DE10306988A1

DE10306988A1 - Continuous dry fermentation of a biomass, to yield a biogas, has a fermentation vessel rotating on heated water with a continuous feed and residue extraction and a gas take-off

Info

Publication number: DE10306988A1
Application number: DE2003106988
Authority: DE
Inventors: Karl Lechner
Original assignee: Mhs Internat & Co KG GmbH; Mhs International & Co KG GmbH
Current assignee: Mhs Internat & Co KG GmbH; Mhs International & Co KG GmbH
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: DE10306988B4

Abstract

For the continuous fermentation of a biomass, to yield a biogas, the fermentation vessel (11) rotates while floating on water (16). The vessel is held by wood rotary mounting (23) at its ends, and the water level is set to take up any load on the mountings while it is rotated on rollers or carriers (17). The fermentation vessel is cylindrical, with a biomass feed (12) with a feed pipe (24) and a residue extraction (30) with a disposal pipe (25). The pipes are coaxial to the vessel, at opposite ends and turn to rotate the vessel through drives (45,45a) at the pipes. The water temperature is controlled by an immersion heater (22).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergärung von Biomasse unter Gewinnung von Biogas, bei dem die Zufuhr von Biomasse zu einem Fermentationsraum und die Entnahme von Biogas und Restsubstrat in kontinuierlichem Betrieb erfolgen kann, sowie auf eine Vorrichtung hierfür.The present invention relates on a process of fermentation of biomass to produce biogas, in which the supply of Biomass to a fermentation room and the extraction of biogas and residual substrate can be in continuous operation, and on a device for this.

Als Verfahren zur Vergärung von Biomasse wie organischen Abfällen, Biomüll oder landwirtschaftlicher Produkte zur Gewinnung von Biogas – hauptsächlich Methan – ist die Naßvergärung und die Trockenvergärung bekannt. Die Naßvergärung erlaubt zwar eine relativ hohe Energieausbeute. Jedoch muß das Biomasse-Eintragsmaterial pumpfähig sein und darf somit einen Trokkensubstanzgehalt von etwa 15 Gew.-% in der Regel nicht übersteigen. Viele Biomüllsorten, die einen höheren Trockensubstanzgehalt aufweisen, sind daher mit Wasser zu verdünnen. Dazu müssen große Volumina gehandhabt werden. Je nach Jahreszeit ist eine Zwischenlagerung erforderlich. Außerdem ist in der Regel eine Sortierung zur Abtrennung von nicht verwertbarem Müllmaterial erforderlich, um die Pumpfähigkeit des Materials sicherzustellen. Die Behandlungskosten bei der Naßvergärung sind somit relativ hoch.As a process for the fermentation of Biomass like organic waste, biowaste or agricultural products for the production of biogas - mainly methane - is the Wet fermentation and dry fermentation known. Wet fermentation allowed a relatively high energy yield. However, the biomass feed material must be pumpable and thus may have a dry matter content of about 15% by weight in usually do not exceed. Many types of organic waste, the higher one Dry matter content must therefore be diluted with water. To have to size Volumes are handled. Depending on the season, temporary storage is required. In addition is usually a sorting for the separation of non-usable waste material required to be pumpable ensure the material. The treatment costs for wet fermentation are therefore relatively high.

Alternativ zur Naßvergärung sind in den vergangenen Jahren Trockenvergärungsverfahren und -anlagen entwickelt worden (s. Übersicht in energiepflanzen III/2001, S. 19 – 20). Die meisten der Anlagen zur Trockenfermentation laufen diskontinuierlich im Batchbetrieb ab. Der Nachteil von Batchverfahren ist die Sicherheitsproblematik beim Öffnen des Fermenters nach der Vergärungsphase. Durch den Restbestand an Methangas und ggf. Wasserstoff im Fermenter besteht bei der Entleerung durch Radlader Entzündungs- bzw. Explosionsgefahr. Dieses Problem versucht man durch eine elektronisch gesteuerte Zwangführung (Absaugen des Methangases bis unter 5% Gehalt, Führung der Abgase durch einen Biofilter, wonach erst dann die Öffnung des Fermenters möglich ist). Dadurch geht Zeit verloren, und die Zwangsführung ist teuer. Außerdem beschreibt, die Gasproduktion grafisch eine Parabelkurve (zeitverzögerter Beginn der Gasproduktion, dann kontinuierliche Zunahme bis zu einem Maximum, dann kontinuierliche Abnahme). Dies ist für den Betrieb eines Blockheizkraftwerks, an das das Biogas geliefert wird, nicht gut und kann kaum durch eine Zwischengassammlung in einem Gasdruckbehälter verbessert werden.Alternatives to wet fermentation are in the past Years of dry fermentation and systems have been developed (see overview in energy crops III / 2001, pp. 19 - 20). Most of the dry fermentation plants run discontinuously in the Batch operation. The disadvantage of batch processes is the security problem When opening of the fermenter after the fermentation phase. Due to the remaining methane gas and possibly hydrogen in the fermenter there is a risk of ignition or explosion when emptied by wheel loaders. One tries this problem by an electronically controlled forced guidance (suction of the methane gas to less than 5%, leading the exhaust gases through a Biofilter, after which the opening of the fermenter possible is). This means that time is lost and forced control is eliminated expensive. In addition describes the gas production graphically as a parabola curve (delayed start of gas production, then continuous increase to a maximum, then continuous decrease). This is for the operation of a cogeneration plant, to which the biogas is delivered is not good and can hardly get through an intermediate gas collection in a gas pressure vessel can be improved.

Eine Vorrichtung zur Vergärung von Biomasse in einem kontinuierlich bzw. semi-kontinuierlich arbeitenden Gleitschicht-Fermenter ist aus der DE 299 02 143 U1 bekannt. Eine Weiterentwicklung des Gleitschicht-Fermenters zur gleichzeitigen Fermentation flüssiger und fester Biomassen in drei Schichten durch Einsatz einer Stauwand ist in der DE 101 28 343 A1 beschrieben.A device for the fermentation of biomass in a continuous or semi-continuous sliding layer fermenter is known from the DE 299 02 143 U1 known. A further development of the sliding layer fermenter for the simultaneous fermentation of liquid and solid biomass in three layers by using a baffle is in the DE 101 28 343 A1 described.

Wie in der oben genannten Übersicht beschrieben läuft in einem weiteren System zur Trockenvergärung das Verfahren im liegenden Propfenstromfermenter ab, wobei Rührwerksantriebe für die Durchmischung der Biomasse sorgen. In einer Variante wird die Biomasse kontinuierlich mit Schubböden durch den Fermenter bewegt.As in the overview above described runs in another system for dry fermentation the process in the horizontal Plug flow fermenter, with agitator drives for thorough mixing care of the biomass. In one variant, the biomass becomes continuous with moving floors moved through the fermenter.

Bisherige Verfahren und Anlagen, die für einen kontinuierlichen Trockenvergärungsbetrieb konzipiert sind, sind jedoch wegen der verwendeten Mechanik häufig energieaufwendig, kompliziert und teuer.Previous processes and systems, the for a continuous dry fermentation operation is designed, However, because of the mechanics used, they are often energy-intensive and complicated and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Vergärung von Biomasse unter Gewinnung von Biogas bereitzustellen, welches bzw. welche für einen kontinuierlichen Betrieb sowie zur Trockenfermentation geeignet ist und mit einfacher Mechanik bei geringem Eigenenergieverbrauch automatisierbar arbeitet.The object of the invention is a Process or device for fermentation of biomass under extraction of biogas, which one or which for continuous operation and suitable for dry fermentation and with simple mechanics with low self-consumption works automatable.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 sowie einen Fermentationsbehälter gemäß Anspruch 27 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The task is accomplished through a process according to claim 1, a device according to claim 14 and a fermentation tank according to claim 27 solved. Preferred configurations are specified in the subclaims.

