DE10330727A1 - Enhancing biogas yield during anaerobic treatment of wastewater and low-solids suspensions involves periodically stressing substrate to cause microorganism adaptation - Google Patents

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Abstract

Increasing the adaptation of microorganisms involved in the conversion process comprising periodically-repeated substrate stressing, therefore forcing them into increased mass exchange activity, is new. Organic loading is increased periodically, followed by conversion. Resultant microbial mass exchange is characterized by falling substrate availability and by limiting ready availability of organic substances. Biogas formation rate is varied by change during conversion, aiming at a minimal rate. This rate is used as a parameter for renewed shock loading with organic matter. A separate hydrolysis/acidification stage precedes the methane digester. On reaching the minimal gas formation rate, accompanied by reduced energy input to the reaction zone, segregation sets in, forming sedimentation layers. Increased anaerobic breakdown is achieved by extraction from the base of the digester, with recirculation to the hydrolysis stage. Short recirculation paths in the reaction zone, are prevented by removal from the zone of lowest substrate concentration, before shock-loading an equivalent quantity of feedstock into the reaction zone. When bio-converted material is extracted, a partial vacuum is produced, causing off-gassing from the suspension. Reaction zone mixing is effected by intermittent recirculation.

Description

Die Bildung von Biogas unter anaeroben Bedingungen ist ein komplexer biologischer Prozess eines syntrophischen Zusammenspiels verschiedener Arten von Mikroorganismen beim stufenweisen Abbau komplexer ungelöster oder gelöster organischer Stoffe bis hin zum Endprodukt Biogas, einem Gasgemisch aus vorwiegend Methan und Kohlendioxid sowie – substratabhängig – Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Wasserstoff und Spuren anderer flüchtiger Bestandteile. Wesentliches Merkmal der syntrophen mikrobiellen Mischpopulation ist, dass Stoffwechselprodukte einer oder mehrerer unterschiedlicher Arten von Mikroorganismen aus den Zellen an die Umgebung (d.h. in das wässrige Medium) abgegeben werden, die wiederum als Substrat dem Stoffwechsel anderer Mikroorganismen dienen. Prinzipiell werden makromolekulare Substrate im ersten Schritt durch extrazelluläre Enzyme aufgespalten, um im zweiten Schritt durch fermentative Mikroorganismen auf unterschiedlichen Wegen zu kurzkettigen Karbonsäuren, Alkoholen, Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt zu werden, die als Zwischenprodukte den methanbildenden Mikroorganismen direkt, oder über einen mikrobiellen Zwischenschritt der Umwandlung zu Essigsäure (Acetat), zur Verfügung stehen. Durch unterschiedliche Wachstumsgeschwindigkeiten sowie pH- und Temperaturoptima der einzelnen Mikroorganismengruppen sowie verschiedene, auf die Mikroorganismen hemmend wirkende Stoffe gestaltet sich die technische Optimierung der Produktbildung des Biogases schwierig und ist den jeweiligen Substraten anzupassen (Langhans, 1999). Für einzelne Abhängigkeiten des biologischen Prozesses wie physikochemische Parameter (pH-Wert, Redoxpotenzial, Temperatur und resultierenden Löslichkeits- und Dissoziationsgleichgewichte) oder den Einfluss der Produktbildung und -produkthemmung gibt es teilweise widersprüchliche Erklärungsansätze in der Literatur. Die komplexen Zusammenhänge der Biogasbildung sind noch nicht ausreichend erfasst oder mathematisch modelliert.The Forming biogas under anaerobic conditions is a complex one biological process of a syntrophic interaction of different species of microorganisms in the stepwise degradation of complex unresolved or dissolved organic substances to the end product biogas, a gas mixture predominantly methane and carbon dioxide and - depending on the substrate - hydrogen sulfide, Ammonia, hydrogen and traces of other volatiles. essential Characteristic of the syntrophic mixed microbial population is that metabolic products one or more different types of microorganisms from the cells to the environment (i.e., into the aqueous medium), in turn, as a substrate to the metabolism of other microorganisms serve. In principle, macromolecular substrates in the first step by extracellular Enzymes split to the second step by fermentative microorganisms in different ways to short-chain carboxylic acids, alcohols, Carbon dioxide and hydrogen to be converted as intermediates the methane-forming microorganisms directly, or via a microbial intermediate step of conversion to acetic acid (acetate), to disposal stand. Due to different growth rates as well pH and temperature optima of the individual microorganism groups as well different, on the microorganisms inhibiting substances designed the technical optimization of product formation of biogas difficult and is to be adapted to the respective substrates (Langhans, 1999). For individual dependencies of the biological process as physicochemical parameters (pH value, Redox potential, temperature and resulting solubility and dissociation equilibria) or the influence of product formation and product inhibition exist partly contradictory Explanatory approaches in the Literature. The complex relationships of biogas formation are not yet sufficiently recorded or mathematically modeled.

