DE102012022178A1

DE102012022178A1 - Biogasanlage mit kombinierten Anaerobreaktor mit einem zweistufigen anaerob thermophil-mesophilen Verfahren sowie elektrodynamischer Prozesse und Elektroporation biogener Rohstoffe zur Erzeugung von Wasserstoff und Methangas und Recycling von Kohlendioxid

Info

Publication number: DE102012022178A1
Application number: DE201210022178
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Biogasanlage mit einem kombinierten Anaerobreaktor und einem zweistufigen Verfahren, wobei biogene Rohstoffe und Gärsubstrate in der ersten Stufe anaerob-thermophil und in der zweiten Stufe anaerob-mesophil behandelt werden. In dem Anaerobreaktor werden die Gase Wasserstoff und Methan fermentiert und Verbrauchern unabhängig zugeleitet, wobei die Bildung von Schwefelwassstoff unterbunden wurde. Die hohe Leistungsfähigkeit des Biogasreaktors wird durch Behandlung aufbereiteter biogener Rohstoffe und der Gärsubstrate mittels Elektroporation und elektrodynamischer Prozesse erzielt. Das Substrat der biogenen Rohstoffe und das Gärsubstrat des Verfahrens wird vor der Einspeisung in den ersten und zweiten Prozessraum des Anaerobreaktor gemischt. Für die Regelung der Temperatur im Prozessraum der thermophilen Stufe wird das biogene Substrat mittels Wärmerückgewinnung des behandelten Gärsubstrates der thermophilen Stufe aufgeheizt. Das Gärsubstrat wird den Prozessräumen durch Einpressung der gebildeten Biogase und Luft nach dem Schlaufenprinzip umgewälzt. In dem Prozessraum der ersten Stufe wird Wasserstoff gebildet, wobei im Prozessraum der zweiten Stufe Biogas mit Erdgasqualität produziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Biogasanlage zur Erzeugung von Wasserstoff und Kohlendioxid, wobei biogene Rohstoffe in einem zweistufigen, anaeroben Verfahren und elektrodynamischer Effekte sowie elektrischer Prozesse behandelt werden.
Stand der Technik
Der anaerobe Abbau organischer Substanzen erfolgt durch verschiedene Bakterien in vier Phasen, der Hydrolyse, der Acidogenese, der Acetogenese und der Methanogenese. In den einzelnen Phasen der Prozessstufen werden die molekularen organischen Substanzen abgebaut und in letzter Instanz zu CH₄, CO₂, und H₂S umgewandelt.
Zur Behandlung organischer Substrate wurden unterschiedliche Verfahren und Reaktoren entwickelt, jedoch sind keine Patente mit einer identischen Verfahrenstechnik dieser Erfindung bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Durch den Klimawandel und den Verbrauch fossiler Energieträger erfolgt eine Abnahme der Vorräte an Öl, Kohle und Erdgas, wobei der Bedarf an Wasserstoff für elektrische Antriebe der Automobile durch die Brennstoffzellen steigt.
Bei der Biogasanlage handelt es sich um eine Entwicklung, die erfindergemäß in der Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bis 18 gelöst wurde.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mittels Verwertung von biogenen Rohstoffen durch die Behandlung der Substrate mittels eines anaeroben Verfahren, elektrodynamischer Effekte und sowie elektrischer Prozesse.
Das anaerobe Verfahren und die Prozesse der Elektrodynamik und Elektroporation werden in einem kombinierten Anaerobreaktor durchgeführt, wobei das anaerobe Verfahren in dem Prozessraum der ersten Stufe thermophil und im Prozessraum der zweiten Stufe mesophil betrieben wird.
Der kombinierte Reaktor besteht aus zwei separaten Prozessräumen, welche mittels einer doppelten Zylinderwand zur Wärmedämmung der hohen und niedrigen Prozesstemperatur getrennt sind.
In den Gasdomen des Anaerobreaktors beträgt der maximale Gasdruck 1 bar (ü), jedoch werden bei geringer Belastung des Reaktors die Biogase abgeleitet und in Druckgasbehältern gespeichert.
Als biogene Rohstoffe sind für die Erzeugung von Wasserstoff in erster Linie die Zuckerrübe, die Futter- und Steckrübe sowie Kartoffeln relevant, insbesondere, da diese Substrate einen hohen Stärkegehalt aufweisen.
Für die fermentative Produktion von Wasserstoff können auch biogene Rohstoffe mit ähnlichen Eigenschaften der Rüben verwertet werden.
Bei einer Verwertung von Zucker- und Futterrüben werden diese gewaschen, grob zerkleinert, und durch ein Förderband in einen Aufgabetrichter gefüllt und mittels eines Zellenrades in den Maisch- und Speicherbehälter dosiert.
Die Herstellung eines optimalen Rübenpartikelgemisch erfolgt in dem Maischbehälter durch ein rotierendes Schneidwerkzeug, wobei den Energiepflanzen Wasser zudosiert wird.
Die biogenen Rohstoffe werden auf Partikelgrößen mit ca. 0,5 bis 1,5 mm verkleinert, sodass das Rübenpartikelgemisch eine Packungsdichte von etwa 500 bis 800 kg/m³ aufweist.
Eine hohe Wasserstoffausbeute kann in der ersten Stufe des Verfahrens mit Fermentationsprodukt Essigsäure gemäß folgender Gleichung erzielt werden. C₆H₁₂O₆ + 2H₂O → 2CH₃COOH + 2CO₂ + 4H₂
Im Prozessraum der ersten Stufe wird durch Hydrolyse und Versäuerung der biogenen Rohstoffe das gebildete Biogas zur Umwälzung des Gärsubstrates eingetragen, wobei durch optimale Einstellung des Gasdruckes in dem Gasdom mit einem Bereich von 300 mbar (ü) bis 1000 mbar (ü) sich in dem Gärsubstrat ein pH-Wert mit 5,5 bis 6,5 einstellt.
Für den Prozessraum der zweiten Stufe kann ein Gasdruck mit 1000 mbar (ü) im Gasdom eingestellt werden, da dieser Wert die Erzeugung von Methangas nicht signifikant beeinträchtigt.
Für die Einstellung eines pH-Wertes von 6 ist die Beziehung der Biokarbonatkonzentration und der CO₂-Partialdruck gemäß der Gleichung nach Henderson-Hasselbalch maßgebend.
