DE10306988B4

DE10306988B4 - Process and apparatus for the continuous fermentation of biomass

Info

Publication number: DE10306988B4
Application number: DE10306988A
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: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: DE10306988A1

Abstract

Verfahren zur Vergärung von Biomasse unter Gewinnung von Biogas, bei dem die Zufuhr von Biomasse und die Entnahme von Biogas und Restsubstrat in kontinuierlichem Betrieb erfolgen, wobei die Fermentation unter Drehung eines Fermentationsbehälters (11) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fermentation in Form einer Trockenvergärung mit einer stückigen oder schüttfähigen Biomasse (12) erfolgt, deren Trockensubstanzgehalt über 15% liegt, und dass die Zuführung der Biomasse (12) und die Entnahme des Restsubstrats (30) über eine Biomasse-Zufuhreinrichtung (24, 41) und/oder eine Entnahmeeinrichtung (25, 42) erfolgt, mittels jeweils einem Schneckenförderer (41, 42) mit in der jeweiligen Förderrichtung abnehmender Gewindesteigung.method for fermentation of biomass producing biogas, where the supply of Biomass and the removal of biogas and residual substrate in continuous Operation, wherein the fermentation with rotation of a fermentation container (11) takes place, characterized in that the fermentation in the form of a dry fermentation with a lumpy or pourable biomass (12), whose dry matter content is above 15%, and that the feed the biomass (12) and the removal of the residual substrate (30) via a Biomass feed device (24, 41) and / or a removal device (25, 42), by means of a respective screw conveyor (41, 42) with decreasing in the respective conveying direction Thread.

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 The present invention relates to a process for the fermentation of Biomass producing biogas, in which the supply of biomass to a fermentation room and the removal of biogas and residual substrate can be done in continuous operation, as well as on a device therefor.

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 Trockensubstanzgehalt 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. Naßvergärungen mit in Flüssigkeitsbecken sich drehenden Fermentationsbehältern sind in der FR-2493337 A1 und der WO 92/16613 A1 beschrieben. Dokument EP 0 113 877 A2 beschreibt ein Vergärungskonzept für organische Substanzen, das konstruktionsbedingt auf pumpfähige Biomassen limitiert ist.As a method for the fermentation of biomass such as organic waste, organic waste or agricultural products for the production of biogas - mainly methane - wet fermentation and dry fermentation is known. Although the wet fermentation allows a relatively high energy yield. However, the biomass feedstock must be pumpable and thus generally not exceed a dry matter content of about 15% by weight. Many organic waste types, which have a higher dry matter content, should therefore be diluted with water. For this large volumes have to be handled. Depending on the season, an intermediate storage is required. In addition, a sorting to separate non-recyclable waste material is usually required to ensure the pumpability of the material. The treatment costs for wet fermentation are thus relatively high. Wet fermentation with in fermentation tanks rotating in liquid tanks are in the FR-2493337 A1 and the WO 92/16613 A1 described. document EP 0 113 877 A2 describes a fermentation concept for organic substances that is limited by design to pumpable biomass.

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.alternative for wet fermentation are in recent years, dry fermentation processes and plants been developed (see overview in Energiepflanzen III / 2001, pp. 19-20). Most of the facilities for Dry fermentation is discontinuous in batch mode. The disadvantage of batch methods is the security problem when opening the Fermenter after the fermentation phase. Due to the residual amount of methane gas and possibly hydrogen in the fermenter there is a risk of ignition or explosion when unloading by wheel loader. This problem is tried by an electronically controlled forced operation (suction of the methane gas to less than 5% content, guiding the exhaust gases through a biofilter, then only then the opening of the fermenter possible is). As a result, time is lost, and the forced guidance is expensive. Furthermore graphically describes the gas production a parabolic curve (delayed start gas production, then continuous increase up to a maximum, then continuous decrease). This is for the operation of a combined heat and power plant, to which the biogas is delivered, not good and can barely by 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 Fermen tation 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 continuously or semi-continuously operating sliding layer fermenter is known from 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 use of a retaining wall 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 above overview described runs in another system for dry fermentation, the process in lying Propfenstromfermenter from, with agitator drives for mixing the biomass. In one variant, the biomass is continuous with sliding 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 Procedures and installations for designed a continuous dry fermentation operation, However, because of the mechanics used often energy consuming, complicated and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Vergärung von stückiger oder schüttfähiger 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.task The invention is a method and a device for the fermentation of lumpier or pourable biomass to provide biogas, which or which for one continuous operation and suitable for dry fermentation is and with simple mechanics with low own energy consumption automatable works.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The The object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 13 solved. Preferred embodiments are specified in the subclaims.

