DE102015017268B3 - Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102015017268B3
DE102015017268B3 DE102015017268.9A DE102015017268A DE102015017268B3 DE 102015017268 B3 DE102015017268 B3 DE 102015017268B3 DE 102015017268 A DE102015017268 A DE 102015017268A DE 102015017268 B3 DE102015017268 B3 DE 102015017268B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
weight
fermenter
water
fed
supplied
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102015017268.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Alfred Albert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Digitanalog Hard und Software GmbH
Original Assignee
Digitanalog Hard und Software GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Digitanalog Hard und Software GmbH filed Critical Digitanalog Hard und Software GmbH
Priority to DE102015017268.9A priority Critical patent/DE102015017268B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102015017268B3 publication Critical patent/DE102015017268B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10Separation or concentration of fermentation products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C02F1/5245Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/125Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering using screw filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/121Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
    • C02F11/127Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering by centrifugation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302Nitrification and denitrification treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/26Composting, fermenting or anaerobic digestion fuel components or materials from which fuels are prepared
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08Production of synthetic natural gas
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage umfassend zumindest einen Fermenter (10), in dem Biogas durch Vergärung von dem Fermenter zugeführtem Substrat erzeugt wird, einen dem Fermenter nachgeordneten Gärrest zuzuführenden Separator (16) zum Separieren von insbesondere unvergärtem Feststoff und Gärresten in wässriger Fraktion, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Fraktion des Gärrestes in einem Belebungsbecken (20) nachbehandelt wird, dem ein Absetzbecken (21) nachgeschaltet ist, dass in dem Absetzbecken vorhandenes überstehendes Wasser vollständig oder teilweise dem Belebungsbecken zugeführt wird, und dass bei biologischer Nachbehandlung entstandener oder aus biologischer Nachbehandlung nach erfolgter Filtration gewonnener Schlamm dem Fermenter (10) zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage umfassend zumindest einen Fermenter, in dem Biogas durch Vergärung von dem Fermenter zugeführtem Substrat erzeugt wird, einen dem Fermenter nachgeordneten Gärrest zuzuführenden Separator zum Separieren von insbesondere unvergärtem Feststoff und Gärresten in wässriger Fraktion.
  • Biogasanlagen dienen zur Erzeugung von Biogas durch Vergärung von Rohstoffen, Pflanzen und landwirtschaftlichen Nebenprodukten oder Bioabfällen. Dabei sind Rohstoffe, die Zellulose und Lignozellulose enthalten, allerdings unter den in dem Fermenter herrschenden anaeroben Bedingungen nur schwer abbaubar.
  • Bei gut abbaubaren Substraten wird ein großer Teil in Biogas umgesetzt. Ein wässriges Gemisch aus schwer abbaubarem organischem Material sowie aus anorganischen Stoffen, dem sogenannten Gärrest bleibt, zurück. Mittels eines Separators können die nicht abbaubaren Bestandteile aus dem Gärrest abgesondert werden. Die verbleibende wässrige Fraktion kann in ihrer Masse ggfs. durch eine aerobe Nachbehandlung verringert werden.
  • Durch verschärfte gesetzgeberische Maßnahmen ist eine Düngung mit den wässrigen Gärresten, die auch als Biogasgülle bezeichnet werden können, nur noch in einigen Monaten im Jahr möglich, so dass erhöhte Lagerkapazitäten für eine Biogasanlage erforderlich sind. Auch führt die Imission von Ammoniak und eventuell Lachgas zu dem Zwang, Gegenmaßnahmen zu ergreifen.
  • Um die anfallende Gärrestmenge zu verringern, erfolgen vorzugsweise maschinelle Eingriffe, um die anfallende Biogasgülle zu reduzieren. Mittels Separatoren wie Zentrifugen, Schneckenpressen oder entsprechenden Geräten kann der Trockenmassegehalt TS von 4 bis 6 % auf bis zu 30 % erhöht werden. In der Festphase verbleibt ein stark verringerter Anteil an Ammonium (NH4 +) zurück. Mehr als die Hälfte des Ammoniums befindet sich jedoch in dem abgetrennten Prozesswasser, also Filtrat. Durch die Auftrennung in zwei Fraktionen ist zwar ein Teil der Probleme gelöst, d. h. die Lagerkapazität und der Ammoniumgehalt werden verringert. Allerdings ist das Problem auf die wässrige Phase verschoben.