Für die technische Biogaserzeugung aus unterschiedlichen Substraten gibt es eine Vielzahl von Reaktorkonzepten und Verfahren der Betriebsführung. Die Prozessgestaltung, d.h. die Trennung der zwei relevanten Abbauschritte Hydrolyse/Versäuerung und Methanisierung, sowie die Auslegung der Reaktortechnik und zusätzlicher Behandlungsstufen ist substratabhängig und für jeden technischen Anwendungsfall konkret zu untersuchen (Langhans, 1999). Zum Einsatz kommen volldurchmischte Reaktoren oder Reaktoren mit Systemen zur Rückhaltung oder Rückführung aktiver Mikroorganismen. Als volldurchmischte Bioreaktoren werden üblicherweise mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch durchmischte Reaktorsysteme bezeichnet, bei denen aktive Biomasse (Mikroorganismen) frei suspendiert im Reaktionsraum vorliegt. Bei stabilem Betrieb sind solche Systeme durch ein Gleichgewicht aus Zuwachs aktiver Biomasse und einem ständigen Auswaschen eines äquivalenten Teils mit dem Reaktorablauf charakterisiert. Reaktoren, bei denen aktive Mikroorganismen angereichert vorliegen, werden auch als „Hochleistungsreaktoren" bezeichnet, da aufgrund der höheren Biomassekonzentration ein schnellerer Stoffumsatz erreichbar ist. Eingesetzt werden diese Systeme zur anaeroben Behandlung trockenmassearmer, hochbelasteter Abwässer mit vorwiegend gelösten organischen Inhaltsstoffen.For the technical Biogas production from different substrates, there are a variety of reactor concepts and procedures of operation management. The process design, i.e. the separation of the two relevant degradation steps hydrolysis / acidification and Methanization, as well as the design of the reactor technology and additional Treatment levels is substrate-dependent and for every technical application to examine specifically (Langhans, 1999). Are used fully mixed Reactors or reactors with retention or recirculation systems active Microorganisms. As fully mixed bioreactors are usually mechanical, pneumatically or hydraulically mixed reactor systems, in which active biomass (microorganisms) suspended freely in the reaction space is present. In stable operation, such systems are balanced from the growth of active biomass and a constant washout of an equivalent Partly characterized by the reactor process. Reactors in which Enriched active microorganisms are also referred to as "high performance reactors" because due the higher one Biomass concentration a faster material conversion is achievable. These systems are used for the anaerobic treatment of dry mass, heavily loaded wastewater with mostly dissolved organic ingredients.

Grundlegende Hochleistungsreaktorsysteme sind der UASB-Reaktor (upflow anaerobic sludge bed reactor), der in den 1980er Jahren in den Niederlanden von LETTINGA entwickelt wurde, sowie Wirbel- oder Festbettreaktoren, bei denen eine Biomasserückhaltung durch Fixierung auf Trägermaterialien erreicht werden kann.Basic High performance reactor systems are the UASB reactor (upflow anaerobic sludge bed reactor), which in the 1980s in the Netherlands developed by LETTINGA, as well as fluidized or fixed bed reactors, where a biomass retention achieved by fixation on support materials can be.