Durch den drehbaren bzw. drehbar gelagerten 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 stückigen oder schüttfähigen 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.By the rotatable or rotatably mounted fermentation container is enables efficient continuous operation, that for dry fermentation is particularly suitable. The rotation causes a turn at the same time and a forward movement the fermentation tank supplied lumpy or pourable biomass, without it requires a complex mechanism. In addition, the leads Operation of the rotatable fermentation tank at a favorable circulation of microorganism-containing medium (percolate) and its mixing with the biomass. The rotating fermentation tank allows Furthermore, a fully automatic operation with continuous gas production and wears, as a complete or largely closed system is made possible, the security problem Bill. The rotatable fermentation tank also allows method embodiments with low own energy consumption, which in combination with the by the mixing and circulation achieved high gas yield to 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 developments of the process, 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 one particularly preferred embodiment becomes the fermentation tank on a liquid floating, possibly suspended in a liquid, stored. This is suitably realized by the fact that the liquid in a liquid basin is present and the fermentation tank suspended and preferably floating in the liquid dips. In this embodiment can be with the help of buoyancy the repressed liquid the fermentation tank easy, light and with little energy turning while at the same time a substantially stress-free storage is achieved. The Provision of the liquid in contact with the fermentation tank also offers the benefits of that she one by the fermentation heat fed heat storage forms and that they one easily controllable temperature control of the system allows. It becomes a largely achieved homogeneous temperature distribution in the fermentation tank, and a desired one Temperature adjustment can be simple and accurate on the temperature of the liquid respectively. So is according to need and desire a psychrophiles (until 20 ° C) mesophilic (34-40 ° C, in particular 36-37 ° C) and a thermophilic (53-57 ° C, in particular around 55 ° C) Temperature level adjustable as the respective temperature optimum of the fermentation. Also a change or a combination of the mentioned temperature levels is easily realized by providing the swimming 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.alternative to the embodiment described above, the fermentation container can be rotated stored on at least one roller or at least one roller be. 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 eweils 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 completely loads the load of the fermentation vessel essentially accommodates a simple construction is feasible in which only one and preferably two fixing element (s) is set up (are), the (the) fermentation tank essentially free of load, rotatably holding (holding) in the rotating position. When using a tubular fermentation vessel, i. H. a fermentation tube or a drum, or a round fermentation vessel are preferably two fixing elements at the respective ends a symmetry axis - at the rotary drum suitably at the respective ends of Longitudinal axis - as fixation and pivot. In the preferred one described above Design using the liquid-filled swimming pool becomes the amount of fluid in the pool is preferably turned so that the buoyancy for a large extent Loading freedom of Rotationsfixierelements ensures. By the full or extensive freedom of stress can fixation devices for Use that does not have high mechanical strength or rigidity require. For example, you can the biomass feeder and the final substrate take-out device simultaneously to the Specify the rotation position around the rotation axis. The fermentation tank is thus preferably as a tubular container, e.g. B. as a drum with a diameter of about 1 to 5 m and preferably configured from about 1.5 to 2.5 m and is on the longitudinal side Both ends with a tube for the biomass feeder and a tube for the final substrate removal device connected. Feed tube and sampling tube are independent 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 each case at the feed tube and the sampling tube provided pivot bearing completely or largely stress-free he follows. Through the composite, a simple rotation drive is also possible by only at the supply pipe and / or at the discharge pipe a rotary drive device is set up and thus simultaneously the rotation of the fermentation tank can take place. By the rotatable mounting of the fermentation tank on rollers / rollers and especially floating in the liquid basin Only a relatively small driving force and energy is required. Of the However, rotary drive can also alone with respect to the fermentation tank or for support additional to the at least one rotary drive on the supply 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 rotation of the fermentation container is preferably carried out continuously with a set as needed rotational speed. The rotation may also be as needed, e.g. As for sampling, process control, for certain steps or for maintenance, be interrupted for certain periods. The rotary operation preferably proceeds at an average rotational speed of about 0.5 to 10 revolutions, more preferably from about 1 to 4, and most preferably from about 2 to 3 revolutions per day to achieve a good compromise between good mixing and proper propulsion of the material in the fermentation tank, a good biogas yield and to achieve low energy consumption.