Durch den drehbaren bzw. drehbar gehagerten Fermentationsbehälter wird ein effizienter kontinuierlicher Betrieb ermöglicht, der für die Trockenfermentation besonders geeignet ist. Die Drehung bewirkt gleichzeitig eine Wendung und eine Vorwärtsbewegung der dem Fermentationsbehälter zugeführten Biomasse, ohne daß es einer aufwendigen Mechanik bedarf. Darüber hinaus führt der Betrieb des drehbaren Fermentationsbehälters zu einer günstigen Umwälzung von Mikroorganismen-haltigem Medium (Perkolat) und dessen Durchmischung mit der Biomasse. Der sich drehende Fermentationsbehälter erlaubt ferner einen vollautomatischen Betrieb mit kontinuierlicher Gasproduktion und trägt, da ein vollständig oder weitgehend geschlossenes System ermöglicht wird, der Sicherheitsproblematik Rechnung. Der drehbare Fermentationsbehälter gestattet darüber hinaus Verfahrensausführungen mit geringem Eigenenergieverbrauch, was in Kombination mit der durch die Durchmischung und Umwälzung erzielten hohen Gasausbeute zu einem insgesamt ausgezeichneten Nettoenergieertrag führt.Through the rotatable or rotatable gaunt fermentation tank efficient continuous operation is made possible the for dry fermentation is particularly suitable. The rotation does at the same time a turn and a forward movement of the biomass fed to the fermentation tank, without it requires complex mechanics. In addition, the Operation of the rotatable fermentation tank at an affordable circulation of microorganism-containing medium (percolate) and its mixing with the biomass. The rotating fermentation tank allows also a fully automatic operation with continuous gas production and carries, because a completely or largely closed system is made possible, the security problem Bill. The rotating fermentation tank also allows method embodiments with low own energy consumption, which in combination with the through the mixing and circulation achieved high gas yield for an overall excellent net energy yield leads.

Weitere Vorteile, Wirkungen und bevorzugte Weiterentwicklungen des Verfahrens, der Vorrichtung sowie des Fermentationsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.Further advantages, effects and preferred further developments of the method, the device and the fermentation container according to the present Invention are described below.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Fermentationsbehälter auf einer Flüssigkeit schwimmend, ggf. in einer Flüssigkeit schwebend, gelagert. Dies wird geeigneterweise dadurch realisiert, daß die Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbecken vorliegt und der Fermentationsbehälter schwebend und vorzugsweise schwimmend in die Flüssigkeit eintaucht. Bei dieser Ausgestaltung läßt sich mit Hilfe der Auftriebskraft der verdrängten Flüssigkeit der Fermentationsbehälter einfach, leicht und mit wenig Energieverbrauch drehen, während gleichzeitig eine im wesentlichen belastungsfreie Lagerung erreicht wird. Die Bereitstellung der Flüssigkeit in Kontakt mit dem Fermentationsbehälter bietet zudem die Vorteile, daß sie einen durch die Fermentationswärme gespeisten Wärmespeicher bildet und daß sie eine leicht steuerbare Temperierung des Systems ermöglicht. Es wird eine weitgehend homogene Temperaturverteilung im Fermentationsbehälter erreicht, und eine gewünschte Temperatureinstellung kann einfach und genau über die Temperierung der Flüssigkeit erfolgen. So ist je nach Bedarf und Wunsch ein psychrophiles (bis 20°C), ein mesophiles (34 – 40°C, insbesondere 36 – 37°C) und ein thermophiles (53 – 57°C, insbesondere um 55°C) Temperaturniveau als jeweiliges Temperaturoptimum der Vergärung einstellbar. Auch ein Wechsel oder eine Kombination der genannten Temperaturniveaus ist durch Bereitstellung der Schwimmflüssigkeit leicht realisierbar. Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser.According to a particularly preferred embodiment, the fermentation container becomes floating on a liquid, possibly in a liquid floating, stored. This is suitably realized in that the liquid is present in a liquid basin and the fermentation tank is immersed in the liquid in a floating and preferably floating manner. In this embodiment, the fermentation tank can be rotated simply, easily and with little energy consumption with the aid of the buoyancy of the displaced liquid, while at the same time achieving essentially load-free storage. The provision of the liquid in contact with the fermentation tank also offers the advantages that it forms a heat store fed by the fermentation heat and that it enables an easily controllable temperature control of the system. A largely homogeneous temperature distribution in the fermentation tank is achieved, and a desired temperature setting can be carried out simply and precisely by tempering the liquid. Depending on needs and desires, a psychrophilic (up to 20 ° C), a mesophilic (34 - 40 ° C, especially 36 - 37 ° C) and a thermophilic (53 - 57 ° C, especially around 55 ° C) temperature level is considered respective temperature optimum of fermentation adjustable. A change or a combination of the above-mentioned temperature levels can also be easily achieved by providing the floating liquid. The liquid is preferably water.

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann der Fermentationsbehälter drehbar auf mindestens einer Walze oder mindestens einer Rolle gelagert sein. Auch bei dieser Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, daß ein kontinuierlicher Vortrieb und gleichzeitig eine gute Wendung und Durchmischung des im Fermentationsbehälter befindlichen Materials ohne die Einrichtung von Rührwerken oder ähnlichen mechanischen Verschleißteilen im Fermentationsbehälter erreicht werden kann.As an alternative to the embodiment described above the fermentation container can be rotated stored on at least one roller or at least one roller his. Also in this embodiment there is the advantage that a continuous propulsion and at the same time a good turn and Mixing of the material in the fermentation tank without the installation of agitators or similar mechanical wear parts in the fermentation tank can be achieved.

Durch die Bereitstellen der drehbaren Lagerung, die die Last des Fermentationsbehälters vollständig oder im wesentlichen aufnimmt, ist eine einfache Konstruktion realisierbar, bei dem lediglich ein und vorzugsweise zwei Fixierelement e) eingericht ist(sind), das(die) den Fermentationsbehälter im wesentlichen belastungsfrei in der Rotierposition drehbar hält (halten). Beim Einsatz eines röhrenförmigen Fermentationsbehälters, d.h. einem Fermentationsrohr bzw. einer -trommel, oder einem runden Fermentationsbehälter werden vorzugsweise zwei Fixierelemente an den jeweiligen Enden einer Symmetrieachse – bei der Rotationstrommel geeigneterweise an den jeweiligen Enden der Längsache – als Fixier- und Drehlager eingerichtet. Bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung unter Anwendung des mit Flüssigkeit gefüllten Schwimmbeckens wird die Flüssigkeitsmenge im Schwimmbecken vorzugsweise so einge stellt, daß der Auftrieb für eine weitgehende Belastungsfreiheit des Rotationsfixierelements sorgt. Durch die vollständige oder weitgehende Belastungsfreiheit können Fixiereinrichtungen zum Einsatz kommen, die keine hohe mechanische Festigkeit oder Steifigkeit erfordern. Zum Beispiel können die Biomasse-Zufuhreinrichtung und die Endsubstrat-Entnahmeeinrichtung jeweils gleichzeitig zum Festlegen der Rotierposition um die Rotationsachse dienen. Der Fermentationsbehälter ist folglich vorzugsweise als röhrenförmiger Behälter, z.B, als Trommel mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 5 m und vorzugsweise von etwa 1,5 bis 2,5 m ausgestaltet und ist an den längsseitigen Enden jeweils mit einem Rohr für die Biomasse-Zufuhreinrichtung und einem Rohr für die Endsubstrat-Entnahmeeinrichtung verbunden. Zufuhrrohr und Entnahmerohr weisen unabhängig voneinander jeweils einen kleineren Durchmesser auf und sind koaxial mit dem Fermentationsbehälter ausgerichtet um die Rotationsachse herum derart gebildet, daß die Drehung des Verbundes in einem jeweils beim Zufuhrrohr und beim Entnahmerohr bereitgestellten Drehlager vollständig oder weitgehend belastungsfrei erfolgt. Durch den Verbund ist ferner ein einfacher Rotationsantrieb möglich, indem lediglich beim Zuleitungsrohr und/oder beim Entnahmerohr eine Rotationsantriebseinrichtung eingerichtet ist und damit gleichzeitig die Drehung des Fermentationsbehälters erfolgen kann. Durch die drehbare Lagerung des Fermentationsbehälters auf Walzen/Rollen und insbesondere schwimmend im Flüssigkeitsbecken ist nur eine relativ geringe Antriebskraft und -energie erforderlich. Der Rotationsantrieb kann jedoch auch allein in bezug auf den Fermentationsbehälter oder zur Unterstützung ergänzend zu dem mindestens einen Rotationsantrieb an der Zufuhreinrichtung und/oder der Entnahmeeinrichtung erfolgen.By providing the rotatable Storage that completely or the load of the fermentation tank essentially absorbing, a simple construction can be realized, in which only one and preferably two fixing elements e) are set up, the fermentation tank holds (hold) rotatable in the rotating position essentially without load. When using a tubular fermentation tank, i.e. a fermentation tube or drum, or a round fermentation tank preferably two fixing elements at the respective ends of an axis of symmetry - at the Rotational drum suitably at the respective ends of the longitudinal axis - as a fixing and swivel set up. In the preferred described above Design using the swimming pool filled with liquid becomes the amount of liquid in the swimming pool preferably so that the buoyancy for an extensive The rotation fixing element is free of stress. Through the full or extensive freedom from loads can fixation devices for Use that do not have high mechanical strength or rigidity require. For example, you can the biomass supply device and the end substrate removal device each at the same time Set the rotation position around the rotation axis. The fermentation tank is consequently preferably as a tubular container, e.g., as Drum with a diameter of about 1 to 5 m and preferably designed from about 1.5 to 2.5 m and is on the long sides Each end with a tube for the biomass supply device and a tube for the final substrate removal device connected. The feed tube and the removal tube point independently of one another each have a smaller diameter and are coaxial with the fermentation vessel aligned around the axis of rotation so formed that the rotation of the composite in one each at the feed pipe and the removal pipe provided pivot bearing completely or largely load-free he follows. A simple rotation drive is also possible through the combination by a rotary drive device only for the feed pipe and / or the extraction pipe is set up and thus the rotation of the fermentation container can take place at the same time. Due to the rotatable mounting of the fermentation container on rollers / rollers and especially floating in the liquid pool only a relatively small driving force and energy is required. The However, the rotary drive can also be used alone with respect to the fermentation tank or for support additional to the at least one rotary drive on the feed device and / or the removal device.