Allen beschriebenen, praktisch angewendeten Reaktorsystemen ist gemeinsam, dass sie kontinuierlich oder quasikontinuierlich mit Substrat beschickt werden. Ein quasikontinuierlicher Betrieb ist die praxisrelevante Umsetzung der kontinuierlichen Reaktorbeschickung durch portionsweise Dosierung kleiner Substratmengen innerhalb definierter Zeitabstände. Durch diese Verfahrensgestaltung stellt sich (bei stabilem biologischen Abbauprozess) eine charakteristische Konzentration vergärbarer Inhaltsstoffe im Reaktionsraum und im Reaktorablauf ein. Nur für spezielle Hochleistungssysteme mit realisiertem Aufstrombetrieb kann es zu einem geringfügigen Konzentrationsgefälle vergärbarer Inhaltsstoffe im Reaktionsraum und im Ablauf des Reaktors kommen.all described, practically applied reactor systems is common, that it feeds substrate continuously or quasi-continuously become. A quasi-continuous operation is the practice-relevant Reaction of the continuous reactor feed by portions Dosing of small amounts of substrate within defined time intervals. By this process design arises (with stable biological Degradation process) a characteristic concentration of fermentable ingredients in the Reaction space and in the reactor outlet. Only for special high performance systems with realized Aufstrombetrieb it may lead to a slight concentration gradient of fermentable ingredients come in the reaction space and the outlet of the reactor.

Diskontinuierliche anaerobe Verfahren werden in der Literatur nur für die landwirtschaftliche Biogaserzeugung aus Gülle als sogenannte „Speicherbiogasanlagen" beschrieben (Weiland, P., 2001). Diese Systeme sind gasdicht verschlossene Gärbehälter, die über einen bestimmten Zeitraum diskontinuierlich beschickt werden, bis sie gefüllt sind und nach vorgegebener hydraulischer Verweilzeit entleert werden. Da diese Systeme zumeist ohne Erfassung relevanter Prozessdaten errichtet und betrieben werden, erfolgt die Biogasbildung unkontrolliert und unter höchstens suboptimalen Bedingungen.discontinuous Anaerobic processes are used in the literature only for agricultural biogas production from manure described as so-called "storage biogas plants" (Weiland, P., 2001). These systems are gas-tight sealed fermenters, which have a be charged discontinuously for a certain period of time until they filled are and are emptied after a predetermined hydraulic residence time. Because these systems mostly without the capture of relevant process data be built and operated, biogas production is uncontrolled and at most suboptimal conditions.

Aus der Praxis sind viele Fälle bekannt, bei denen für kontinuierlich betriebene Biogasreaktoren nach störungsfreier Betriebszeit und unveränderter Belastung mit organischen Inhaltsstoffen eine nachlassende Biogasproduktion zu verzeichnen ist. Oft zeigen Analysen derartiger Anlagen eine Anreicherung kritischer Zwischenprodukte oder es kommt ohne analytische Kontrolle nach längerer Betriebszeit zu unvermittelten Prozessinstabilitäten oder sogar zu einem Zusammenbruch des biologischen Systems. Der Einsatz kontinuierlich oder quasikontinuierlich betriebener Biogasreaktoren hat ferner den Nachteil, dass ein Teil des frisch eingebrachten organischen Materials durch sogenannte Kurzschlussströmung direkt mit dem umgesetzten Reaktorinhalt ausgetragen wird und somit zu einer unerwünschten Erhöhung der Konzentration abbaubarer Organik im Reaktorablauf beiträgt. Dies führt insgesamt zu einer verschlechterten Gesamtbilanz des anaeroben Abbaus und der Biogasbildung aus dem zugeführten Substrat.From practice, many cases are known in which for continuously operated biogas reactors after trouble-free operating time and unchanged exposure to organic ingredients declining biogas production is recorded. Often, analyzes of such plants show an accumulation of critical intermediates or it comes without analytical control after prolonged operation time for sudden process instabilities or even a collapse of the biological system. The use of continuously or quasi-continuously operated biogas reactors also has the disadvantage that a portion of the freshly introduced organic material is discharged by so-called short-circuit flow directly with the reacted reactor content and thus contributes to an undesirable increase in the concentration of degradable organic in the reactor effluent. Overall, this leads to a deteriorated overall balance of anaerobic degradation and biogas formation from the substrate supplied.

