzen des Substrats mit einer Pumpe ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit vom Füllstand in dem ersten der Vorratsbehälter (16) gesteuert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat beim Umwälzen von unten in den ersten der Vorratsbehälter (16) zurückgeführt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) ein in den Vorratsbehälter (16) zurückgeführter Strahl des Substrats gegen eine Prallplatte (60) gerichtet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) bis e) bei Unterschreiten eines vorgegebenen Füllstands in dem ersten Vorratsbehälter (16) entsprechend mit einem zweiten der Vorratsbehälter (18, 20, 22) wiederholt werden.
  14. Biogasanlage zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit • einem Gärbehälter (36), • mehreren Vorratsbehältern (16, 18, 20, 22) zur Aufnahme von Teilmengen eines durchmischten Substrats, • einer Durchmischungseinrichtung zum Durchmischen des Substrats in einem ersten der Vorratsbehälter, • einer Fördereinrichtung zur Entnahme des frischen Substrats aus dem ersten der Vorratsbehälter (16) und zur laufenden Zufuhr des entnommenen Substrats in den Gärbehälter (36).
  15. Biogasanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gärbehälter (36) ein Festbett angeordnet ist, an dem die für den Vergärungsprozess verantwortlichen Mikroorganismen anhaften.
  16. Biogasanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Standort der Biogasanlage ein Behälter (10) vorhanden ist, in dem eine erste Menge (13) frischen Substrats lagerbar ist, wobei eine Durchmischungseinrichtung vorhanden ist, mit der der Behälterinhalt durchmischbar ist.
  17. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) jeweils ein Volumen von 500 l bis 5000 l aufweisen.
  18. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) mit einem Gabelstapler transportierbar sind.
  19. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) nicht in das Erdreich eingelassen sind.
  20. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) sogenannte Intermediate-Bulk-Container sind.
  21. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Durchmischungseinrichtung für alle Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) vorgesehen ist, die wahlweise einem der Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) zuordenbar ist.
  22. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmischungseinrichtung eine Pumpe zum Umwälzen des Substrats ist.
  23. Biogasanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, mit der die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit vom Füllstand im ersten der Vorratsbehälter (16) steuerbar ist.
  24. Biogasanlage nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckseite der Pumpe mit einer Leitung verbunden ist, die von unten in den ersten der relativ kleinen Vorratsbehälter (16) mündet.
  25. Biogasanlage nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorratsbehälter (16, 18, 20, 22) eine Prallplatte (60) so angeordnet ist, dass das von der Pumpe umgewälzte Substrat auf die Prallplatte (60) auftrifft.
  26. Biogasanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (60) kegelförmig ist, wobei die Kegelspitze der Leitung zugewandt ist.
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