Zur Erzeugung von Wasserstoff hat sich herausgestellt, dass ein thermophiler Prozess in dem Bereich von 60° bis 70°C angebracht ist, da Organismenarten der Gattung Thermoanaerobacter keratinophilis, thermohydrosulfuricus, hydrogenicum und die Clostridien ein maximales Wachstum aufweisen.
Der optimale pH-Wert für das Wachstum der vorgenannten Mikroorganismen liegt in einem Bereich von 6 bis 7.
Das aufbereitete Substrat oder Rübenmuss wird in einem geeigneten Wärmetauscher mit spiralförmig angeordneten Platten von etwa 10°C auf 40°C aufgeheizt, wobei für die Temperaturerhöhung eine Wärmerückgewinnung des Gärsubstrates der thermophilen Stufe mit 60°C genutzt wird.
Die Einstellung der thermophilen Temperatur von 60°C erfolgt durch ein Wärmetauscher mit einem glatten Durchlaufrohr, wobei als Heizmedium Warmwasser mit 90/70°C zur Verfügung steht
Durch das thermophile Verfahren kann der Prozessraum der ersten Stufe mit einer hohen Belastung bei hydraulischen Verweilzeiten von 12 Stunden bis 2 Tagen günstig ausgelegt werden,
Die im Prozessraum der ersten Stufe des anaerob-thermophilen Verfahrens gebildeten Säuren wie Essigsäure, Butter-, Propion-, Milch- und Capronsäure werden im Prozessraum der zweiten Stufe des anaerob-mesophilen Verfahrens in Methangas und Kohlendioxid umgewandelt.
Um eine hohe Leistungsfähigkeit des kombinierten Biogasreaktors zu erzielen, ist es erforderlich, dass für die Stoffübertragung und Stoffumwandlung das biogene Substrat oder das Gärsubstrat der vorhergehenden Stufe in einem Schlamminjektor oder einer Spiralkammer gemischt werden.
Für die Inokulation der mikrobiellen Stämme ist es relevant, dass vor Beschickung der ersten Stufe die biogenen Rohstoffe mit dem Gärsubstrat des thermophilen Verfahrens und für die zweite Stufe das Gärsubstrat des thermophilen Verfahrens mit dem Gärsubstrat des mesophilen Verfahrens mit einem optimalen Verhältnis gemischt werden.
Bei Substraten mit niedriger Viskosität und komplexer Zusammensetzung ist eine Immobilisierung der Mikroorganismen durch Adsorption auf makroporösen Trägermaterialen angebracht, um eine Ausschwemmung der speziell gebildeten Anaerobier zu minimieren.
Als Trägermaterialien kommen poröse Glaselemente, Lava oder Werkstoffe mit zwei Komponenten infrage, wobei diese in integrierten Taschen in einem ca. 30 mm dicken Kasten eingebettet werden.
Die kugelförmigen Glasbausteine haben einen Durchmesser von etwa 8–12 mm und weisen eine Porengröße von 10 μm bis über 100 μm auf.
Die plattenförmigen, rechteckigen Kästen sind in der Strömung der Schlaufe des Gärsubsubstrates in dem Prozessraum der ersten Stufe sternförmig angeordnet, sodass die angesiedelten Mikroorganismen optimal wachsen können und die Gefahr einer Verstopfung nicht besteht.
Darüber hinaus wird durch die Dosierung der Puffersubstanzen Calziumcarbonat, Kalium- oder Natriumhydrogenphosphat sowie Natronlauge eine Stabilisierung des pH-Wertes erreicht
Durch Dosierung der Puffersubstanzen wird die Wasserstoffausbeute hydrolysierender Bakterien erhöht und methanogene Mikroorganismen in dem Prozessraum der ersten Stufe gehemmt.
Die Wasserstoffausbeute biogener Substanzen kann nach der Einstellung der optimalen Parameter in dem Biogas mit etwa 180 Nm³/t oTS bis 220 Nm³/t oTS erzielt werden.
Das gebildete Biogas der thermophilen Stufe wird in einer Behandlungsanlage aufbereitet, wobei der Wasserstoff getrennt und Brennstoffzellen zugeführt wird, und ein restlicher Anteil von Kohlendioxid in die Atmosphäre für das Wachstum der Pflanzen abgeleitet.
In dem Prozessraum der zweiten Stufe erfolgt eine anaerob-mesophile Behandlung des gemischten Gärsubstrates der ersten Stufe bei einer Temperatur von 38°C.
Die Einstellung der mesophilen Temperatur von 38°C erfolgt durch ein Wärmetauscher mit einem glatten Durchlaufrohr, wobei als Heizmedium Warmwasser mit 90/70°C zur Verfügung steht.
Sollten durch außergewöhnlich hohe Außentemperaturen oder einer Betriebsstörung die biogenen Rohstoffe des Substrates auf eine Temperatur von über 20°C ansteigen, wird für die Regelung der Temperatur im Prozessraum der zweiten Stufe auf einen besonderen Wärmetauscher mit Kühlung umgeschaltet, wobei dieser mit kalten Betriebswasser betrieben wird.
In dem Verfahren der methanogenen Phase werden die Stoffwechselprodukte der acetogenen Phase, die Ausgangsstoffe des Prozessraumes der ersten Stufe bei hydraulischen Verweilzeiten zwischen 8 und 15 Tagen in Biogas mit einer hohen Konzentration an Methan und Kohlendioxid umgewandelt.
Dass Gärsubstrat wird in dem Prozessraum der ersten und zweiten Stufe durch die Einpressung von Biogas und Luft mittels angeordneter Mammutpumpen umgewälzt, wobei das Gas durch Düsen mit einer Lochweite von 1 bis 3 mm über den Kegelstumpf der Begasungsvorrichtung innerhalb einer Mammutpumpe in das Gärsubstrat eingetragen wird.
Das in den ersten und zweiten Prozessraum eingepresste Biogas wird in einer Gaskammer mit Luft mittels Wirbelzellen gemischt und das angereicherte Gas über den perforierten Kegelstumpf in die Mammutpumpe eingetragen.
Da das Gärsubstrates für das Verfahren in den beiden Prozessräumen mit einer hohen Zahl umgewälzt werden muss, sind die Mammutpumpen am Kopfende mit konzentrischer Erweiterung ausgeführt, um im Bereich des Flüssigkeitsspiegels die Geschwindigkeit des Gärsubstrates herabzusetzen, sodass bei unausgeglichenen Nährstoffgehalten einer Schaumbildung entgegen gewirkt wird.