Die Drehung des Fermentationsbehälters erfolgt vorzugsweise kontinuierlich mit einer nach Bedarf eingestellten Drehgeschwindigkeit. Die Drehung kann ferner nach Bedarf, z.B. zur Probenentnahme, zur Verfahrenskontrolle, für bestimmte Verfahrensschritte oder für Wartungsarbeiten, für bestimmte Zeiten unterbrochen werden. Der Rotationsbetrieb läuft vorzugsweise mit einer mittleren Drehgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis 10 Umdrehungen, weiter bevorzugt von etwa 1 bis 4 und insbesondere von etwa 2 bis 3 Umdrehungen pro Tag ab, um einen guten Kompromiß zwischen einer guten Durchmischung und einem passenden Vortrieb des Materials im Fermentationsbehälter, einer guten Biogasausbeute und einem geringen Energieverbrauch zu erzielen.The fermentation container is rotated preferably continuously with one set as needed Rotation speed. The rotation can also be performed as needed, e.g. to Sampling, for process control, for certain process steps or for Maintenance, for certain times are interrupted. The rotation mode is preferably running with an average rotational speed of about 0.5 to 10 revolutions, more preferably from about 1 to 4 and especially from about 2 to 3 turns a day to make a good compromise between a good mixing and a suitable propulsion of the material in the fermentation tank, good biogas yield and low energy consumption achieve.

Das Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorteilhaft auf die Trockenfermentation ausgerichtet. Das heißt, die Fermentation erfolgt vorzugsweise in Form einer anaeroben Trockenvergärung mit einer schüttbaren oder stückigen Biomasse, deren Trockensubstanzgehalt über etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise etwa 15 bis 45 Gew.-% und weiter bevorzugt von etwa 25 bis 35 Gew.-% liegt. Zu diesem Zweck ist der Einfüllbehälter der Vorrichtung zum Zuführen der Biomasse in Form eines Containers, eines Silos oder eines Ballen so ausgestaltet, daß er die zu fermentierende Biomasse als schüttfähiges bzw. stückiges Material aufnehmen kann und an die Zufuhreinrichtung liefern kann. Die Art der zu fermentierenden Biomasse ist nicht eingeschränkt und kann z.B. hauswirtschaftlicher, landwirtschaftlicher oder industrieller Bioabfall, zur Biogasgewinnung angebaute Pflanzen und Pflanzensilagen wie etwa von Mais, Roggen, Triticale und Grassilagen, Gülle, Mist, Klärschlamm, Grasschnitt, Altfett und dergleichen enthalten. Sogar biologisch nicht verwertbare Abfallprodukte werden im erfindungsgemäßen System toleriert, da die zu fermentierende Bio masse nicht pumpfähig zu sein braucht und das System gegenüber solchen Abfallprodukten unempfindlich ist.The method or the device according to the invention is advantageously aimed at dry fermentation. This means that the fermentation is preferably carried out in the form of anaerobic dry fermentation with a pourable or lumpy biomass, the dry matter content of which is above approximately 15% by weight, preferably approximately 15 to 45% by weight and more preferably approximately 25 to 35% by weight. lies. For this purpose, the filling container of the device for feeding the biomass is designed in the form of a container, a silo or a bale, that it can take up the biomass to be fermented as a pourable or lumpy material and can deliver it to the feed device. The type of biomass to be fermented is not restricted and can contain, for example, domestic, agricultural or industrial bio-waste, plants and plant silages grown for biogas production such as maize, rye, triticale and grass silages, liquid manure, manure, sewage sludge, grass clippings, used fat and the like. Even biologically unusable waste products are tolerated in the system according to the invention, since the biomass to be fermented need not be pumpable and the system is insensitive to such waste products.

Zum Eintrag der Biomasse und zum Austrag des fermentierten Endsubstrats in bzw. aus dem Fermentationsbehälter weisen die Zufuhreinrichtung bzw. die Entnahmeeinrichtung eine Förderschnecke oder eine Spiralwendel auf. Zur Einstellung der Konsistenz und der Dichte des ein- bzw, ausgetragenen Materials besitzt die Förderschnecke bzw, die Spiralwendel unterschiedliche Steigungen. Die Steigung ist jeweils vorzugsweise so ausgestaltet, daß sich in Förderrichtung durch abnehmende Steigung eine zunehmende Verdichtung des Materials ergibt.For the entry of the biomass and for Show discharge of the fermented end substrate in or out of the fermentation tank the feed device or the removal device is a screw conveyor or a spiral spiral. For setting the consistency and density The feed screw has the material that is fed in or discharged or, the spiral spiral has different slopes. The slope is preferably designed so that in the conveying direction by decreasing Gradient results in an increasing compression of the material.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im Fermentationsbehälter, koaxial mit dessen Rotationsachse, eine Hohlwelle eingerichtet, über die Biogas entnommen und/oder bei Bedarf ein Perkolationsmedium, welches Methangas oder produzierende Mikroorganismen enthält, und ggf. weitere flüssige oder gasförmige Medien bzw. Behandlungsmittel zugeführt werden kann. Die Hohlwelle sollte starr sein und in der Rotationsachse fixiert nicht rotieren und ist vorzugsweise mit mindestens einem Steigrohr verbunden, durch das bei Bedarf, vorzugsweise fortlaufend Biogas entnommen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle in Form eines zweiseeligen Rohrs ausgestaltet, welches in der Symmetrieachse drehfest montiert ist und zwei Rohrleitungen aufweist: Das erste Rohr ist vorzugsweise mit einer ersten Serie von feststehenden Steigrohren zur Biogasentnahme verbunden, und das zweite Rohr ist vorzugsweise mit einer zweiten Serie von feststehenden Steigrohren zur bedarfsweisen Zufuhr von Perkolationsmedium und/oder weiterer flüssiger oder gasförmiger Medien verbunden.In an advantageous further training of the method and the device according to the invention is coaxial in the fermentation tank with its axis of rotation, a hollow shaft set up over the Biogas removed and / or if necessary a percolation medium which Contains methane gas or producing microorganisms, and possibly further liquid or gaseous Media or treatment agents can be supplied. The hollow shaft should be rigid and should not rotate fixed in the axis of rotation and is preferably connected to at least one riser through that, if necessary, preferably continuously withdrawn biogas can. In a preferred embodiment the hollow shaft is designed in the form of a two-tube, which is rotatably mounted in the axis of symmetry and two pipes comprises: The first tube is preferably with a first series connected by fixed risers for biogas extraction, and the second tube is preferably with a second series of fixed Riser pipes for the supply of percolation medium and / or as required more fluid or more gaseous Media connected.