  • Belebtschlammverfahren, bei denen einem Belebungsbecken von einem Absetzbecken stammender Schlamm zugeführt wird, sind der EP 0 189 155 A1 und der EP 0 625 961 B1 zu entnehmen.
  • Aus der EP 0 158 714 A2 ist ein Behälter zum Klären von mit Feststoffen beladenen Flüssigkeiten unter Verwendung von Flockungsmitteln bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Biogasanlage energetisch günstig betrieben werden kann, wobei gleichzeitig erforderliche Lagerkapazitäten verringert werden können. Auch soll der Anteil an Ammonium (NH4 +) reduziert werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung verfahrensmäßig im Wesentlichen vor, dass die wässrige Fraktion des Gärrestes in einem Belebungsbecken nachbehandelt wird, dem ein Absetzbecken nachgeschaltet ist, dass in dem Absetzbecken vorhandenes überstehendes Wasser vollständig oder teilweise dem Belebungsbecken zugeführt wird, und dass bei der biologischen Nachbehandlung entstandener oder aus der biologischen Nachbehandlung durch Filtration gewonnener Schlamm dem Fermenter zugeführt wird.
  • Erfindungsgemäß werden aufbereitete Gärreste dem Fermenter zugeführt, quasi als Co-Substrat, so dass die Menge des dem Fermenter zugeführten Substrats an sich verringert werden kann. Ungeachtet dessen wird die Menge des erzeugten Biogases nicht verringert. Wird demgegenüber dem Fermenter im Vergleich zum Stand der Technik die gleiche Menge an Substrat zugeführt, so erhöht sich der Ertrag des Biogases.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden weniger Gärreste ausgebracht, so dass die Stickstoffbelastung reduziert wird und sich somit eine bessere Humusbilanz ergibt. Ferner ist der Vorteil gegeben, dass weniger Platz für die Gärrestelagerung erforderlich ist. Auch erfolgt eine Verringerung der Geruchsbelästigung durch Gärreste.
  • Durch die Filtration der biologisch behandelten Gärreste, also des Schlamms, ergibt sich des Weiteren der Vorteil, dass das Filtrat quasi als einleitfähiges Wasser zu bezeichnen ist. Das Filtrat kann zum Versickern im Untergrund, zum Verregnen, zum Einleiten in eine Kläranlage oder in ein Oberflächengewässer verwendet werden.
  • Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass bei der Sedimentation im Absetzbecken entstehendes überstehendes Wasser zum Versickern im Untergrund, zum Verregnen, zum Einleiten in eine Kläranlage oder in ein Gewässer verwendet wird.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass dem Fermenter filtrierter Schlamm mit einem TS-Gehalt zwischen 8 % und 25 %, insbesondere zwischen 10 % und 20 %, zugeführt wird.
  • Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, dass dem Fermenter im Absetzbecken angefallenes Sediment mit einem Trockengehalt zwischen 3 % ≤ TS ≤ 10 %, insbesondere 4 % ≤ TS ≤ 8 %, zugeführt wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer biologischen Stufe der NH4 +-Gehalt durch speziell konditionierte Mikroorganismen in mehreren Schritten zu elementarem Stickstoff umgewandelt, so dass eine umweltgerechte Lösung der Stickstoffentfernung sichergestellt ist. Zudem stellen die Mikroorganismen durch ihren Stickstoffumsatz sicher, dass CSB, TOC und andere Parameter so stark reduziert werden, dass das gereinigte Wasser optisch klar anfällt.
  • Messungen haben ergeben, dass die Reduzierung des TOC (total organischer Kohlenstoff-Gehalts auf 100 bis 200 mg/1 reduziert wird. Vor der biologischen Behandlung nach Verlassen des Fermenters beträgt der Anteil in etwa 3000 mg/l. Bezüglich des CSB-Gehalts konnte eine Reduzierung von 10.000 mg/l auf 250 bis 500 mg/l erreicht werden.