In der Zweiphasenströmung der Substratumwälzung werden durch die erzeugten Phasengrenzflächen und der Charakteristik der Verweilzeit, die Prozesse für den Stoffübergang und der Stoffumwandlung durch die Geometrie der Prozessräume des Reaktors entscheidend beeinflusst.
Ein besonderes Merkmal ist die elektrische Leitfähigkeit des Gärsubstrates oder belastetes Abwasser, dass je nach Art der Suspension in einem Bereich von 1000 mS/m bis 5000 mS/m liegt.
Bei Anwendung des Hall-Effektes kann durch das strömende und leitfähige Substrat eine elektrische Spannung induziert werden, wobei diese durch eine gruppierte Anordnung von bipolaren Elektroden und ausgerichteten Dauermagneten an den Elektroden abgegriffen wird.
Die Hallspannung wird nach dem magnetohydrodynamischen Prinzip eines MHD-Generators gemäß der aufgestellten Gleichung erzeugt: U_H = B·d·v(Volt)
Für die Höhe der Hallspannung ist der parallele Abstand d zwischen den bipolaren Elektroden und die Strömungsgeschwindigkeit v des Gärsubstrates maßgebend.
Zwischen den parallelen Elektroden, die in Keilform in dem strömenden Gärsubstrates angeordnet sind, fließt Strom gemäß der Faradayschen Gesetze, der bei mehrfacher Gruppierung der Elektroden und der Dauermagnete das Wasser im Gärsubstrat zersetzt und dadurch Wasserstoff und Sauerstoff an den patinierten Graphitrohren in dem Prozessraum freigesetzt wird.
Ein besonderes Merkmal ist die Anordnung der Dauermagnete nach dem Halbach-Array, insbesondere, da das magnetische Feld an dem Nord- und Südpol etwa doppelt so hoch liegt, wobei keine zusätzliche Energie aufgewandt werden muss.
Bei ausreichender Höhe der Zersetzungsspannung wird das Wasser des Gärsubstrates durch Elektrolyse nach folgender Reaktionsgleichung zerlegt: 4H₃O⁺ + 4OH^– → 2H₂ + O₂ + 6H₂O
Die Einstellung der erforderlichen Zersetzungsspannung erfolgt in Abhängigkeit der Leitfähigkeit und der Konsistenz des Gärsubstrates, wobei die induzierten Hallspannungen der einzelnen Module einer Mammutpumpe in Reihe geschaltet werden.
Für den Leistungseintrag zur Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff wird die Hallspannung der in Reihe geschalteten Module einer Mammutpumpe mit der resultierenden Spannung der im mesophilen Prozessraum angeordneten Mammutpumpen gemäß Bestückung parallel oder in Reihe geschaltet.
Es hat sich erwiesen, dass zum Aufschließen und Pasteurisieren der Inhaltsstoffe biogener Rohstoffe, sowie Erhöhung der Stoffwechselproduktion von anaeroben Mikroorganismen die Behandlung des Substrates mittels einer Elekroporation durchgeführt werden kann.
Das Verfahren der Elektroporation erfolgt durch einen Impulsgenerator mit Gleichstrombetrieb, wobei die Impulse mit wechselnder Polarität des Plus- und Minuspol in das Substrat eingetragen werden.
Die Elektroporation der biogenen Rohstoffe erfolgt in einem Rohrreaktor mit integrierten Elektroden in einem geschlossenen Apparat.
Der Reaktor besteht aus einem elektrisch leitenden zylindrischen Reaktorrohr mit elektrisch leitenden inneren Elektroden, insbesondere, mit einem koaxialen Kernrohr oder parallel angeordneten Platten.
Die biogenen Rohstoffe des Rübenpartikelgemisch werden bei einer Temperatur von 10° bis 30°C mit elektrischen Impulsen bei Feldstärken von 10 Volt/cm bis 10 kV/cm vorzugsweise 50 Volt/cm bis 300 Volt/cm behandelt.
Die Dauer der Impulse liegen zwischen 1 ms bis 1000 ms vorzugsweise 1 ms bis 100 ms, wobei die hohe Spannung ein Marx-Generator mit einem leistungsfähigen Verstärker erzeugt.
Für die optimale Einstellung der Spannung, der Pulsdauer und Pulsperiode der Elektroporation sind nach dem Durchlauf des Verfahren, die Parameter der Gase H₂, CH₄ und CO₂ sowie die pH-Werte in den Prozessräumen maßgebend.
Im Prozessraum der zweiten Stufe des Verfahrens erfolgt die Elektroporation des Gärsubstrates durch Gleichstrom mittels Rechtecksignalen mit einer Feldstärke von 10 Volt/cm bis 1000 Volt/cm, einer Dauer der Impulse von 1 ms bis 100 ms, einer Periode von 10 ms bis 1000 ms, einem Tastgrad mit 10% bis 80% als optimale Werte für die Behandlung der Mikroorganismen und Substanzen.
Die elektrische Spannung wird durch einen Impulsgenerator mit Gleichstrombetrieb sowie einem Leistungsverstärker erzeugt und mittels zylindrischer Elektroden, welche im unteren Bereich des Begasungskopf angeordnet sind, unmittelbar auf die Mikroorganismen und den Substanzen des strömenden Gärsubstrates übertragen.
Ein variabler Tastgrad wird in Abhängigkeit der sich in Verfahren einstellenden Leitfähigkeit des Gärsubstrates programmiert, wobei für das Programm die Erkenntnisse aus den Durchläufen des Verfahren gemäß den Messprotokollen maßgebend sind.
Bei optimaler Einstellung der elektrischen Parameter wird durch eine Senkung des Redoxpotentials die maximale Nutzbarkeit der freien Energie im Gärsubstrat wesentlich verbessert und die Tendenz von molekularen Verbindungen zur Abgabe von Elektronen erhöht.
Die gruppierten Dauermagnete sollten ein Energieprodukt (B × H) von 200 kJ/m³ und eine Feldstärke von mindestens 1200 mTesla sowie eine Koerzitivfeldstärke (H_c) von ca. 800 kA/m aufweisen.
Unter den aufgezeigten Aspekten stellen sich in dem Milieu des Substrates optimale Bedingungen für eine hohe Leistungsfähigkeit der Mikroorganismen ein, sodass ein maximaler Abbaugrad der Stoffe erreicht wird.
In biochemischen Reaktionen ist Sauerstoff der wichtigste Elektronenakzeptor, insbesondere, da durch die paramagnetische Eigenschaft des Gases die Prozesse verstärkt ablaufen. Für die kinetische Reaktion einer Elektronenaufnahme ist die Strömung des Gärsubstrates im Bereich magnetischer Felder sowie die Anordnung der gruppierten Magnete ein wirkungsvoller Effekt.