Das Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorteilhaft auf die Trockenfermentation ausgerichtet. Das heißt, die Fermentation erfolgt in Form einer anaeroben Trockenvergärung mit einer schüttbaren oder stückigen Biomasse, deren Trockensubstanzgehalt über 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 Biomasse nicht pumpfähig zu sein braucht und das System gegenüber solchen Abfallprodukten unempfindlich ist.The Method and apparatus according to the invention is advantageous aligned to the dry fermentation. That is, the Fermentation takes place in the form of anaerobic dry fermentation with a pourable or lumpy Biomass, the dry matter content about 15 wt .-%, preferably about 15 to 45% by weight and more preferably from about 25 to 35% by weight lies. For this purpose, the filling container of the device for supplying the Biomass in the form of a container, a silo or a bale designed so that he the biomass to be fermented as pourable or lumpy material can receive and can deliver to the feeder. The kind the biomass to be fermented is not restricted and can z. Domestic, agricultural or industrial biowaste, for biogas production grown plants and plant silage such of maize, rye, triticale and grass silage, manure, manure, sewage sludge, grass clippings, Old grease and the like included. Even not biologically usable Waste products are tolerated in the system according to the invention, as the biomass to be fermented need not be pumpable and that System opposite 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 Gewindesteigungen. Die Gewindesteigung ist jeweils so ausgestaltet, daß sich in Förderrichtung durch abnehmende Gewindesteigung eine zunehmende Verdichtung des Materials ergibt.To the Entry of the biomass and discharge of the fermented final substrate in or out of the fermentation tank have the supply device or the removal device a screw conveyor or a spiral spiral on. To adjust the consistency and density of the incoming or discharged material has the screw conveyor or the spiral spiral different thread pitches. The thread pitch is in each case designed so that in conveying direction by decreasing thread pitch an increasing compression of the Material results.

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 development of the method or the device according to the invention is in the fermentation tank, coaxial with the axis of rotation, a hollow shaft set over the Taken biogas and / or if necessary a percolation medium, which Containing methane gas or producing microorganisms, and if necessary further liquid or gaseous Media or treatment agent can be supplied. The hollow shaft should be rigid and fixed in the axis of rotation do not rotate and is preferably connected to at least one riser, through if necessary, preferably continuously biogas are removed can. In a preferred embodiment if the hollow shaft is configured in the form of a double-branched tube, which is rotatably mounted in the symmetry axis and two pipes The first tube is preferably a first series connected by fixed riser pipes for biogas removal, and the second tube is preferably a second series of fixed ones Riser pipes for on-demand supply of percolation medium and / or more liquid or gaseous Connected media.