  • Hinsichtlich des NH4 +-Gehaltes konnte eine Reduzierung von 4500 mg/l auf weniger als 50 mg/l festgestellt werden. Hinsichtlich der Phosphate erfolgte eine Reduzierung von 80 mg/l auf weniger als 10 mg/l.
  • Zur Feststoffsedimentation feinster Partikel, vorzugsweise Partikel einer Größe zwischen 1 µm und 50 µm, in einem Behältnis wie Absetzbecken mit in diesem vorhandenen Sediment und über diesem überstehendem Fluid sieht die Erfindung vor, dass in das überstehende Fluid zumindest ein die Sedimentation beeinflussendes Hilfsmittel zugegeben wird.
  • Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass als Hilfsmittel zumindest eine Substanz aus der Gruppe Metallsalz, insbesondere Aluminium- und/oder Eisensalz wie Chloride oder Sulfate, und/oder Polymere wie kationische und/oder anionische Polyacrylamidderivate verwendet wird.
  • Hervorzuheben ist des Weiteren, dass als Hilfsmittel eine Mischung bestehend aus oder enthaltend Aluminiumhydroxidchlorid und/oder Polyaluminiumchlorid und/oder kationische und/oder anionische Stärkederivate verwendet wird.
  • Insbesondere sieht die Erfindung vor, dass Aluminiumhydroxidchlorid mit einer Basizität zwischen 35 % und 45 % und einem Gewichtsanteil in der Mischung von mehr als 40 Gew.-%, insbesondere zwischen 40 Gew.-% und 95 Gew.-%, und/oder Polyaluminiumchlorid einer Basizität größer 80 % und einem Gewichtsanteil in der Mischung zwischen 0 Gew.-% und 40 gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% und 10 Gew.-% und/oder kationische und/oder anionische Stärkederivate mit einem Gewichtsanteil in der Mischung zwischen 0 Gew.-% und 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, verwendet wird.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass als Hilfsmittel eine Mischung verwendet wird, die Aluminiumhydroxidchlorid und Polyaluminiumchlorid enthält. Ergänzend können anionische und/oder kationische, gegebenenfalls anionische und kationische Stärkederivate verwendet werden. Bezüglich des Aluminiumhydroxidchlorids ist anzumerken, dass dieses eine Basizität zwischen 35 % und 45 % aufweisen sollte. Der Gewichtsanteil in der Mischung sollte mehr als 40 Gew.-% betragen, wobei Werte zwischen 40 Gew.-% und 95 Gew.-% zu bevorzugen sind. Das Polyaluminiumchlorid sollte eine Basizität größer 80 % aufweisen, wobei der Gewichtsanteil in der Mischung zwischen 0 Gew.-% und 40 Gew.%, insbesondere zwischen 5 Gew.-% und 10 Gew.-%, liegen sollte. Sofern kationische und/oder anionische Stärkederivate in der Mischung enthalten sind, sollte der Gewichtsanteil zwischen 0 Gew.-% und 30 Gew.-%, bevorzugterweise zwischen 5 Gew.% und 10 Gew.-%, liegen.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • Der einzigen Figur ist eine Prinzipdarstellung einer Biogasanlage zu entnehmen, bei der eine erfindungsgemäße Gärreste-Aufbereitung erfolgt. Die Anlage umfasst einen Fermenter 10, dem zur Biogaserzeugung über eine Leitung 12 Rohstoffe (Input-Material) zugeführt werden, die auch als Substrate oder Einsatzstoffe zu bezeichnen sind. Ferner können über eine Leitung 14 Additive beigegeben werden, um den mikrobiellen Abbau (Vergärung) des eingesetzten Substrats zu beeinflussen. Dem Fermenter 10 kann ein Nachgärer 11 nachgeordnet werden. Insoweit wird jedoch auf hinlänglich bekannte Einrichtungen von Biogasanlagen verwiesen.