Obwohl Sauerstoff die Methanbakterien schädigt, wird bei einem dosierten Eintrag von molekularem Sauerstoff oder Luft das Wachstum der obligaten Desulfurikanten in dem Gärsubstrat gehemmt und die Produktion von Schwefelwasserstoff (H₂S) unterbunden.
Für die Hemmung der Schwefelbakterien ist es relevant, dass durch den Eintrag des Gases O₂ sich eine Sauerstoffkonzentration von maximal 0,1 mg/l in dem Gärsubstrat eingestellt.
Durch unmittelbare Elektronenaufnahme ist der Eintrag von Sauerstoff oder Luft mit geringerer Menge erforderlich, d. h., dass die Stoffwechselleistungen der methanogenen Mikroorganismen dadurch nicht gemindert werden.
Durch die elektrodynamischen Prozesse wird die Bildung von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) oder das Superoxid (O₂ ^–) in dem Prozessraum der zweiten Stufe blockiert und Zellbausteine der Bakterien nicht zerstört.
Die erhöhte Produktion von Methangas durch Wasserstoff und Kohlendioxid erfolgt in der zweiten Stufe des anaeroben Verfahrens gemäß folgender Gleichung: 4H₂ + CO₂ → CH₄ +2H₂O – 135,4 kJ/mol
Zur Erzeugung von Methan mittels Wasserstoff als universelles Substrat und Kohlenstoff als Quelle sowie Elektronenakzeptor des gebildeten Kohlendioxid ist ein energetischer Vorteil.
Die im Prozessraum der zweiten Stufe des Reaktors produzierten Gase Methan, Wasserstoff sowie Kohlendioxid werden fast vollständig in Methangas umgewandelt.
Der energetische Vorteil zur Produktion von Methangas basiert auf der elektrolytischen Erzeugung von Wasserstoff in dem Prozessraum der zweiten Stufe des anaeroben Verfahrens.
Nach der Einstellung der aufgezeigten Milieubedingungen kann in dem mesophilen Prozessraum des Anaerobreaktors eine Gasausbeute der Stoffwechselprodukte mit 650 Nm³/t oTS bis 950 Nm³/t oTS erwartet werden, wobei der Methangehalt 82% bis 96% und der Kohlendioxidgehalt 4% bis 18% des Biogases beträgt.
Ein restlicher Anteil von Kohlendioxid wird in einer Gasaufbereitungsanlage abgetrennt und dem Kreislauf für das Wachstum der Pflanzen in die Atmosphäre abgeleitet.
Bei einem Methangehalt von 96% hat das Biogas Erdgasqualität und kann in das öffentliche Netz eingespeist werden.
Die Niveauregelung erfolgt in dem kombinierten Reaktor mittels Sensoren, welche jeweils in dem Prozessraum der ersten und zweiten Stufe angeordnet sind.
Das Substratniveau N1 und N2 in dem ersten Prozessraum wird durch die Regelung der Zufuhr oder Drosselung der biogenen Substrate mittels der angeordneten Regelventile am Spiralwärmetauscher eingestellt.
Die Regelung des Substratniveau N3 erfolgt für den zweiten Prozessraum mittels des angeordneten Regelventil 63 für den Ablauf des behandelten Gärsubstrates am Reaktor.
In der 1 ist das Schaltschema der Biogasanlage mit vertikalen Schnitt durch den kombinierten, zweistufigen Biogasreaktor, den Mammutpumpen, den Wärmetauscher für die Rückgewinnung von Prozesswärme die Wärmetauscher für die Temperatur der Prozessräume der ersten Stufe und zweiten Stufe, die Aufbereitungsanlage für biogene Rohstoffe, der Rohrreaktor für die Elektroporation des Substrates der biogenen Rohstoffe sowie die Injektoren für die Mischung des Substrates und der Gärsubstrate sowie der Behälter für die Aufnahme der abgebauten Stoffe dargestellt.
In der 2 wurde die kreisförmige Ausführung des kombinierten Reaktors, die Prozessräume der ersten und zweiten Stufe mit angeordneten Mammutpumpen in einem horizontalen Schnitt dargestellt.
In der 3 wurde die kreisförmige Ausführung des kombinierten Reaktors, die Prozessräume der ersten und zweiten Stufe, insbesondere, die im ersten Prozessraum sternförmig angeordneten Kästen für die Einbettung der kugelförmigen Glasbausteine in einem horizontalen Schnitt dargestellt.
In der 4 ist eine Begasungsvorrichtung mit einem Ausschnitt des Kegelstumpf, der Düse mit Rohr für die Einspeisung des Substrates und die Gaskammer zur Mischung der Biogase ersichtlich.
In der 5 ist eine Begasungsvorrichtung mit einem vertikalen Schnitt durch die Kegelstümpfe, den Modulen mit der gruppierten Anordnung und Ausrichtung der Magnete und Elektroden, der Rohrelektrode innerhalb der Mammutpumpe für die Elektrolyse, den zylindrischen Elektroden für die Elektroporation des Gärsubstrates sowie die Gaskammer zur Mischung der Biogase ersichtlich.
In der 6 sind die kreisförmig angeordneten Dauermagnete mit den bipolaren Elektroden für die Erzeugung der Hallspannung in einem horizontalen Schnitt durch den unteren Sattelaufsatz der Mammutpumpe mit dem oberen Begasungskopf ersichtlich.
Gemäß der 1 werden die zerkleinerten Rüben über den Aufgabetrichter 46 mit Zellenrad in den Maischbehälter 47 gefördert und unter Zufuhr von Wasser zu einem Substrat aufbereitet.