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 suitably output side with an Evakuiereinrichtung connects and routes the biogas to a gas cache or directly to a facility for the production of energy from biogas, z. B. a combined heat and power plant. The second tube is suitable The input side connected to a reservoir in which the percolate or other treatment agents are included. In addition, in the hollow shaft, possibly connected to other risers, more Inlets and outlets may be provided to meet desired functions. So may instead of the percolation medium and preferably in addition to wherein another pipe / riser system is set up at the hollow shaft can be, the fermentation tank liquid or flowable biomass substrate such Slurry, digested 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.The Providing the variety of risers not only allows one well distributed removal of biogas and / or addition of percolate and other liquid, flowable or gaseous Media or treatment agents, but also supports a good mix and mixing the biomass in the rotating fermentation tank (comb effect). A good combing effect is achieved when the fermentation tank with the biomass to about 30 to 80%, preferably about 50 to 75% and in particular about 65 to 70% of the maximum filling 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 Steep tubes connected to the hollow shaft preferably have a upward vertical extension with one downwards bent free end, which in the non-biomass filled space of the fermentation tank protrudes into it. This can prevent biomass in the riser pipes falls into it and thus contaminated the biogas taken, and a blockage 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 its speed and thus the residence time of the biomass in the fermentation tank can be easily adjusted by the independently controllable operation of the biomass feed device and the final substrate removal device and by the rolling effect, which is due to the rotation of the fermentation container itself, can be adjusted in the fermentation tank by the rotational speed and by the appropriate filling level of the biomass. In addition, the forward movement can be supported by mechanical elements, eg. B. simply by at the Container inside mounted propulsion elements, which provide for an additional propulsion of the biomass in the fermentation tank. A simple realization of the propulsion elements allows the attachment of static Vorschubleisten mounted in an inclined position on 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 rauhe Oberfläche und/oder eine Porosität zur Besiedlung von Fermentationsmikroorganismen besitzt. Durch diese rauhe 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 one The present invention is the rotatably mounted fermentation tank, the is suitably formed in the form of a drum, designed, that he is one has coating pointing inwards into the fermentation space, the one rough surface and / or a porosity possesses for the colonization of fermentation microorganisms. Through this rough and / or porous Layer on the inner wall of the container can the conditions for the fermentation microorganisms are greatly improved, and in the Contrary to a normal, smooth container inner surface is the specific surface increased, thereby an increase the fermentation area and thus also an increased throughput and an increased gas yield be 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.By the rotatable nature of the fermentation tank will cause a movement of the Perkolatflüssigkeit on the rough surface and preferably in the pores of the inner wall layer. Furthermore, by rotation of the container an alternating contact the at the rough or porous surface layer adherent microorganism culture with the biomass. All in all results in a significantly improved biogas yield.

Die rauhe 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 the inner wall coating of the fermentation tank thus has a rillige, domed, dandruffed, flaky and / or in particular a porous structure on. The roughness is characterized, 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, alternatively or additionally for roughness and open-pored, for example, includes Pore sizes of about 0.01 to 50 mm, preferably from about 0.1 to 10 mm, optionally in addition 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 preferably comprises a biocompatible, but biologically substantially non-degradable 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, the preferably in the form of a drum, roughly painted, sprayed on, foamed or applied in the form of a sponge. Alternatively, an initially smooth 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 if following the above-described anaerobic fermentation for biogas production with a post-composting of the fermented residual substrate combined becomes. By the upstream of the method according to the invention for dry fermentation In the post-composting two degrees of rotting are superfluous. Thus, can be the excellent energy yield in the biogas production of the process according to the invention, which yields readily up to about 70% methane content at low energy consumption, excellent for use of the residual substrate obtained after the anaerobic fermentation Production of a bio fertilizer, preferably after the post-composting of 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 The present invention will be described below with reference to FIGS attached Drawings closer explained. The embodiments are by way of illustration and example, 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 attachment of the 1 schematically in a plan 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 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 attachment of the 3 schematically in a plan view, and

5 zeigt die Vorrichtung der 3 im Kurzquerschnitt; und 5 shows the device of 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. 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.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 being the liquid 16 in the liquid basin 90 located. As a fermentation tank 11 Here is a drum made of iron or steel with a volume of about 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 pool 90 is set and can by a water level gauge 20 be regulated so that the drum 11 is placed in a floating state due to the buoyancy that the supply pipe 24 for introducing the biomass 12 and the sampling tube 25 for removing the fermented final substrate 30 each in one in the side wall of the swimming pool 90 provided timber storage 23 can rotate largely stress-free. Below the fermentation tank 11 is at least one carrier element 17 provided, which can be variable in height and serves as Notaufnehmer in the event that the fermentation tank 11 falls below a certain level of swimming. 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, e.g. B. of 10 cm in front, passing through the water 16 is completed (s. 6 ). The carrier element 17 can z. Example of wood and in the form of a pad or, to increase the Notauflagefläche, cup-shaped or U-shaped and may have a sliding or rolling surface at the upper side facing the fermentation tank.