Das erste Rohr ist geeigneterweise ausgangsseitig mit einer Evakuiereinrichtung verbunden und leitet das Biogas zu einem Gaszwischenspeicher oder direkt zu einer Einrichtung zur Gewinnung von Energie aus Biogas, z.B. einem Blockheizkraftwerk. Das zweite Rohr ist geeigneterweise eingangsseitig mit einem Vorratsbehälter verbunden, in dem das Perkolat bzw. weitere Behandlungsmittel enthalten sind. Ergänzend können in der Hohlwelle, ggf. mit weiteren Steigrohren verbunden, weitere Zu- bzw. Ableitungen vorgesehen sein, um gewünschte Funktionen zu erfüllen. So kann anstelle des Perkolationsmediums und vorzugsweise ergänzend dazu, wobei ein weiteres Rohr/Steigrohr-System bei der Hohlwelle eingerichtet werden kann, dem Fermentationsbehälter flüssiges bzw. fließfähiges Biomassensubstrat wie Gülle, ausgefaultes und mikroorganismenhaltiges Restsubstrat, etc. zugeführt werden.The first pipe is suitable connected and conducts on the output side to an evacuation device the biogas to a gas buffer store or directly to a facility for the production of energy from biogas, e.g. a combined heat and power plant. The the second tube is suitably connected on the input side to a storage container, in which the percolate or other treatment agents are contained. additional can in the hollow shaft, possibly connected to other risers, more Inlets and outlets can be provided in order to fulfill desired functions. So can instead of the percolation medium and preferably in addition to it, with another pipe / riser pipe system set up on the hollow shaft can be, the fermentation tank liquid or flowable biomass substrate such as Slurry, rotten and microorganism-containing residual substrate, etc. are supplied.

Die Bereitstellung der Vielzahl an Steigrohren erlaubt nicht nur eine gut verteilte Entnahme von Biogas und/oder Zugabe von Perkolat und anderen flüssigen, fließfähigen oder gasförmigen Medien bzw. Behandlungsmitteln, sondern unterstützt zusätzlich eine gute Vermengung und Durchmischung der Biomasse im sich drehenden Fermentationsbehälter (Kammwirkung). Eine gute Kammwirkung wird erzielt, wenn der Fermentationsbehälter mit der Biomasse zu etwa 30 bis 80%, vorzugsweise etwa 50 bis 75% und insbesondere etwa 65 bis 70% der maximalen Füllhöhe gefüllt ist.Providing the multitude of Riser pipes not only allow a well-distributed extraction of biogas and / or addition of percolate and other liquid, flowable or gaseous Media or treatment agents, but also supports good mixing and mixing the biomass in the rotating fermentation tank (comb action). A good combing effect is achieved if the fermentation container with about 30 to 80% of the biomass, preferably about 50 to 75% and in particular about 65 to 70% of the maximum fill level is filled.

Die mit der Hohlwelle verbundenen Steigrohre besitzen vorzugsweise eine nach oben gerichtete, vertikale Erstreckung mit einem nach unten umgebogenen freien Ende, welches in den nicht mit Biomasse gefüllten Raum des Fermentationsbehälters hinein ragt. Dadurch kann verhindert werden, daß Biomasse in die Steigrohre hinein fällt und somit das entnommene Biogas verunreinigt, und eine Verstopfung der Steigrohre wird vermieden.The connected with the hollow shaft Risers preferably have an upward, vertical Extension with a free end bent downwards, which in those not filled with biomass Fermentation tank space protrudes into it. This can prevent biomass from entering the risers falls into it and thus contaminates the extracted biogas, and clogging of the Riser pipes are avoided.

Die Vorwärtsbewegung der Biomasse im Fermentationsbehälter und deren Geschwindigkeit und damit die Verweildauer der Biomasse im Fermentationsbehälter kann gut eingestellt werden durch den unabhängig steuerbaren Betrieb der Biomasse-Zufuhreinrichtung und der Endsubstrat-Entnahmeeinrichtung und durch den Abrolleffekt, der sich durch die Rotation des Fermentationsbehälters an sich, durch die Rotationsgeschwindigkeit und durch die geeignete Füllhöhe der Biomasse im Fermentationsbehälter einstellen läßt. Ergänzend dazu kann die Vorwärtsbewegung durch mechanische Elemente unterstützt werden, z.B. einfach durch an der Behälterinnenseite angebrachte Vortriebselemente, die für einen zusätzlichen Vortrieb der Biomasse im Fermentationsbehälter sorgen. Eine einfache Realisierung der Vortriebselemente ermöglicht das Anbringen statischer Vorschubleisten, die in Schrägstellung an der Innenwand des Fermentationsbehälters angebracht sind.The forward movement of the biomass in the fermentation tank and their speed and thus the residence time of the biomass in the fermentation vessel can be easily adjusted by the independently controllable operation of the Biomass feeding device and the final substrate removal device and by the rolling effect, which is due to the rotation of the fermentation container itself, by the speed of rotation and by the appropriate one Fill level of the biomass in the fermentation tank can be adjusted. In addition, can the forward movement supported by mechanical elements, e.g. just by on the inside of the container attached propulsion elements, which are used for additional propulsion of the biomass in the fermentation tank to care. This enables simple implementation of the propulsion elements Attaching static feed bars that are tilted are attached to the inner wall of the fermentation tank.

In einem besonders nützlichen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist der drehbar gelagerte Fermentationsbehälter, der geeigneterweise in Form einer Trommel gebildet ist, so ausgestaltet, daß er eine nach innen in den Fermentationsraum weisende Beschichtung aufweist, die eine raube Oberfläche und/oder eine Porosität zur Besiedlung von Fermentationsmikroorganismen besitzt. Durch diese raube und/oder poröse Schicht an der Innenwand des Behälters können die Bedingungen für die Fermentationsmikroorganismen stark verbessert werden, und im Gegensatz zu einer normalen, glatten Behälterinnenoberfläche ist die spezifische Oberfläche erhöht, wodurch eine Erhöhung der Vergärungsfläche und somit auch eine gesteigerte Durchsatzleistung und ein gesteigerter Gasertrag erzielt werden.In a particularly useful object of the present invention, the rotatably mounted fermentation container, which is suitably formed in the form of a drum, is designed in such a way that it has a coating which points inwards into the fermentation space and which has a rough surface and / or a porosity for the settlement of Has fermentation microorganisms. This rough and / or porous layer on the inner wall of the container can greatly improve the conditions for the fermentation microorganisms, and in contrast to a normal, smooth container The specific surface is increased, whereby an increase in the fermentation area and thus an increased throughput and an increased gas yield are achieved.

Durch die drehbare Eigenschaft des Fermentationsbehälters wird eine Bewegung der Perkolatflüssigkeit an der rauhen Oberfläche und vorzugsweise in den Poren der Innenwandschicht ermöglicht. Ferner kann durch Drehung des Behälters ein wechselnder Kontakt der an der rauhen bzw. porösen Oberflächenschicht haftenden Mikroorganismenkultur mit der Biomasse stattfinden. Insgesamt ergibt sich eine deutlich verbesserte Biogasausbeute.Due to the rotatable property of the fermentation vessel there is a movement of the percolate liquid on the rough surface and preferably in the pores of the inner wall layer. Furthermore, alternating contact can be achieved by rotating the container on the rough or porous surface layer adhering microorganism culture take place with the biomass. A total of there is a significantly improved biogas yield.

Die raube und/oder poröse Oberfläche der Innenwandbeschichtung des Fermentationsbehälters weist somit eine rillige, muldige, kuppige, schuppige und/oder insbesondere eine porige Struktur auf. Die Rauheit zeichnet sich zum Beispiel durch eine Rauhtiefe von mindestens etwa 0,1 mm, vorzugsweise mindestens etwa 1 mm und weiter bevorzugt von mindestens etwa 5 mm aus, und die Porosität, die alternativ oder zusätzlich zur Rauheit und offenporig vorliegen kann, beinhaltet zum Beispiel Porengrößen von etwa 0,01 bis 50 mm, vorzugsweise von etwa 0,1 bis 10 mm, ggf. zusätzlich kleinere und größere Poren.The rough and / or porous surface of the interior wall coating of the fermentation tank thus shows a grooved, tired, scaly, scaly and / or in particular a porous structure. The roughness stands out, for example by a roughness depth of at least about 0.1 mm, preferably at least about 1 mm, and more preferably at least about 5 mm, and the porosity, the alternative or additional for roughness and pores, for example Pore sizes of about 0.01 to 50 mm, preferably from about 0.1 to 10 mm, possibly additionally smaller and larger pores.