Die Herstellung des biogenen Substrates erfolgt durch ein rotierendes Werkzeug das mit Messern bestückt ist, wobei den organischen Stoffen Wasser über das Magnetventil 48 zudosiert wird, um die erforderlichen Partikelgrößen und die Packungsdichte der Energiepflanzen zu erhalten. Das aufbereitete Substrat wird mittels der Pumpe 79, der Rohrleitung 80 und Regelventil 81 über den Spiralwärmetauscher 53, der Rohrleitung 54 in den Mischinjektor 84 gepumt. Das in den Mischinjektor 84 gepumpte biogene Substrat wird mit Gärsubstrat des Prozessraumes 66 gemischt, mittels Wärmetauscher 55 auf die erforderliche thermophile Temperatur eingestellt, durch die Rohrleitung 89, dem Innenrohr der Gaskammer 74, Düse 70 mit Rohr 71 in den Prozessraum 66 der thermophilen Stufe eingespeist. Das Gärsubstrat des Prozessraumes 66 der thermophilen Stufe wird über den Ablauftrichter 102, den Rohrleitungen 99 und 101 angesaugt und mittels der Pumpe 85 den Mischinjektor 84 gepumpt. Die Beschickung des Prozessraumes 9 erfolgt mit gemischten Gärsubstrat der mesophilen Stufe über über Ablauftrichter 98, den Rohrleitungen 96 und 97, mittels der Pumpe 87, dem Mischinjektor 86, durch den Wärmetauscher 57, den Rohrleitungen 58 und 90, der Rohrleitung 91 und den Düsen 92. Für die Wärmerückgewinnung wird Gärsubstrat der thermophilen Stufe über den Ablauftrichter 102, den Rohrleitungen 100 und 101, mittels der Pumpe 83 durch den Spiralwärmetauscher 53 und der Rohrleitung 54 in den Mischinjektor 84 gepumpt. Zur schlaufenförmigen Umwälzung des Gärsubstrates in dem Prozessraum 66 wird Biogas aus dem Gasraum 1 mittels des Verdichters 14 angesaugt und durch Rohrleitung 6 in die Gaskammer 74 mit Kegelstumpf 77 gedrückt sowie über den perforierten Kegelteller 72 in das Gärsubstrat direkt in die Mammutpumpe 65 gepresst. Die Einstellung der Temperatur für den Prozessraum 66 erfolgt durch ein externes Wärmeaggregat mittels des Wärmetauscher 55. Für die Unterbindung der Bildung von Schwefelwasserstoff saugt der Verdichter 94 Luft an und drückt das Gas über die Rohrleitung 95 in die Gaskammer 74, wobei die Dosierung der Luftmenge durch das Regelventil 93 erfolgt. Zur schlaufenförmigen Umwälzung des Gärsubstrates in dem Prozessraum 9 wird Biogas aus dem Gasraum 4 mittels des Verdichters 13 angesaugt und durch die Rohrleitung 7 in die Gaskammer 41 mit Kegelstumpf 40 gedrückt sowie über den perforierten Kegelteller 20 in das Gärsubstrat direkt in die Mammutpumpe 11 gepresst. Die Einstellung der Temperatur für den Prozessraum 9 erfolgt durch ein externes Wärmeaggregat mittels des Wärmetauscher 57. Bei außergewöhnlich hohen Außentemperaturen kann für die Regelung der mesophilen Temperatur in dem Prozessraum 9 mittels der Regelventile 60 und 61 auf den Wärmetauscher 59 zur Kühlung umgeschaltet werden.
Für die Unterbindung der Bildung von Schwefelwasserstoff saugt der Verdichter 104 Luft an und drückt das Gas über die Rohrleitung 105 in die Gaskammer 41, wobei die Dosierung der Luftmenge durch das Regelventil 103 erfolgt. Zur Einhaltung des pH-Wertes in dem Prozessraum 66 der ersten Stufe wird Caziumcarbonat oder gleichwertige Pufferstoffe in der Dosieranlage 51 gemischt und mittels Förderpumpe 49 durch die Rohrleitung 50 in den Kreislauf des Gärsubstrates eingespeist. Im Prozessraum 66 ist die Mammutpumpe 65 am oberen Ende mit konzentrischer Erweiterung 64 und am unteren Ende mit der konzentrischen Reduzierung 78 ausgeführt. Die Einstellung der Temperatur im Prozessraum 66 erfolgt durch Umwälzung des Gärsubstrates mit gemischten Gärsubstrat der thermophilen Stufe über Ablauftrichter 102, den Rohrleitungen 99 und 101, der Pumpe 85, den Mischinjektor 84, den Wärmetauscher 55, der Rohrleitung 89, dem Innenrohr der Gaskammer 74 sowie der Düse 70 mit dem Rohr 71. Im Prozessraum 9 sind die Mammutpumpen 11 am oberen Ende mit konzentrischer Erweiterung 10, am unteren Ende mit einem Sattelaufsatz bestückt, um die Komponenten der Dauermagnete 23, 24 und 25, die bipolaren Elektroden 38 und 42, das zylindrische Rohr 26, die zylindrische Elektrode 27 mit dem Doppelkonus 29 anzuordnen. Unterhalb der Mammutpumpen 11 befinden sich die Begasungsköpfe mit der Gaskammer 41, dem Kegelstumpf 40, den Dauermagneten 31, 32 und 33, den Elektroden 38 und 42, das zylindrische Rohr 34, die zylindrische Elektrode 35 und der Ringspalt 36. Der erforderliche Gasdruck im dem Gasdom 1 der ersten Stufe wird mittels des Regelventil 2 und 112 eingestellt, wobei das Regelventil 112 den fermentierten Wasserstoff bei einem Druckanstieg auf über 1000 mbar (ü) in eine Gasspeicherstation ableitet. Der Gasdruck in dem Gasdom 4 der zweiten Stufe wird mittels Regelventil 5 und 113 eingestellt, wobei das Regelventil 113 das produzierte Biogas bei einem Druckanstieg auf über 1000 mbar (ü) in eine Gasspeicherstation ableitet. Die Regelung des oberen Substratniveau N2 im Prozessraum 66 erfolgt durch das Regelventil 81, wobei das untere Substratniveau N3 durch Drosselung der Zufuhr des Gärsubstrates mittels des Regelventil 52 eingestellt wird. Das abgebaute Gärsubstrat wird durch die Schürze 62 über die Rohrleitung 69 in den Behälter 109 abgeleitet und das Substratniveau N3 mittels des Regelventil 63 eingestellt. Der unter Druck stehende Anaerobreaktor ist durch die äußere Zylinderwand 8, dem Domdeckel 3, dem kreisförmigen Boden 108 mit dem integrierten Prozessraum 66 ein geschlossenes System.
Gemäß der 2 ist die kreisförmige Ausführung der Prozessräume 9 und 66, mit Trennung der beiden Prozessräume durch die doppelte Zylinderwand 68 in einem horizontalen Schnitt dargestellt.