  • In dem Fermenter 10 wird das Biogas aus biologischem Rohstoff unter Ausschluss von Sauerstoff erzeugt. Dabei kann der Fermenter 10 mit einer kontinuierlichen Vergärung betrieben werden, d. h., dass den Prozessen in regelmäßigen Abständen Substrat zugeführt und Biogas sowie Gärrest entnommen wird.
  • Der Gärrest wird sodann einem Separator 16 zugeführt, bei dem es sich z. B. um eine Zentrifuge oder eine Schneckenpresse handeln kann. Mittels des Separators 16 werden aus dem Gärrest die Substanzen abgeschieden, die nicht vergärbar sind. Hierbei handelt es sich um feste Stoffe, wie Stroh oder Holz, die vor allem Zellulose und Lignozellulose enthalten.
  • Die flüssige Fraktion (Fugat) wird über eine Leitung 18 einem ersten Behältnis 20 wie Belebungsbecken zugeführt, in dem ein ein- oder mehrstufiger aerober Prozess durchgeführt wird, um einen weiteren Abbau zu erreichen. Über eine Leitung 19 kann die in dem Belebungsbecken 20 homogenisierte Flüssigkeit einer Einrichtung zum Trennen Feststoff Flüssigkeit wie Schrägfilter 35 zugeführt werden, um entwässerten Schlamm, der einen Trockengehalt im Bereich zwischen 8 % und 25 % aufweisen kann, über eine Leitung 22 dem Fermenter 10 zuzuführen.
  • Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass dem Belebungsbecken 20, in dem die aerobe Behandlung erfolgt, ein Absetzbecken 21 wie Schrägklärer nachgeschaltet ist. Die in dem Belebungsbecken 20 anfallende Suspension wird dem Absetzbecken 21 zugeführt, so dass sich Feststoffe abscheiden und Wasser übersteht. Dieses überstehende Wasser kann dem Belebungsbecken 20 über eine Leitung 32 zugeführt werden, wobei das Verhältnis von der dem Belebungsbecken 20 zugeführten wässrigen Fraktion zu dem zugeführten überstehenden Wasser aus dem Absetzbecken 21 sich verhält wie 1 : 3 bis 1 : 7, insbesondere in etwa 1 : 5 verhalten sollte, ohne dass die entsprechenden Zahlenwerte einschränkend zu verstehen sind. Durch das Zuführen des Wassers in das Belebungsbecken 20 werden die in der wässrigen Fraktion nicht gelösten Stoffe, also Trockenstoffe, nur wenig oxidiert.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das überstehende Wasser aus den Absetzbecken 21 über die Leitung 32, 34 unmittelbar zum Beispiel zum Versickern in einem Untergrund, zum Verregnen, zum Einleiten in eine Kläranlage oder in ein Gewässer abgeführt werden.
  • Um in dem Absetzbecken 21 feinste Partikel abzuscheiden, vorzugsweise Partikel einer Größe zwischen 1 µm und 50 µm, wird dem Absetzbecken 21 ein die Sedimentation beeinflussendes Hilfsmittel zugegeben, und zwar in gegebenenfalls verschiedenen Höhen des Absetzbeckens 21, das z. B. eine zylinderförmige Geometrie aufweisen kann. Das Hilfsmittel wird im Absetzbecken 21 dem überstehendem Fluid 23 zugeführt. Durch die Pfeile 26 soll angedeutet werden, dass das Hilfsmittel in verschiedenen Höhen des überstehenden Wassers 23 in das Absetzbecken 21 eingeleitet werden kann.
  • Das Sediment 28 kann über eine Leitung 30 dem Fermenter 10 wieder zugeführt werden. Erwähntermaßen kann über die Leitung 32 das überstehende Wasser 23 dem Belebungsbecken 20 zugeführt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, das überstehende Wasser 23 unmittelbar abzuleiten (Pfeil 34).
  • Das Sediment kann des Weiteren der im Ausführungsbeispiel als Schrägfilter 35 ausgebildeten Einrichtung zugeführt werden, in der eine Feststoff- Flüssigkeitstrennung erfolgt. Der dabei anfallende Schlamm wird bzw. kann über die Leitung 22 dem Fermenter 10 zugeführt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass das Sediment unmittelbar über die Leitung 30 dem Fermenter 10 zugeführt wird.