Das Material der Beschichtung umfasst vorzugsweise ein bioverträgliches, aber biologisch im wesentlichen nicht abbaubares Material, beispielsweise Kunststoff und vorzugsweise ein Bitumen oder ein bituminöses Material. Das Material wird beispielsweise auf die Innenwand des Fermentationsbehälter-Grundkörpers, der vorzugsweise in Form einer Trommel vorliegt, grob aufgestrichen, aufgespritzt, aufgeschäumt oder in Form eines Schwamms aufgebracht. Alternativ kann eine zunächst glatte Beschichtungsoberfläche aufgeraut oder porös gemacht werden.The material of the coating includes preferably a biocompatible, but essentially non-biodegradable material, for example Plastic and preferably a bitumen or a bituminous material. The material is, for example, on the inner wall of the fermentation container body preferably in the form of a drum, roughly spread on, sprayed on, foamed or applied in the form of a sponge. Alternatively, an initially smooth one coating surface roughened or porous be made.

Eine besonders gute Auswertung der eingesetzten Biomasse wird erzielt, wenn im Anschluß an die oben beschriebene anaerobe Fermentation zur Biogasgewinnung mit einer Nachkompostierung des fermentierten Restsubstrats kombiniert wird. Durch die Vorschaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trockenfermentation werden in der Nachkompostierung zwei Rottegrade überflüssig. Somit läßt sich die ausgezeichnete Energieausbeute bei der Biogasgewinnung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem sich ohne weiteres Ausbeuten von bis zu ca. 70% Methangehalt bei niedrigem Eigenenergieverbrauch ergeben, ausgezeichnet mit einer Verwendung des nach der anaeroben Fermentation erhaltenen Restsubstrats zur Herstellung eines Biodüngers, vorzugsweise nach der Nachkompostierung des Restsubstrats, kombinieren.A particularly good evaluation of the Biomass used is achieved when following the Anaerobic fermentation for biogas production described above a post-composting of the fermented residual substrate combined becomes. By connecting the dry fermentation method according to the invention two degrees of rot become superfluous in post-composting. So you can the excellent energy yield in the biogas production of the process according to the invention, in which there is no further yield of up to approx. 70% methane content with low own energy consumption, excellent with a use of the residual substrate obtained after the anaerobic fermentation for Production of a bio fertilizer, preferably combine after post-composting the residual substrate.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungsformen sind zur Veranschaulichung und als Beispiele, jedoch nicht einschränkend zu verstehen.The present invention is discussed below Reference to the attached Drawings closer explained. The embodiments are illustrative and examples, but not limiting understand.

1 zeigt schematisch im Längsquerschnitt eine Anlage mit einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Vergärung von Biomasse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows schematically in longitudinal cross section a plant with a device for the continuous fermentation of biomass according to a first embodiment of the present invention;

2 zeigt die Anlage der 1 schematisch in einer Draufsicht; 2 shows the layout of the 1 schematically in a top view;

3 zeigt schematisch im Längsquerschnitt eine alternative Ausführungsform einer Anlage mit einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Vergärung von Biomasse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 shows schematically in longitudinal cross section an alternative embodiment of a plant with a device for the continuous fermentation of biomass according to a second embodiment of the present invention;

4 zeigt die Anlage der 3 schematisch in einer Draufsicht, und 4 shows the layout of the 3 schematically in a plan view, and

5 zeigt die Vorrichtung der 3 im Kurzquerschnitt; und 5 shows the device of the 3 in short cross section; and

6 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 gezeigten Ausführungsform. 6 schematically shows an enlarged section of the in 1 shown embodiment.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Gemäß der in 1, 2 und 6 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist eine den Fermentationsraum bildende, zylindrische Fermentationstrommel 11 schwimmend in einer Flüssigkeit 16 gelagert, wobei sich Wasser als die Flüssigkeit 16 im Flüssigkeitsbecken 90 befindet. Als Fermentationsbehälter 11 dient hier eine Trommel aus Eisen oder Stahl mit einem Volumen von ca. 30 m³, einem Innendurchmesser von 2,20 m und einer Innenlänge von 8,60 m. Die Flüssigkeitsmenge des Wassers 16 im Schwimmbecken 90 ist so eingestellt und kann durch einen Wasserfüllstandsmesser 20 so geregelt werden, daß die Trommel 11 aufgrund des Auftriebs so in einen schwimmenden Zustand versetzt wird, daß das Zuleitungsrohr 24 zum Einführen der Biomasse 12 und das Entnahmerohr 25 zum Entnehmen des fermentierten Endsubstrats 30 jeweils in einem in der Seitenwand des Schwimmbeckens 90 vorgesehenen Holzlager 23 weitgehend belastungsfrei rotieren kann. Unterhalb des Fermentationsbehälters 11 ist mindestens ein Trägerelement 17 vorgesehen, der in der Höhe variabel sein kann und als Notaufnehmer für den Fall dient, daß der Fermentationsbehälter 11 eine bestimmte Schwimmhöhe unterschreitet. In 1 sind drei solcher Trägerelemente 17 gezeigt. Im normalen Schwimmzustand liegt zwischen der Außenwand des Fermentationsbehälters 11 und dem Trägerelement 17 eine Lücke von geeigneterweise 1 bis 20 cm, z.B. von 10 cm vor, die durch das Wasser 16 ausgefüllt wird (s.According to the in 1 . 2 and 6 The preferred embodiment shown is a cylindrical fermentation drum forming the fermentation space 11 floating in a liquid 16 stored with water as the liquid 16 in the liquid pool 90 located. As a fermentation tank 11 here is a drum made of iron or steel with a volume of approx. 30 m ³ , an inner diameter of 2.20 m and an inner length of 8.60 m. The amount of liquid in the water 16 in the swimming pool 90 is set and can by a water level meter 20 be regulated so that the drum 11 due to the buoyancy is placed in a floating state so that the feed pipe 24 to introduce the biomass 12 and the sampling tube 25 to remove the fermented end substrate 30 each in one in the side wall of the swimming pool 90 provided wood storage 23 can rotate largely without stress. Below the fermentation tank 11 is at least one carrier element 17 provided that can be variable in height and serves as an emergency receiver in the event that the fermentation tank 11 falls below a certain swimming height. In 1 are three such support elements 17 shown. In the normal swimming state lies between the outer wall of the fermentation tank 11 and the carrier element 17 a gap of suitably 1 to 20 cm, for example of 10 cm in front, caused by the water 16 is filled in (see

6). Das Trägerelement 17 kann z.B. aus Holz und in Form eines Klotzes oder, um die Notauflagefläche zu erhöhen, schalenförmig oder U-förmig ausgestaltet sein und kann an der zum Fermentationsbehälter zeigenden oberen Seite eine Gleit- oder Rollfläche aufweisen. 6 ). The carrier element 17 can, for example, be made of wood and in the form of a block or, in order to increase the emergency support surface, in the form of a bowl or a U and can have a sliding or rolling surface on the upper side facing the fermentation container.

Das Wasser 16 des Schwimmbeckens 90 wird von einem z.B. 8 bis 10 m³ großen Wasserbehälter 60 gespeist. Das darin befindliche Wasser 18 wird über Leitungen von einer Wassertauchpumpe 19, die von dem Wasserfüllstandsmesser 20 gesteuert ist, bei Bedarf und gesteuert in das Wasserbecken eingeführt. Eine Wasserzirkulationspumpe 21 sorgt für eine homogene Temperaturverteilung des Wassers 16 im Schwimmbecken. Die Temperatur des Wassers 16 wird gemessen und über einen Wärmetauscher 22 geregelt.The water 16 of the swimming pool 90 is from a 8 to 10 m ³ large water container 60 fed. The water in it 18 is via lines from a submersible water pump 19 by the water level meter 20 is controlled, if necessary and controlled introduced into the water basin. A water circulation pump 21 ensures a homogeneous temperature distribution of the water 16 in the swimming pool. The temperature of the water 16 is measured and via a heat exchanger 22 regulated.