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 z. B. 8 to 10 m ³ large water tank 60 fed. The water in it 18 is via lines from a water submersible pump 19 coming from the water level gauge 20 is controlled, if necessary and controlled introduced into the pool. A water circulation pump 21 ensures a homogeneous temperature distribution of the water 16 in the 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 Gewindesteigung 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 having a temperature of about 30 to 40 ° C reached by an aerobic precomposting, is placed in a hopper-shaped bulk container 13 added. The volume of the bulk container 13 is about 3 m ³ and thus corresponds approximately to the daily amount supplied for fermentation in the approximately 30 m ³ fermentation drum. The biomass is powered by a rotating rake 46 for coarse mixing in a screw conveyor 41 introduced, due to decreasing in the direction of the thread pitch, the biomass under compression of the same in 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 supply pipe 24 enclosed, which has a flange 24a firmly with the fermentation drum 11 connected is. The screw conveyor 41 is via a gear transmission with a motor 43 for the filling of the fermentation drum driven, wherein the rotational speed of the drive motor and thus the screw conveyor is controlled depending on the desired feed rate and regardless of the rotational speed of the fermentation drum. The supply pipe 41 and the bulk container 13 are by supports 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 Gewindesteigung 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 tank 11 , a sampling tube 25 for removing the fermented final substrate 30 intended. The sampling tube 25 is also via a flange 25a firmly with the fermentation drum 11 connected and encloses a coaxially rotating about the axis of rotation auger 42 for discharging the final substrate. The thread pitch of the screw conveyor 42 decreases in the conveying direction, so that the fermented biomass is seized in the fermentation room and under compression a free-flowing final substrate 30 is discharged. The final substrate 30 is via a conveyor belt 47 transported away and, as in 2 shown, a Nachkompostieranlage 100 fed. Rotational speed 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 to be controlled. Another drive motor 45 effected via a chain drive 45a a rotation of the sampling tube 25 , Due to the solid connection with the fermentation drum 11 and on the input side with the supply pipe 24 causes the rotation of the sampling tube 25 a complete rotation of the connected pipe system. The rotation of the pipe system is set in this embodiment to a continuous rotation with two to three revolutions per day. However, the rotation speed 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 pipe receiving wood pivot 23 , To ensure the watertightness of the swimming pool is attached to the wood storage 23 fitting an inflatable rubber ring 29 provided, which with a Seeger catch with the side wall of the swimming pool 90 connected is. The fill level of the water 16 in the pool 90 is preferably below the supply and withdrawal tubes 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 261 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 is located in the fermentation space a hollow shaft 26 extending further coaxially at both ends of the fermentation drum along the axes of rotation of the supply and withdrawal tubes, respectively 24 and 25 extends. As additional through 6 shown in more detail, is the hollow shaft 26 designed as a double-tube of steel, with an outer tube 261 larger diameter with a first Series of risers 26a to remove the biogas 14 is connected (see the upwards arrows in 1 and 6 ) and for the discharge of biogas - as in 2 shown to a biogas caching 70 with z. B. 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 comes with a second series of risers 26b connected. Percolate and / or other liquid, free-flowing or gaseous media can be used as required via this pipe system 15 from the reservoir 50 (Volume, for example, about 5 m ³ ) in the fermentation drum 11 (see the downward arrows in 1 and 6 ). In the hollow shaft surrounds the first tube 261 larger diameter the thinner pipe 262 , so that the extracted, warm biogas for a favorable heating of the supplied medium 15 and thus provides a favorable condition for the fermentation. hollow shaft 26 and risers 26a . 26b are rotatably mounted, and the hollow shaft is laterally via supports 51a and 51b supported. The hollow shaft 26 ends in a dead end 26c , Alternatively, the tube system of the hollow shaft may be integrated in a closed circulation system. The evenly distributed in the longitudinal direction of the fermentation drum risers lead to a favorable comb effect for mixing 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 a manhole 28 with z. B. about 2 m diameter provided to provide further access to the interior or another removal option from the fermentation drum. At the entrance 28 is also a 1 cm thick perforated plate 28a provided with sieve holes each about 8-10 mm hole diameter. The perforated plate is used to drain excess percolate. If necessary, this superfluous percolate can be sent over the line 27 derived by connecting a pump and possibly 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 a dry fermentation is preferably carried out continuously so that by adjusting the entry amount of biomass 12 and the discharge amount of the final substrate 30 yourself in the fermentation drum 11 a level height 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. As a result, a good biogas yield at the same time good rolling effect for forward movement due to the rotation of the fermentation tank 11 causes. In addition, the provision of ancestor lists is beneficial for a forward movement 52 out, z. B. inclined plates of about 1 cm thick 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 shown parts of the system can be housed individually or combined outdoors or in a housing. Especially the fermentation tank 11 and the swimming pool 90 can be roofed, z. B. by a foil or cover slip.