  • Über die Zuleitung bzw. Zuleitungen (Pfeile 26) wird erwähntermaßen das Hilfsmittel dem überstehenden Fluid 23 zugeführt. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Metallsalz, wie insbesondere Aluminium und/oder Eisenchlorid oder Sulfat. Auch Polymere wie kationische oder anionische Polyacrylamidderivate können verwendet werden. Eine Mischung dieser ist gleichfalls möglich.
  • Das Flockungshilfsmittel wird von einem Behältnis 27 über die Leitung 29 an die Zuleitungen (Pfeile 26) abgegeben. Dabei kann dem Hilfsmittel über eine Leitung 31 Klarwasser von der im Ausführungsbeispiel als Schrägfilter 25 ausgebildeten Einrichtung zugeführt werden, in der eine Feststoff-Flüssigkeitstrennung erfolgt. Dabei ist das Verhältnis von Klarwasser und Hilfsmittel bevorzugterweise entsprechend nachstehender Angaben gewählt.
  • Bevorzugerweise wird als Hilfsmittel eine Mischung aus Aluminiumhydroxidchlorid und Polyaluminiumchlorid verwendet, wobei gegebenenfalls kationische und/oder anionische Stärkederivate zugesetzt sein können. Das Aluminiumhydroxidchlorid sollte eine Basizität zwischen 35 % und 45 % und das Polyaluminiumchlorid eine Basizität von mehr als 80 % aufweisen. Der Gewichtsanteil in der Mischung von Aluminiumhydroxidchlorid sollte mehr als 40 Gew.-%, insbesondere im Bereich zwischen 40 Gew.-% und 95 Gew.-%, und der des Polyaluminiumchlorids zwischen 0 Gew.-% und 40 Gew.-%, insbesondere im Bereich zwischen 5 Gew.-% und 10 Gew.-%, liegen. Der Gewichtsanteil der kationischen und/oder anionischen Stärkederivate sollte 0 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, betragen.
  • Durch die Hilfsmittel werden erwähntermaßen feinste Partikel im Absetzbecken 21 abgeschieden.
  • Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht, dass der in dem Fugat enthaltende NH4 +-Anteil durch speziell konditionierte Mikroorganismen in dem Behältnis 20 zu elementarem Stickstoff umgewandelt werden. Die Mikroorganismen stellen durch ihren Stickstoff-Umsatz des Weiteren sicher, dass CSB, TOC und andere Parameter so stark reduziert werden, dass gereinigtes Wasser über eine Leitung 24 abgeführt werden kann. Das Wasser kann im Untergrund versickert oder verregnet, in eine Kläranlage oder im günstigsten Fall sogar direkt in ein Oberflächengewässer eingeleitet werden.
  • Das dem Fermenter 10 entnommene Biogas wird über eine Leitung 33 einem Blockheizkraftwerk 37 zugeführt, mittels dessen Strom und Wärme erzeugt werden.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre bedarf es dann, wenn im Vergleich zu bekannten Anlagen eine gleiche Menge an Strom und Wärme erzeugt werden soll, weniger Substrat, das über die Leitung 12 dem Fermenter 10 zugeführt wird. Wird die gleiche Menge wie bei bekannten Anlagen zugegeben, so ist eine höherere CH4-Menge erzielbar, also ein höherer Gewinn an Strom und Wärme.
  • Unabhängig wird durch das Rückführen des Schlamms der CH4-Gehalt im Biogas erhöht.
  • Wie der Verfahrensablauf gemäß der Fig. verdeutlicht, besteht die Möglichkeit, dass vor der biologischen Stufe in dem Behältnis 20 ein Lager 126 vorgesehen ist, in das zunächst die wässrige Fraktion gesammelt wird, um sodann dem biologischen Abbau in dem Behältnis 20 unterzogen zu werden. Dabei können über einen Anschluss 28 Additive zugegeben werden, um den biologischen Abbau zu beschleunigen.