Die zu fermentierende Biomasse 12, die vorzugsweise ein schüttfähiges, vorkompostiertes Material mit einer durch eine aerobe Vorkompostierung erreichten Temperatur von etwa 30 bis 40°C ist, wird in einem trichterförmigen Schüttcontainer 13 aufgenommen. Das Volumen des Schüttcontainers 13 beträgt ungefähr 3 m³ und entspricht somit etwa der zur Fermentation in die ca. 30 m³ große Fermentationstrommel gelieferten Tagesmenge. Die Biomasse wird durch einen sich drehenden Rechen 46 zur groben Durchmischung in einen Schneckenförderer 41 eingeführt, der aufgrund in Förderrichtung abnehmender Steigung die Biomasse unter Verdichtung derselben in die Fermentationstrommel 11 befördert. Die Drehachse des Schneckenförderers 41 verläuft entlang der Symmetrieachse der sich drehenden Fermentationstrommel 11 und ist drehbar in einem Zuleitungsrohr 24 eingeschlossen, welches über einen Flansch 24a fest mit der Fermentationstrommel 11 verbunden ist. Die Förderschnecke 41 wird über ein Zahnradgetriebe mit einem Motor 43 zur Befüllung der Fermentationstrommel angetrieben, wobei die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors und somit der Förderschnecke je nach gewünschter Eintragsmenge und unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Fermentationstrommel gesteuert ist. Das Zuleitungsrohr 41 und der Schüttcontainer 13 sind durch Stützen 13a getragen.The biomass to be fermented 12 , which is preferably a pourable, pre-composted material with an aerobic pre-composting temperature of about 30 to 40 ° C, is placed in a funnel-shaped bulk container 13 added. The volume of the bulk container 13 is approximately 3 m ³ and thus corresponds approximately to the daily quantity supplied for fermentation in the approximately 30 m ³ large fermentation drum. The biomass is made by a rotating rake 46 for rough mixing in a screw conveyor 41 introduced, due to the decreasing slope in the conveying direction, the biomass while compressing it into the fermentation drum 11 promoted. The axis of rotation of the screw conveyor 41 runs along the axis of symmetry of the rotating fermentation drum 11 and is rotatable in a feed pipe 24 included, which over a flange 24a firmly with the fermentation drum 11 connected is. The screw conveyor 41 is via a gear transmission with a motor 43 driven to fill the fermentation drum, wherein the rotational speed of the drive motor and thus the screw conveyor is controlled depending on the desired amount of input and regardless of the rotational speed of the fermentation drum. The supply pipe 41 and the bulk container 13 are by props 13a carried.

Am der Eingangsseite gegenüberliegenden Ende der Fermentationstrommel 11 ist, ebenfalls koaxial mit der Rotationsachse des Fermentationsbehälters 11, ein Entnahmerohr 25 zum Entnehmen des fermentierten Endsubstrats 30 vorgesehen. Das Entnahmerohr 25 ist ebenfalls über einen Flansch 25a fest mit der Fermentationstrommel 11 verbunden und umschließt eine sich um die Rotationsachse koaxial drehende Förderschnecke 42 zum Austrag des Endsubstrats. Die Steigung der Förderschnecke 42 nimmt in Förderrichtung ab, so daß die fermentierte Biomasse im Fermentationsraum gegriffen wird und unter Verdichtung ein rieselfähiges Endsubstrat 30 ausgetragen wird. Das Endsubstrat 30 wird über ein Förderband 47 abtransportiert und, wie in 2 gezeigt, einer Nachkompostieranlage 100 zugeführt. Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke 42 und somit die Austragsmenge des Endsubstrats kann über ein Zahnradgetriebe durch einen Antriebsmotor 44 gesteuert werden. Ein weiterer Antriebsmotor 45 bewirkt über einen Kettenantrieb 45a eine Drehung des Entnahmerohrs 25. Aufgrund der festen Verbindung mit der Fermentationstrommel 11 und eingangsseitig mit dem Zuleitungsrohr 24 bewirkt die Drehung des Entnahmerohrs 25 eine Komplettdrehung des verbundenen Rohrsystems. Die Drehung des Rohrsystems wird in diesem Ausführungsbeispiel auf eine kontinuierliche Rotation mit zwei bis drei Umdrehungen pro Tag eingestellt. Die Rotationsgeschwindigkeit ist jedoch nach Wunsch individuell steuerbar. Die Drehung des Entnahmerohrs 25 erfolgt wie auf der Seite des Zuleitungsrohrs in einem in der linken Seitenwand des Schwimmbeckens 90 vorgesehen, das Rohr aufnehmenden Holz-Drehlager 23. Zur Gewährleistung der Wasserdichtheit des Schwimmbeckens ist an den Holzlagern 23 anliegend ein aufblasbarer Gummiring 29 vorgesehen, der mit einem Seegerverschluß mit der Seitenwand des Schwimmbeckens 90 verbunden ist. Die Füllstandshöhe des Wassers 16 im Schwimmbecken 90 liegt vorzugsweise unterhalb der Zuleitungs- und Entnahmerohre 24 und 25.At the opposite end of the fermentation drum 11 is also coaxial with the axis of rotation of the fermentation container 11 , a sampling tube 25 to remove the fermented end substrate 30 intended. The sampling tube 25 is also over a flange 25a firmly with the fermentation drum 11 connected and encloses a screw conveyor 42 coaxially rotating about the axis of rotation for the discharge of the end substrate. The slope of the screw conveyor 42 decreases in the conveying direction, so that the fermented biomass is gripped in the fermentation room and a free-flowing final substrate with compression 30 is carried out. The final substrate 30 is on a conveyor belt 47 transported and, as in 2 shown a post composting plant 100 fed. Speed of rotation of the screw conveyor 42 and thus the discharge amount of the final substrate can be via a gear transmission by a drive motor 44 being controlled. Another drive motor 45 effected via a chain drive 45a a rotation of the sampling tube 25 , Due to the firm connection with the fermentation drum 11 and on the input side with the feed pipe 24 causes the sampling tube to rotate 25 one complete turn of the connected pipe system. In this exemplary embodiment, the rotation of the pipe system is set to a continuous rotation with two to three revolutions per day. However, the speed of rotation can be individually controlled as desired. The rotation of the sampling tube 25 takes place as on the side of the supply pipe in one in the left side wall of the swimming pool 90 provided the tube-receiving wooden swivel 23 , To ensure the watertightness of the swimming pool is on the wooden bearings 23 with an inflatable rubber ring 29 provided that with a Seegervluß with the side wall of the swimming pool 90 connected is. The level of the water 16 in the swimming pool 90 is preferably below the supply and withdrawal pipes 24 and 25 ,

Koaxial mit der Rotationsachse der Fermentertrommel 11 befindet sich im Fermentationsraum eine Hohlwelle 26, die sich an beiden Enden der Fermentationstrommel weiter koaxial entlang der Rotationsachsen der Zuleitungs- bzw. Entnahmerohre 24 und 25 erstreckt. Wie zusätzlich durch 6 detaillierter dargestellt, ist die Hohlwelle 26 als zweiseeliges Rohr aus Stahl ausgestaltet, wobei ein äußeres Rohr 262 größeren Durchmessers mit einer ersten Serie von Steigrohren 26a zur Entnahme des Biogases 14 verbunden ist (s. die nach oben gerichteten Pfeile in 1 und 6) und zur Ableitung des Biogases – wie in 2 gezeigt zu einem Biogas-Zwischenspeicher 70 mit z.B. etwa 250 m³ Volumen und darüber hinaus zu einem Blockheizkraftwerk 80 – dient. Das zweite, innere Rohr 262 kleineren Durchmessers in der Hohlwelle 26 ist mit einer zweiten Serie von Steigrohren 26b verbunden. Über dieses Rohrsystem kann je nach Bedarf Perkolat und/oder weitere flüssige, fließfähige oder gasförmige Medien 15 aus dem Vorratsbehälter 50 (Volumen z.B. ca. 5 m³) in die Fermentationstrommel 11 eingeführt werden (s. die nach unten gerichteten Pfeile in 1 und 6). In der Hohlwelle umgibt das erste Rohr 261 größeren Durchmessers das dünnere Rohr 262, so daß das entnommene, warme Biogas für eine günstige Erwärmung des zugeleiteten Mediums 15 und somit für eine günstige Voraussetzung für die Fermentation sorgt. Hohlwelle 26 und Steigrohre 26a, 26b sind drehfest montiert, und die Hohlwelle wird seitlich über Stützen 51a und 51b gestützt. Die Hohlwelle 26 endet in einem toten Ende 26c. Alternativ kann das Rohrsystem der Hohlwelle in einem geschlossenen Zirkulationssystem integriert sein. Die gleichmäßig in Längsrichtung der Fermentationstrommel verteilten Steigrohre führen zu einem günstigen Kammeffekt zur Durchmischung des sich im Behälter befindlichen Materials.Coaxial with the axis of rotation of the fermenter drum 11 there is a hollow shaft in the fermentation room 26 which continue coaxially at both ends of the fermentation drum along the axes of rotation of the feed or extraction tubes 24 and 25 extends. How additionally through 6 The hollow shaft is shown in more detail 26 designed as a two-pipe tube made of steel, with an outer tube 262 larger diameter with a first series of risers 26a to extract the biogas 14 is connected (see the arrows pointing upwards in 1 and 6 ) and to discharge the biogas - as in 2 shown to a biogas buffer 70 with, for example, about 250 m ³ volume and beyond to a combined heat and power plant 80 - serves. The second, inner tube 262 smaller diameter in the hollow shaft 26 is with a second series of risers 26b connected. Percolate and / or other liquid, flowable or gaseous media can be used via this pipe system as required 15 from the reservoir 50 (Volume approx. 5 m ³ ) into the fermentation drum 11 be introduced (see the downward arrows in 1 and 6 ). The first tube surrounds the hollow shaft 261 larger diameter the thinner tube 262 , so that the removed, warm biogas for a favorable heating of the supplied medium 15 and thus provides a favorable prerequisite for fermentation. hollow shaft 26 and risers 26a . 26b are mounted so that they cannot rotate, and the hollow shaft is supported laterally via supports 51a and 51b supported. The hollow shaft 26 ends in a dead end 26c , Alternatively, the tubular system of the hollow shaft can be integrated in a closed circulation system. The risers evenly distributed in the longitudinal direction of the fermentation drum lead to a favorable comb effect for the mixing of the material in the container.