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 in longitudinal cross section, in plan view and in the short cross section an alternative embodiment of the present invention. Design and procedure of this embodiment largely correspond to the first embodiment according to 1 . 2 and 6 , wherein like reference numerals mean corresponding devices and elements, however, 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 60 with the water 18 , the water submersible pump 19 , the water level gauge 20 , the water circulation pump, the heat exchanger 22 and the carrier element 17 dispensable. In this embodiment, to support the load, a plurality of rotating rollers 36 provided that both as in 3 shown in the longitudinal direction, as well as in 5 shown in the transverse direction over the outer periphery of the lower part of the fermentation drum 11 rotatably distributed and in rotary contact with the fermentation drum 11 are set up. In this example, there are five rolls 36 in the longitudinal direction and - each in a transverse series - nine rollers 36 in the transverse direction, so 45 Rolls total provided. However, the design can be simplified by providing a different number of rolls, in particular fewer rolls, and possibly a central longitudinal roll extending along the lowest point of the fermentation drum 11 extends in the longitudinal direction to be 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 rauhe Oberfläche und/oder eine Porosität besitzt. Die Beschichtung ist vorzugsweise auch auf den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Vorschubleisten vorgesehen. Eine solche rauhe 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 rauhen 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 storable fermentation container according to the present invention. The fermentation drum 11 has a coating on the inner wall to the fermentation space 53 which has a rough surface and / or porosity. The coating is preferably also provided on the feed rails described in the first embodiment. Such a rough and preferably porous coating allows the convenient colonization and accommodation of the methane-producing fermentation microorganisms. Due to the contact with the base wall of the container prevails there a temperature slightly above the ambient water 16 on the optimal meso philen or thermophilic temperature range can be adjusted. The biogas yield is greatly increased by providing 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 further shows in detail the preferred construction of the swimming pool 90 , which is a waterproof concrete 54 , a thermal insulation 55 as well as a foil seal 56 includes. The thicknesses of the respective build-up layers can be selected as needed; z. B. is about 10 to 15 cm thick concrete layer, about 10 cm thick thermal barrier coating and about 1 to 2 cm thick film layer.

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 Embodiments described above present invention allow continuous operation, for dry fermentation of different types of biomass is particularly suitable, with process and plant parameters over a Control monitored and automatically changed as needed can be. The residence time, the temperature, the amount of percolate and the supply and removal quantity are each individually adjustable.

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

Claims

Process for the fermentation of biomass with the production of biogas, in which the supply of biomass and the removal of biogas and residual substrate are carried out in continuous operation, wherein the fermentation with rotation of a fermentation container ( 11 ), characterized in that the fermentation in the form of a dry fermentation with a lumpy or pourable biomass ( 12 ), whose dry matter content is above 15%, and that the supply of biomass ( 12 ) and the removal of the residual substrate ( 30 ) via a biomass feed device ( 24 . 41 ) and / or a withdrawal device ( 25 . 42 ), by means of a respective screw conveyor ( 41 . 42 ) with in the respective conveying direction decreasing thread pitch.

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

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

Process according to claim 2 or 3, characterized in that the fermentation vessel ( 11 ) by a fixing element ( 23 ) is rotatably held in the rotating position and the liquid is contained in a tank receiving the fermentation tank at such a height that the buoyancy provides a load-free freedom of the fixing element.

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

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

A method according to claim 6, characterized in that the drive for rotating the fermentation container ( 11 ) by rotational 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 a mean rotational speed of 0.5 to 10 revolutions per day.