  • Ferner ergibt sich aus der Zeichnung, dass von einem Tank 17 Sauerstoff in das Belebungsbecken 20 eingetragen werden kann.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage umfassend zumindest einen Fermenter (10), in dem Biogas durch Vergärung von dem Fermenter zugeführtem Substrat erzeugt wird, einen dem Fermenter nachgeordneten Gärrest zuzuführenden Separator (16) zum Separieren von insbesondere unvergärtem Feststoff und Gärresten in wässriger Fraktion, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Fraktion des Gärrestes in einem Belebungsbecken (20) nachbehandelt wird, dem ein Absetzbecken (21) nachgeschaltet ist, dass in dem Absetzbecken vorhandenes überstehendes Wasser vollständig oder teilweise dem Belebungsbecken zugeführt wird, und dass bei biologischer Nachbehandlung entstandener oder aus biologischer Nachbehandlung nach erfolgter Filtration gewonnener Schlamm dem Fermenter (10) zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Filtration angefallenes Filtrat zum Versickern im Untergrund, zum Verregnen, zum Einleiten in eine Kläranlage oder in ein Gewässer verwendet wird.
  3. Verfahren nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Sedimentation im Absetzbecken (21) entstehendes überstehendes Wasser zum Versickern im Untergrund, zum Verregnen, zum Einleiten in eine Kläranlage oder in ein Gewässer verwendet wird.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fermenter (10) Schlamm, insbesondere filtrierter Schlamm, mit einem Trockengehalt mit 8 % ≤ TS ≤ 25 %, insbesondere 10 % ≤ TS ≤ 20 %, zugeführt wird.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fermenter (10) im Absetzbecken (21) angefallenes Sediment mit einem Trockengehalt zwischen 3 % ≤ TS ≤ 10 %, insbesondere 4 % ≤ TS ≤ 8 %, zugeführt wird.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Fraktion vor der biologischen Nachbehandlung gelagert wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrigen Fraktion für die biologische Nachbehandlung zumindest ein Additiv zugegeben wird.
  8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem überstehenden Wasser im Absetzbecken (21) ein Additiv bzw. Flockungshilfsmittel zuzugeben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, zur Feststoffsedimentation feinster Partikel, vorzugsweise Partikel einer Größe zwischen 1 µm und 50 µm, in dem Absetzbecken (21), dadurch gekennzeichnet, dass in das überstehende Wasser zumindest ein die Sedimentation beeinflussendes Hilfsmittel zugegeben wird.
  10. Verfahren nach zumindest Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in verschiedenen Höhen des Absetzbeckens (21), insbesondere zylinderförmiger Geometrie, das Hilfsmittel dem überstehenden Wasser zugeführt wird.
  11. Verfahren nach zumindest Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsmittel zumindest eine Substanz aus der Gruppe Metallsalz, insbesondere Aluminium- und/oder Eisensalz wie Chloride oder Sulfate, und/oder Polymere wie kationische und/oder anionische Polyacrylamidderivate verwendet wird.
  12. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsmittel eine Mischung bestehend aus oder enthaltend Aluminiumhydroxidchlorid und/oder Polyaluminiumchlorid und/oder kationische und/oder anionische Stärkederivate verwendet wird.
  13. Verfahren nach zumindest Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass Aluminiumhydroxidchlorid mit einer Basizität zwischen 35 % und 45 % und einem Gewichtsanteil in der Mischung von mehr als 40 Gew.-%, insbesondere zwischen 40 Gew.-% und 95 Gew.-%, und /oder Polyaluminiumchlorid einer Basizität größer 80 % und einem Gewichtsanteil in der Mischung zwischen 0 Gew.% und 40 gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% und 10 Gew.-%, und/oder kationische und/oder anionische Stärkederivate mit einem Gewichtsanteil in der Mischung zwischen 0 Gew.-% und 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, verwendet wird.
  14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die das Hilfsmittel enthaltende Mischung Klarwasser verwendet wird, das bei der Trennung Feststoff-Flüssigkeit in einer Einrichtung gewonnen wird, dem Suspension aus dem Belebungsbecken und/oder Sediment zugeführt wird.