Die beabstandeten Zylinderwände 68 sind zur Wärmedämmung der hohen und niedrigen Temperatur zwischen den Prozessräumen 66 und 9 angeordnet und mit Luft gefüllt. In dem Prozessraum 9 wurden im mittleren Bereich des Ringraumes 8 Mammutpumpen und in dem Prozessraum 66 in der Mitte des Kernraumes die Mammutpumpe 65 angeordnet. Die zylindrischen Mammutpumpen 11 sind am Kopfende mit einer konzentrischen Erweiterung 10 bestückt, um eine Schaumbildung im Gasraum 4 zu verhindern. Am unteren Ende der Mammutpumpen 11 sind diese mit dem konzentrischen Reduzierstück 21 und einem Sattelaufsatz ausgeführt. Im Prozessraum 9 der mesophilen Stufe sind im Bodenbereich des Ringraumes die Rohrleitungen 106 und 107 für die Zufuhr der Biogase angeordnet, welche mit jeder Gaskammer 41 verbunden sind. Im Prozessraum 9 sind im Bodenbereich des Ringraumes, die Rohrleitung 91 und 97, die Düsen 92 und die Ablauftrichter 98 zur Verteilung und den Abfluß des Gärsubstrates angeordnet.
Gemäß der 3 ist die Ausführung der Prozessräume 9 und 66 und angeordneten Komponenten mit der 2 identisch, jedoch sind in dem Prozessraum 66 der thermophilen Stufe, die flachen Kästen 111 mit porösen Glasbausteinen in den Taschen der Vorrichtung sternförmig angeordnet. Die Kästen 111 wurden offen angeordnet, um spezielle Anaerobier immobilisieren zu können.
Gemäß der 4 ist eine Vorrichtung aufgezeigt, die sich aus dem perforierten Kegelstumpf 72, dem Kegelstumpf 77, der Gaskammer 74, der Düse 70 und dem Rohr 71 zusammensetzt. Der gebildete Wasserstoff und Kohlendioxid wird über den Rohrstutzen 73 und die Luft über den Rohrstutzen 76 in die Gaskammer 74 gepresst und die Gase gemischt, wobei das Gas durch den perforierten Kegelstumpf 72 zur Umwälzung des Gärsubstrates eingetragen wird. Für die erforderliche Umwälzung des Gärsubstrates im Prozessraum 66 ist die eingepresste Menge des gemischten Gases maßgebend.
Gemäß der 5 ist in einem vertikalen Schnitt eine Vorrichtung aufgezeigt, die sich aus dem perforierten Kegelstumpf 20, dem Kegelstumpf 40, der Gaskammer 41, der Verschlusskappe 15, dem Isolierring 16, der platinierten Rohrelektrode 17, dem Stützrohr 18, dem Isolierring 19, den Isolierscheiben 30, den Dauermagneten 31, 32 und 33, den bipolaren Elektroden 38 und 42, dem zylindrischen Rohr 34 sowie der zylindrischen Elektrode 35 zusammensetzt. Das gebildete Methangas und Kohlendioxid wird durch den Rohrstutzen 43 und Luft über den Rohrstutzen 45 in die Gaskammer 41 gepresst und die Gase gemischt, wobei das Gas durch den perforierten Kegelstumpf 20 zur Umwälzung des Gärsubstrates eingetragen wird Für die erforderliche Umwälzung des Gärsubstrates im Prozessraum 9 ist die eingepresste Menge des gemischten Gases maßgebend.
Im dem äußeren Bereich der Vorrichtung sind in einem Sattelaufsatz der Mammutpumpe 11 die Dauermagnete 23, 24 und 25, die Isolierscheiben 22, das zylindrische Rohr 26, mit zylindrischer Elektrode 27 und dem Doppelkonus 29 angeordnet. Zur Erzeugung der Hallspannung strömt das leitende Gärsubstrat durch die gruppierte Anordnung der ausgerichteten Dauermagnete und bipolaren Elektroden, wobei die Strömung des Gärsubstrates in einem Winkel von 90° zu den magnetischen Feldlinien zwischen dem Nord- und Südpol steht. Für die induzierte Hallspannung eines Moduls ist die Breite 28 zwischen den Dauermagneten 23 und 31 maßgebend. Die induzierten Hallspannungen werden bei zweireihiger Anordnung der Module in dem Kopf der Begasungsvorrichtung und unteren Sattelaufsatz in Reihe geschaltet, wobei zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff der optimale Leistungseintrag mittels Reihen- und Parallelschaltung der resultierenden Spannungen in den angeordneten Modulen in dem Prozessraum 9 erfolgt. Der elektrolytische Leistungseintrag wird mittels der plattierten Rohrelektrode 17 und der elektrisch leitenden Mammutpumpe 11 in das Gärsubstrat eingetragen. Zur Behandlung der biogenen Substanzen und der Mikroorganismen mittels einer Elektroporation strömt das Gärsubstrat in dem Sattelaufsatz der Mammutpumpe 11 durch den Rindspalt 36 der beabstandeten Elektroden 27 und 35.
Gemäß der 6 ist in einem horizontalen Schnitt durch den Begasungskopf und Sattelaufsatz die kreisförmige Anordnung der Dauermagnete 23 und 31, die bipolaren Elektroden 38, die Breite 28, das Stützrohr 18, der Rohrzylinder 26, der Rohrzylinder 34, der Isolierblock 37 mit Isolierkeil 39 die Ausführung der Vorrichtung mit Anordnung der Komponenten dargestellt. Das umgewälzte Gärsubstrat des Prozessraumes 9 strömt im Aufstrom durch die freien Öffnungen zwischen den Modulen der angeordneten Dauermagneten 23 und 31 und bipolaren Elektroden 38. In jedem Modul wird bei dem Durchfluß des leitenden Gärsubstrates eine Spannung nach dem Halleffekt erzeugt, wobei die Spannung von der Breite 28 und parallel ausgerichteten, bipolaren Elektroden 38 abhängig ist. Eine besondere Verkabelung für die Reihenschaltung der induzierten Spannungen der Module ist nicht erforderlich, da die Elektroden 38 eine Bipolarität aufweisen. Für die elektrische Versorgung der Elektroporation mittels der Elektroden 26 und 34 sowie den Anschluss der in einer Ebene angeordneten Module, für die resultierenden Spannungen, erfolgt mittels des Stützrohr 18 und dem Kabelstutzen 44.