In der Fermentationstrommel 11 ist ferner ein Einstiegsloch 28 mit z.B. ca. 2 m Durchmesser vorgesehen, um einen weiteren Zugang in das Innere oder eine weitere Entnahmemöglichkeit aus der Fermentationstrommel bereitzustellen. Am Einstieg 28 ist ferner eine 1 cm dicke Lochplatte 28a vorgesehen mit Sieblöchern von jeweils etwa 8 – 10 mm Lochdurchmesser. Die Lochplatte dient zum Ablauf von überflüssigem Perkolats. Dieses überflüssige Perkolat kann bei Bedarf über die Leitung 27 durch Anschluß einer Pumpe abgeleitet und ggf. zum Vorratsbehälter 50 zurückgeführt werden.In the fermentation drum 11 is also an entry hole 28 with a diameter of approx. 2 m, for example see to provide further access to the inside or a further possibility of removal from the fermentation drum. At the entrance 28 is also a 1 cm thick perforated plate 28a provided with sieve holes of about 8 - 10 mm hole diameter each. The perforated plate is used to drain excess percolate. This superfluous percolate can be piped if necessary 27 derived by connecting a pump and, if necessary, to the reservoir 50 to be led back.

Ein vorteilhafter Betrieb einer Trockenvergärung wird vorzugsweise kontinuierlich so ausgeführt, daß durch Einstellung der Eintragsmenge der Biomasse 12 und der Austragsmenge des Endsubstrats 30 sich in der Fermentationstrommel 11 eine Füllstandshöhe des fermentierenden Materials 12 von ca. der Hälfte bis drei Viertel und insbesondere ca. zwei Drittel der Behälterhöhe einstellt, wie in 1 gezeigt. Dadurch wird ein gute Biogasausbeute bei gleichzeitig gutem Abrolleffekt zur Vorwärtsbewegung aufgrund der Rotation des Fermentationsbehälters 11 bewirkt. Günstig für eine Vorwärtsbewegung wirkt sich darüber hinaus die Bereitstellung von Vorschubleisten 52 aus, z.B. schräggestellte Bleche von etwa 1 cm Dicke und 8 cm Länge.An advantageous operation of dry fermentation is preferably carried out continuously so that by adjusting the amount of biomass input 12 and the discharge amount of the final substrate 30 itself in the fermentation drum 11 a level of the fermenting material 12 from about half to three quarters and in particular about two thirds of the container height, as in 1 shown. This makes a good biogas yield with a good rolling effect for forward movement due to the rotation of the fermentation tank 11 causes. The provision of feed bars is also beneficial for a forward movement 52 from, for example, inclined sheets of about 1 cm in thickness and 8 cm in length.

Die in 1 und 2 gezeigten Teile der Anlage können individuell oder kombiniert im Freien oder in einem Gehäuse untergebracht sein. Speziell der Fermentationsbehälter 11 und das Schwimmbecken 90 können überdacht sein, z.B. durch eine Folie oder eine Deckschleifplane.In the 1 and 2 Parts of the system shown can be accommodated individually or in combination outdoors or in a housing. Especially the fermentation tank 11 and the swimming pool 90 can be covered, for example by a film or a tarpaulin.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Die 3, 4 und 5 zeigen jeweils im Längsquerschnitt, in der Draufsicht und im Kurzquerschnitt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausgestaltung und Verfahrensweise dieser Ausführungsform entsprechen weitgehend der ersten Ausführungsform gemäß 1, 2 und 6, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende Einrichtungen und Elemente bedeuten, unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Fermentationstrommel 11 nicht schwimmend auf einer Flüssigkeit, sondern drehbar auf sich drehenden Walzen 36 gelagert ist. Folglich sind in dieser Ausführungsform auch der Wasservorratsbehälter 60 mit dem Wasser 18, die Wassertauchpumpe 19, der Wasserfüllstandsmesser 20, die Wasserzirkulationspumpe, der Wärmeaustauscher 22 und das Trägerelement 17 entbehrlich. In dieser Ausführungsform ist zur Stütze der Last eine Vielzahl von Drehwalzen 36 vorgesehen, die sowohl wie in 3 gezeigt in der Längsrichtung, als auch wie in 5 gezeigt in Querrichtung über den Außenumfang des unteren Teils der Fermentationstrommel 11 verteilt drehbar und in Drehkontakt mit der Fermentationstrommel 11 eingerichtet sind. In diesem Beispiel sind fünf Walzen 36 in der Längsrichtung und – jeweils in einer quer verlaufenden Serie – neun Walzen 36 in der Querrichtung, also 45 Walzen insgesamt vorgesehen. Die Konstruktion kann jedoch durch die Bereitstellung einer anderen Anzahl von Walzen, insbesondere durch weniger Walzen vereinfacht werden und ggf. auf eine zentrale Längswalze, die sich entlang der tiefsten Stelle der Fermentationstrommel 11 in deren Längsrichtung erstreckt, reduziert werden.The 3 . 4 and 5 each show an alternative embodiment of the present invention in longitudinal cross section, in plan view and in short cross section. The design and procedure of this embodiment largely correspond to the first embodiment 1 . 2 and 6 , the same reference numerals denoting corresponding devices and elements, but differs from the first embodiment in that the fermentation drum 11 not floating on a liquid, but rotatable on rotating rollers 36 is stored. Consequently, in this embodiment, the water reservoir is also 60 with the water 18 who have favourited Submersible Water Pump 19 , the water level meter 20 , the water circulation pump, the heat exchanger 22 and the carrier element 17 dispensable. In this embodiment, a plurality of rotating rollers are for supporting the load 36 provided both as in 3 shown in the longitudinal direction, as well as in 5 shown in the transverse direction over the outer circumference of the lower part of the fermentation drum 11 distributed rotatable and in rotary contact with the fermentation drum 11 are set up. In this example there are five reels 36 in the longitudinal direction and - each in a transverse series - nine rollers 36 in the transverse direction, ie 45 rolls in total. However, the construction can be simplified by the provision of a different number of rollers, in particular by fewer rollers, and possibly on a central longitudinal roller, which extends along the lowest point of the fermentation drum 11 extends in the longitudinal direction, are reduced.

Dritte AusführungsformThird embodiment

6 zeigt detaillierter eine besondere Ausgestaltung des drehbar lagerbaren Fermentationsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Fermentationstrommel 11 weist dabei an der Innenwand zum Fermentationsraum eine Beschichtung 53 auf, die eine raube Oberfläche und/oder eine Porosität besitzt. Die Beschichtung ist vorzugsweise auch auf den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Vorschubleisten vorgesehen. Eine solche raube und vorzugsweise poröse Beschichtung erlaubt die günstige Besiedlung und Unterbringung der methanproduzierenden Fermentationsmikroorganismen. Aufgrund des Kontakts mit der Grundwand des Behälters herrscht dort eine Temperatur vor, die leicht über das Umgebungswasser 16 auf den optimalen mesophilen bzw. thermophilen Temperaturbereich eingestellt werden kann. Die Biogasausbeute wird durch die Bereitstellung der rauben und/oder porösen Beschichtung stark erhöht. In dieser Ausführungsform wurde ein Bitumenmaterial rauh und porös auf die Innenoberfläche der Fermentationstrommel 11 aufgebracht. 6 shows in more detail a particular embodiment of the rotatably mountable fermentation container according to the present invention. The fermentation drum 11 has a coating on the inner wall to the fermentation room 53 that has a rough surface and / or porosity. The coating is preferably also provided on the feed strips described in the first embodiment. Such a coarse and preferably porous coating allows the methane-producing fermentation microorganisms to be colonized and accommodated cheaply. Due to the contact with the base wall of the container, a temperature prevails there that is slightly above the ambient water 16 can be adjusted to the optimal mesophilic or thermophilic temperature range. The biogas yield is greatly increased by the provision of the rough and / or porous coating. In this embodiment, a bitumen material became rough and porous on the inner surface of the fermentation drum 11 applied.