DE102015017268.9A 2015-11-05 2015-11-05 Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage Active DE102015017268B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015017268.9A DE102015017268B3 (de) 2015-11-05 2015-11-05 Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015017268.9A DE102015017268B3 (de) 2015-11-05 2015-11-05 Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015017268B3 true DE102015017268B3 (de) 2022-02-24

Family

ID=80112929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015017268.9A Active DE102015017268B3 (de) 2015-11-05 2015-11-05 Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102015017268B3 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0158714A2 (de) 1983-11-28 1985-10-23 Johann Müller AG Kieswerk & Baggereiunternehmung Behälter und Anlage zum Klären von mit Feststoffen beladenen Flüssigkeiten
EP0189155A1 (de) 1985-01-21 1986-07-30 The Dow Chemical Company Verfahren für die Reduzierung von Klärschlamm aus den Abwasserkläranlagen
EP0625961B1 (de) 1992-01-30 1998-09-30 Chemring Group Plc Verfahren zur abwasserbehandlung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0158714A2 (de) 1983-11-28 1985-10-23 Johann Müller AG Kieswerk & Baggereiunternehmung Behälter und Anlage zum Klären von mit Feststoffen beladenen Flüssigkeiten
EP0189155A1 (de) 1985-01-21 1986-07-30 The Dow Chemical Company Verfahren für die Reduzierung von Klärschlamm aus den Abwasserkläranlagen
EP0625961B1 (de) 1992-01-30 1998-09-30 Chemring Group Plc Verfahren zur abwasserbehandlung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2952794C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung organischer Abfallmassen mit hohem Gehalt an Stickstoffverbindungen
DE102008013980B3 (de) Verfahren zur Abwasserbehandlung und Abwasserbehandlungsanlage
DK2238081T3 (en) AFFALDSSAKTIVERET PROCESS FOR STRIPPING OF PHOSPHORUS AND MAGNESIUM FROM SEWAGE AND struvite-PRODUCTION SYSTEM
EP3390590B1 (de) Verfahren zur faulung und hydrothermalen karbonisierung von klärschlamm
DE102005063228B4 (de) Anaerobe Reinigung von Abwasser
DE102015203484B4 (de) Verfahren zur Schlammbehandlung und Schlammbehandlungsanlage
EP3330231A1 (de) Verfahren zur behandlung von abwasser und behandlung von aus der abwasser erzeugtem schlamm
DE102016115554A1 (de) Anlage zur Gewinnung von Phosphatsalzen und biologische Kläranlage sowie Verfahren zum Betreiben dieser Anlagen
DE102013103704B4 (de) Verfahren zur Optimierung der biologischen Nährstoffeliminierung aus Abwasser
EP3165598B1 (de) Verfahren zum betreiben einer biogasanlage
DE102007004135A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vergärung von Biomassen
DE102015017268B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage
DE102014104314B4 (de) Verfahren zum Behandeln von Deponiesickerwasser sowie Deponiesickerwasser-Aufbereitungsanlage
DE102017109733B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Bioreaktoranlage
DE102006055445B4 (de) Verfahren zur Gewinnung von reinem Struvit aus anaerob behandelten bzw. fermentierten Abwässern, Schlämmen und organischen Reststoffen
DE102010033442A1 (de) Verfahren zur Aufkonzentration von Mikroorganismen in wässrigen Substraten
DE102004003071B4 (de) Verfahren zur Abwasserreinigung
DE10205950A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von ammonium-, phosphat- und kaliumhaltigen Flüssigkeiten
DE102018120117A1 (de) Verfahren, Anlage und System zur Gärrestaufbereitung
EP3636599B1 (de) Verfahren zum betreiben eines druckwasserfilters und anlage mit druckwasserfilter
EP3608300B1 (de) Verfahren zur reduzierung des nährstoffgehalts von gülle und geflügelkot
DE102019107882A1 (de) Verfahren zum Behandeln von Schlamm
DE3614865A1 (de) Vorrichtung zur schlammaufbereitung
AT512842B1 (de) Abwasserreinigungsanlage und Verfahren zur Reduktion von CO2
DE102017207286A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von abfallprodukten

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R129 Divisional application from

Ref document number: 102015118988

Country of ref document: DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final