Zusammenfassung
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Biogasanlage mit einem kombinierten Anaerobreaktor und einem zweistufigen Verfahren, wobei biogene Rohstoffe und Gärsubstrate in der ersten Stufe anaerob-thermophil und in der zweiten Stufe anaerob-mesophil behandelt werden. In dem Anaerobreaktor werden die Gase Wasserstoff und Methan fermentiert und Verbrauchern unabhängig zugeleitet, wobei die Bildung von Schwefelwassstoff unterbunden wurde. Die hohe Leistungsfähigkeit des Biogasreaktors wird durch Behandlung aufbereiteter biogener Rohstoffe und der Gärsubstrate mittels Elektroporation und elektrodynamischer Prozesse erzielt. Das Substrat der biogenen Rohstoffe und das Gärsubstrat des Verfahrens wird vor der Einspeisung in den ersten und zweiten Prozessraum des Anaerobreaktor gemischt. Für die Regelung der Temperatur im Prozessraum der thermophilen Stufe wird das biogene Substrat mittels Wärmerückgewinnung des behandelten Gärsubstrates der thermophilen Stufe aufgeheizt. Das Gärsubstrat wird den Prozessräumen durch Einpressung der gebildeten Biogase und Luft nach dem Schlaufenprinzip umgewälzt. In dem Prozessraum der ersten Stufe wird Wasserstoff gebildet, wobei im Prozessraum der zweiten Stufe Biogas mit Erdgasqualität produziert wird.
Bezugszeichenliste
Fig. 1, Fig. 2. Fig. 3. Fig. 4. Fig. 5. und Fig. 6

1: Gasdom thermophiler Prozessraum
2: Membranregelventil Wasserstoff
3: Domdeckel Anaerobreaktor
4: Gasdom mesophiler Prozessraum
5: Membranregelventil Biogas
6: Rohrleitung Wasserstoff
7: Rohrleitung Biogas
8: Äußerer Zylinder Anaerobreaktor
9: Prozessraum mesophile Stufe
10: Erweiterung Mammutpumpe mesophile Stufe
11: Mammutpumpe mesophile Stufe
12: Strömungsschlaufe Gärsubstrat mesophile Stufe
13: Gasverdichter Umwälzung Substrat mesophile Stufe
14: Gasverdichter Umwälzung Substrat thermophile Stufe
15: Verschlusskappe Rohr Elektrolyse
16: Isolierring Rohr Elektrolyse
17: Rohrelektrode Elektrolyse
18: Stützrohr Rohrelektrode Elektrolyse
19: Isolierung Kegelstumpf Begasungskopf
20: Perforierter Kegelteller Begasung mesophile Stufe
21: Reduzierung Mammutpumpe mesophile Stufe
22: Isolierscheibe Sattelaufsatz Mammutpumpe
23: Oberer Dauermagnet Mammutpumpe
24: Mittlerer Dauermagnet Mammutpumpe
25: Unterer Dauermagnet Mammutpumpe
26: Zylinderrohr Sattelaufsatz Mammuutpumpe
27: Zylindrische Rohrelektrode Sattelaufsatz
28: Breite zwischen bipolaren Elektroden
29: Doppelkonus Einlauf Mammutpumpe
30: Isolierscheibe Kegelstumpf Begasungskopf
31: Oberer Dauermagnet Begasungskopf
32: Mittlerer Dauermagnet Begasungskopf
32: Unterer Dauermagnet Begasungskopf
34: Zylindrisches Rohr Begasungskopf
35: Zylindrische Rohrelektrode
36: Ringspalt Elektroporation
37: Isolierblock bipolare Elektrode
38: Obere bipolare Elektrode
39: Isolierkeil bipolare Elektrode
40: Kegelstumpf Begasungskopf
41: Gaskammer mesophile Stufe
42: Untere bipolare Elektrode
43: Rohrstutzen Luft mesopphile Stufe
44: Kabelstutzen elektrische Energie
45: Rohrstutzen Biogas mesophile Stufe
46: Aufgabetrichter mit Zellenrad
47: Maischbehälter mit Scheidwerkzeug
48: Magnetventil Dosierung Wasser
49: Dosierpumpe Calciumcarbonate
50: Rohrleitung Dosierung Calciumcarbonate
51: Behälter chemische Puffersubstanzen
52: Motorregelventil Niveau N3 thermophiler Prozessraum
53: Spiralwärmetauscher Substrate
54: Rohleitung biogene Substrate
55: Wärmetauscher thermophiler Prozessraum
56: Rohrleitung Mischinjektor mesophile Stufe
57: Wärmetauscher mesophiler Prozesraum
58: Rohrleitung mesophiler Prozessraum
59: Wärmetauscher Kühlung Gärsubstrat mesophile Stufe
60: Motorregelventil Kühlung Gärsubstrat mesophile Stufe
61: Regelventil Umschaltung Kühlung Gärsubstrat mesophile Stufe
62: Schürze Ablauf Gärsubstrat mesophiler Prozessraum
63: Motorregelventil Niveau N1 mesophiler Prozessraum
64: Erweiterung Mammutpumpe thermophile Stufe
65: Mammutpumpe thermophile Stufe
66: Prozessraum thermophile Stufe
67: Strömungsschlaufe Gärsubstrat thermophile Stufe
68: Doppelte Zylinderwand der Prozessräume
69: Rohleitung Ablauf Gärsubstrat mesophiler Prozessraum
70: Düse Eintrag Substrat thermophiler Prozessraum
71: Roh Eintrag Substrat thermophiler Prozessraum
72: Perforierter Kegelstumpf thermophiler Prozessraum
73: Rohrstutzen Wasserstoff und Kohlendioxid
74: Gaskammer Wasserstoff, Kohlendioxid und Luft
75: Rohrstutzen Eintrag Substrat thermophiler Prozessraum
76: Rohrstutzen Eintrag Luft
77: Kegelstumpf Begasungskopf
78: Reduzierung Mammutpumpe
79: Förderpumpe Substrat Maischbehälter
80: Rohleitung Substrat Maischbehälter
81: Motorregelventil Niveau N2 thermophiler Prozessraum
82: Rohrreaktor Elelektroporation
83: Förderpumpe thermophiles Gärsubstrat Spiralwärmetauscher
84: Mischinjektor thermophile Stufe
85: Umwälzpumpe Gärsubstrat thermophiler Prozessraum
86: Mischinjektor mesophile Stufe
87: Umwälzpumpe mesophiler Prozessraum
88: Rohleitung Kühlung Gärsubstrat mesophile Stufe
89: Rohleitung Gärsubstrat thermophile Stufe
90: Rohrleitung Gärsubstrat mesophile Stufe
91: Rohrring Verteilung Gärsubstrat mesophile Stufe
92: Düse Eintrag Gärsubstrat mesophile Stufe
93: Motorregelventil Dosierung Luft thermophile Stufe
94: Verdichter Luft thermophile Stufe
95: Rohrleitung Eintrag Luft Gaskammer
96: Rohrleitung Gärsubstrat mesophile Stufe
97: Rohrring Ablauf Gärsubstrat mesophile Stufe
98: Ablauftrichter Gärsubstrat mesophile Stufe
99: Rohrleitung Umwälzung Gärsubstrat thermophile Stufe
100: Rohleitung Ablauf Gärsubstrat thermophile Stufe
101: Rohrleitung Ablauf Gärsubstrat thermophiler Prozessraum
102: Ablauftrichter Gärsubstrat thermophiler Prozessraum
103: Motorregelventil Dosierung Luft mesophile Stufe
104: Verdichter Luft mesophile Stufe
105: Rohrleitung Eintrag Luft Gaskammer