6 zeigt ferner im Detail den bevorzugten Aufbau des Schwimmbeckens 90, der einen wasserdichten Beton 54, eine Wärmedämmung 55 sowie eine Folienabdichtung 56 einschließt. Die Dicken der jeweiligen Aufbauschichten können nach Bedarf gewählt werden; z.B. eignet sich eine etwa 10 bis 15 cm dicke Betonschicht, eine ca. 10 cm dicke Wärmedämmschicht und eine etwa 1 bis 2 cm dicke Folienschicht. 6 also shows in detail the preferred structure of the pool 90 which is a waterproof concrete 54 , thermal insulation 55 as well as a foil seal 56 includes. The thicknesses of the respective build-up layers can be selected as required; For example, an approximately 10 to 15 cm thick concrete layer, an approximately 10 cm thick thermal insulation layer and an approximately 1 to 2 cm thick film layer are suitable.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlauben einen kontinuierlichen Betrieb, der zur Trockenfermentation unterschiedlicher Arten von Biomasse besonders geeignet ist, wobei Verfahrens- und Anlagenparameter über eine Steuerung überwacht und bei Bedarf automatisch verändert werden können. Die Verweildauer, die Temperatur, die Perkolatmenge und die Zufuhr- und Entnahmemenge sind jeweils individuell einstellbar.The above-described embodiments of the present invention allow continuous operation, for dry fermentation of different types of biomass is particularly suitable, with process and plant parameters over a Control monitors and automatically changed if necessary can be. The residence time, the temperature, the amount of percolate and the supply and withdrawal quantity are individually adjustable.

Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert und modifiziert werden.The features of the described embodiments can can be combined and modified.

Claims

Process for the fermentation of biomass to produce biogas, in which the supply of biomass and the removal of biogas and residual substrate can take place in continuous operation, since characterized in that the fermentation while rotating a fermentation container ( 11 ) he follows.

A method according to claim 1, characterized in that the fermentation tank ( 11 ) on a liquid ( 16 ) is stored floating.

A method according to claim 2, characterized in that as a liquid ( 16 ) Water is used.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that the fermentation tank ( 11 ) with a fixing element ( 23 ) is rotatably held in the rotating position and the liquid is contained in a basin accommodating the fermentation container at such a height that the buoyancy ensures that the fixing element is largely free of stress.

A method according to claim 1, characterized in that the fermentation tank on at least one roller or roller ( 36 ) is rotatably mounted.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fermentation in a tubular, rotatable container ( 11 ) and the biomass supply ( 12 ) and the residual substrate removal ( 30 ) each in a supply pipe ( 24 ) or sampling tube ( 25 ), each with a smaller cross-sectional diameter than the tubular fermentation tank ( 11 ), are aligned coaxially with the fermentation container and on opposite sides of the fermentation container ( 11 ) be connected to it.

A method according to claim 6, characterized in that the drive for rotating the fermentation container ( 11 ) by rotary drive ( 45 . 45a ) of the supply pipe ( 24 ) and / or the sampling tube ( 25 ) is effected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fermentation container ( 11 ) is rotated at an average speed of about 0.5 to 10 revolutions per day.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fermentation in the form of dry fermentation with a biomass ( 12 ) takes place, the dry matter content of which is above about 15%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fermentation container ( 11 ) with the biomass ( 12 ) is filled to about 30 to 80% of the maximum fill level.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a hollow shaft (coaxial with the axis of rotation) 26 ) is used via the biogas ( 14 ) removed and / or inoculation medium or another treatment agent ( 15 ) is supplied.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that fermentation microorganisms on or in a layer ( 53 ) the inner wall of the fermentation tank ( 11 ) are kept, which has a surface roughness or a porosity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fermented residual substrate ( 30 ) is post-composted in a post-treatment.

Device for the continuous fermentation of biomass with the production of biogas, with: - a fermentation room, - a feed device ( 24 . 41 ) for feeding fermentable biomass ( 12 ) to the fermentation room, - a removal device ( 25 . 42 ) for removing fermented substrate ( 30 ), and - a removal device ( 26a . 261 ) for the extraction of biogas ( 14 ), characterized in that a rotatably mounted fermentation container ( 11 ) is provided in which the fermentation room is formed.

The apparatus of claim 14, further comprising a liquid pool ( 90 ) in which the fermentation tank ( 11 ) and in which the fermentation tank is floating in a liquid ( 16 ) can immerse.

The apparatus of claim 14, further comprising at least one roller or roller ( 36 ) on which the fermentation tank ( 11 ) is rotatably mounted.

Device according to one of claims 14 to 16, further comprising a fixing element ( 23 ) that the fermentation tank ( 11 ) rotates in the rotating position essentially without load.

Apparatus according to claim 17 in conjunction with claim 15, further comprising a in the liquid pool ( 90 ) liquid level meter ( 20 ), which controls the liquid level in the liquid pool in such a way that the buoyancy ensures that the fixing element is largely free of stress ( 23 ) cares.

Device according to one of claims 14 to 18, characterized in that the fermenta tion container ( 11 ) is a tubular container and that the biomass supply device ( 24 . 41 ) and the removal device ( 25 . 42 ) for the fermented substrate 24 ) or extraction pipes ( 25 ) which each have a smaller cross-sectional diameter than the fermentation tube, are aligned coaxially with the fermentation tube and are connected to the fermentation tube on opposite sides thereof.

Apparatus according to claim 19, further comprising a rotation drive device of the feed pipe ( 24 ) and / or with a rotary drive device ( 45 . 45a ) of the sampling tube ( 25 ), whereby the rotation of the fermentation container ( 11 ) can be done.

Device according to one of claims 14 to 19, further comprising a with the feed device ( 24 . 41 ) connected filling container ( 13 ) for feeding the biomass ( 12 ) for the fermentation, the filling container being designed in such a way that it receives a pourable biomass and the pourable biomass to the feed device ( 24 . 41 ) can deliver.

Device according to one of claims 14 to 21, characterized in that the biomass supply device ( 24 . 41 ) and / or the removal device ( 25 . 42 ) one screw conveyor each ( 41 . 42 ) with a decreasing slope in the respective conveying direction.

Device according to one of claims 14 to 23, characterized, further comprising a hollow shaft ( 26 ) in the fermentation tank ( 11 ) is set up coaxially with its axis of rotation, the hollow shaft being a first tube ( 261 ) for biogas extraction and, if necessary, a second, spatially separated pipe ( 262 ) for the supply of inoculation medium and / or treatment agent.

Device according to claim 23, characterized in that the first tube ( 261 ) the hollow shaft outside the fermentation tank with a gas line and inside the fermentation tank with a first series of risers ( 26a ) for the extraction of biogas ( 14 ) is connected and that the second pipe ( 262 ) the hollow shaft outside the fermentation tank with a storage tank ( 50 ) of the inoculation medium and / or treatment agent ( 15 ) and inside the fermentation tank with a second series of risers ( 26b ) is connected to the supply of the inoculation medium and / or the treatment agent.

Device according to one of claims 14 to 24, characterized in that the fermentation container ( 11 ) Propulsion elements ( 52 ) to advance the biomass in the fermentation tank.

Device according to one of claims 14 to 25, combined with a composting plant ( 100 ).

Fermentation tank ( 11 ), which has a rotatable shape and an inward-facing coating on the inside of the container ( 53 ) which has a rough surface and / or a porosity for colonizing fermentation microorganisms.

Fermentation tank ( 11 ) according to claim 27, characterized in that the coating comprises a substantially non-biodegradable material.

Using the fermentation tank ( 11 ) according to claim 27 or 28 in a method according to one of claims 1 to 13.

Use of a residual substrate obtained by the method according to one of claims 1 to 13 ( 30 ) for the production of an organic fertilizer.