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

Method according to one of the preceding claims, characterized in that coaxial with the axis of rotation a hollow shaft ( 26 ) is used on the biogas ( 14 ) 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 ) of the inner wall of the fermentation container ( 11 ) having surface roughness or porosity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fermented residual substrate ( 30 ) is preferably used after Nachkompostierung for the production of a biofertilizer.

Apparatus for the continuous fermentation of lumpy or pourable biomass with the production of biogas, comprising: - a fermentation space, - a feed facility ( 24 . 41 ) for supplying fermentable biomass ( 12 ) to the fermentation room, - a withdrawal facility ( 25 . 42 ) for removing fermented substrate ( 30 ), and - a sampling device ( 26a . 261 ) for the removal of biogas ( 14 ), wherein a rotatably mounted fermentation container ( 11 ) is provided, in which the fermentation space is formed, characterized in that the biomass feed device ( 24 . 41 ) and / or the removal device ( 25 . 42 ) each a screw conveyor ( 41 . 42 ) having in the respective conveying direction decreasing thread pitch.

Apparatus according to claim 13, further comprising a liquid basin ( 90 ) in which the fermentation tank ( 11 ) and in which the fermentation container floats in a liquid ( 16 immersed).

Device according to claim 13, further comprising at least one roller or roller ( 36 ) on which the fermentation tank ( 11 ) is rotatably mounted.

Device according to one of claims 13 to 15, further comprising a fixing element ( 23 ) containing the fermentation tank ( 11 ) holds free of load in the rotating position rotatably.

Apparatus according to claim 16 when appended to claim 14, further comprising a liquid tank ( 90 ) liquid level gauge ( 20 ), which controls the liquid level in the liquid pool so that the buoyancy for load-free freedom of the fixing ( 23 ).

Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the fermentation container ( 11 ) is a tubular container, and that the biomass feed device ( 24 . 41 ) and the withdrawal facility ( 25 . 42 ) for the fermented substrate 24 ) or withdrawal tubes ( 25 ), each having a smaller cross-sectional diameter than the fermentation tube, are coaxially aligned with the fermentation tube and are connected on opposite sides of the fermentation tube therewith.

Apparatus according to claim 18, further comprising a rotation drive means of the supply pipe ( 24 ) and / or with a rotary drive device ( 45 . 45a ) of the sampling tube ( 25 ), whereby rotation of the fermentation container ( 11 ) he follows.

Apparatus according to any one of claims 13 to 18, further comprising one with the supply means ( 24 . 41 ) associated filling containers ( 13 ) for supplying the biomass ( 12 ) for the fermentation, wherein the filling container is designed so that it receives a pourable biomass and the pourable biomass to the supply device ( 24 . 41 ).

Device according to one of claims 13 to 20, further comprising a hollow shaft ( 26 ) in the fermentation tank ( 11 ) is arranged coaxially with its axis of rotation, wherein the hollow shaft is a first tube ( 261 ) for biogas removal and possibly a second, spatially separated pipe ( 262 ) for delivery of inoculation medium and / or treating agent.

Device according to claim 21, characterized in that the first tube ( 261 ) of the hollow shaft outside the fermentation tank with a gas line and within the fermentation tank with a first series of riser pipes ( 26a ) for the removal of biogas ( 14 ), and that the second tube ( 262 ) of the hollow shaft outside the fermentation vessel with a reservoir ( 50 ) of the inoculation medium and / or treatment agent ( 15 ) and within the fermentation vessel with a second series of riser tubes ( 26b ) is connected to supply the inoculation medium and / or the treatment agent.

Device according to one of claims 13 to 22, characterized in that the fermentation container ( 11 ) Driving elements ( 52 ) for propulsion of the biomass in the fermentation tank.

Device according to one of claims 13 to 23, combined with a composting plant ( 100 ).

Device according to one of claims 13 to 24, characterized in that the fermentation container ( 11 ) on the container inner wall an inwardly facing coating ( 53 ) having a rough surface and / or a porosity for colonizing fermentation microorganisms.

Device according to claim 25, characterized in that the coating of a biological non-degradable material.