106: Rohrring Luft Gaskammer mesophile Stufe
107: Rohrring Biogas Gaskammer mesophile Stufe
108: Boden Anaerobreaktor
109: Behälter abgebautes Gärsubstrat
110: Rohrleitung Überlauf
111: Kasten mit Trägerbausteinen
112: Membranregelventil Wasserstoff
113: Membranregelventil Biogas

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Biogas, dadurch gekennzeichnet, dass zerkleinerte biogene Rohstoffe in einem Maischbehälter mit Mischwerkzeugen unter der Zufuhr von Wasser in ein fließfähiges Substrat aufbereitet werden und das Substrat mit Gärsubstrat des Prozessraumes der ersten Stufe gemischt in die erste Stufe eines zweistufigen Anaerobreaktor eingespeist und hier mit einer thermophilen Temperatur behandelt wird, – wobei die im ersten Prozessraum gebildeten Gase Wasserstoff und Kohlenstoff mit Luft in den Prozessraum eingetragen und das Gärsubstrat nach dem Schlaufenprinzip umgewälzt und nach vorgegebener Verweilzeit das Gärsubstrat mit Gärsubstrat des Prozessraumes der zweiten Stufe gemischt und in den Prozessraum der zweiten Stufe eingespeist und hier mit einer mesophilen Temperatur behandelt wird, – wobei das Gärsubstrat in der Zone einer Schlaufenströmung elektrischen Impulsen ausgesetzt und durch magnetische Felder behandelt wird, – wobei das in dem Prozessraum der zweiten Stufe gebildete Biogas mit Luft in den Prozessraum eingetragen und das Gärsubstrat nach dem Schlaufenprinzip in einer Zweiphasenströmung umgewälzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das biogene Substrat vor Einspeisung in den ersten Prozessraum mittels positiver und negativer elektrischer Impulse behandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau des Gärsubstrat in dem Prozessraum der ersten Stufe auf eine obere und untere Ebene eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biogas sowie der gebildete Wasserstoff vor Eintragung in den ersten und zweiten Prozessraum mit Luft oder Sauerstoff angereichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biogene Substrat mit Gärsubstrat der ersten Stufe und vor Einspeisung in den ersten Prozessraum und das Gärsubstrat der zweiten Stufe mit dem Gärsubstrat der ersten Stufe vor Einspeisung in den zweiten Prozessraum in einem Injektor oder einer Spiralkammer gemischt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert des Gärsubstrates in dem Prozessraum der ersten Stufe durch Einstellung des Gasdruckes in dem Gasraum erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten und zweiten Prozessraum der Gasdruck in dem Gasraum mit Überdruck betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verwendung des Rohrreaktors die elektrischen Impulse mit wechselnder Polarität und Dauer von 1 ms bis 1000 ms vorzugsweise mit 1 ms bis 100 ms in das Substrat eingetragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Behandlung des Gärsubstrates durch Elektroporation die Impulse mit einer Dauer von 1 ms bis 100 ms, einer Periode von 10 ms bis 1000 ms, einem Tastgrad von 10% bis 80% in der zweiten Stufe eingetragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung elektrischer Spannungen mittels der Dauermagnete diese mit einer Konfiguration nach dem Halbach-Array angeordnet werden.
Biogasanlage zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Maischbehälter mit Aufgabetrichter und Zellenrad, einem Misch- und Schneidwerkzeug sowie einer Regelanlage zur Wasserdosierung einen Rohrreaktor zur Übertragung von elektrischen Impulsen einen zweistufigen Anaerobreaktor mit einem ersten und zweiten, ringförmig den ersten Prozessraum umschließend eine Einrichtung mehrerer Komponenten zur Aufnahme der Trägermaterialen eine chemische Dosierstation mit Behälter, Pumpe und Regelanlage einen Spiralwärmetauscher für die Wärmerückgewinnung des behandelten Gärsubstrates der ersten Stufe zwei Wärmetauscher zur Regelung der Temperatur des Gärsubstrates in den Prozessräumen der ersten und zweiten Stufe einen Wärmetauscher zur Notkühlung des Gärsubstrates der zweiten Stufe einer Mammutpumpe mit Vorrichtung des Begasungskopf für die erste Stufe den Mammutpumpen mit Vorrichtung des Begasungskopf und der Einrichtung zur Übertragung von magnetischen und elektrischen Feldern der zweiten Stufe den Regelventilen für die Ableitung der produzierten Biogase sowie einen Behälter zur Aufnahme des abgebauten Gärsubstrates
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung, bestehend aus dem Begasungskopf und Sattelaufsatz, die Nord- und Südpole der oberen und unteren Dauermagnete radial und mittleren Dauermagnete vertikal ausgerichtet sind, wobei zwischen beabstandeten Dauermagneten der oberen und unteren Reihe bipolare Elektroden angeordnet werden.
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kreisring 20 bis 40 Module mit Dauermagneten und bipolaren Elektroden angeordnet werden.
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Elektroden in einer Vorrichtung mit Begasungskopf und Sattelaufsatz benachbart angeordnet werden.
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass platinierte Rohrelektroden in der zweiten Stufe des Prozessraumes oberhalb des Begasungskopf in den Mammutpumpen angeordnet werden.
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Prozessraum im Mittelpunkt des Kernraumes 1 Mammutpumpe und im zweiten Prozessraum im mittleren Bereich des Ringraumes 6 bis 10 Mammutpumpen angeordnet werden.
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Prozessraum der ersten Stufe 12 bis 24 Kästen mit offenporigen Trägermaterialien als Komponente sternförmig angeordnet werden.
Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosierstation mit einem Behälter und Pumpe zur Konditionierung und der Einspeisung chemischer Stoffe in die erste Stufe angeordnet wird.