Die beschriebenen Nachteile und Probleme kontinuierlich betriebener Biogasreaktoren können durch die nachfolgend beschriebene geregelte Prozessführung überwunden werden. Erfindungsgemäß wird eine erhöhte Biogasausbeute sowie eine verbesserte Prozessstabilität dadurch erreicht, dass:

  • • grundsätzlich ein zweigestuftes Verfahren dadurch zur Anwendung kommt, dass eine Rückführung von sedimentierter Biomasse in die Substratvorlage erfolgt, die dann gleichzeitig die Funktion der Hydrolysephase von der Methanisierungsphase im Bioreaktor trennt
  • • intervallmäßig in der Methanisierungsstufe ein Stressfaktor im Prozeßmilieu erzeugt wird, der durch eine Stoßbelastung an qualitativ definiertem und quantitativ bestimmtem organischem Material aus der Hydrolysestufe und einer nachfolgenden Umsetzungsperiode mit stoffwechselbedingt sinkendem Substratangebot charakterisiert ist, wodurch die Mikroorganismen gezwungen werden, intrazelluläre Speicherstoffe anzulegen, die bei auftretender Substratlimitierung für den zellulären Energiestoffwechsel erneut verbraucht werden
  • • die Mikroorganismen durch die auftretende Limitierung des Substratangebotes zusätzlich zur Verstoffwechslung von Zwischenprodukten gezwungen werden, die andernfalls bei erhöhter Konzentration prozeßhemmend wirken würden
  • • darüberhinaus prozeßhemmende Zwischenprodukte wie organische Substanzen oder Produktgase vorzugsweise vor einer erneuten Intervallbeschickung durch Entnahme mikrobiell umgesetzten Substrats entfernt werden und hierdurch gleichzeitig eine Kurzschlussströmung, d.h. ein ungewollter Austrag unvollständig umgesetzten Substrates, verhindert wird
  • • unvollständig abgebaute organische Substanzen und frei suspendierte Biomasse verfahrensbedingt und anlagentechnisch sedimentieren, in Intervallen abgezogen und in die Hydrolysestufe zurückgeführt werden, dies mit der Konsequenz erhöhter Verweilzeit im Gesamtsystem bei weitergehendem Substrataufschluß für die Biomethanisierung
  • • die Bildungsrate des methanreichen Biogases als Regelungsparameter genutzt wird, der das Zeitintervall und, in Verbindung mit weiteren Parametern, die Qualität der Substratzufuhr regelt
  • • dem Reaktionsraum entnommenes Substrat gegenüber vergleichbaren kontinuierlich beschickten Reaktorsystemen einen geringeren Anteil vergärbarer Inhaltsstoffe enthält
The described disadvantages and problems of continuously operated biogas reactors can be overcome by the controlled process control described below. According to the invention, an increased biogas yield and improved process stability are achieved in that:
  • In principle, a two-stage process is used in that a return of sedimented biomass into the substrate template takes place, which then simultaneously separates the function of the hydrolysis phase from the methanation phase in the bioreactor
  • In the methanation stage, a stress factor is generated at intervals in the process environment, which is characterized by an impact load of qualitatively defined and quantitatively determined organic material from the hydrolysis stage and a subsequent conversion period with a decreasing substrate supply due to metabolism, which forces the microorganisms to accumulate intracellular storage materials occurring substrate limitation for the cellular energy metabolism are consumed again
  • • The microorganisms are forced by the occurring limitation of the substrate supply in addition to the metabolism of intermediates, which would otherwise be process inhibiting at elevated concentration
  • • In addition, process-inhibiting intermediates such as organic substances or product gases are preferably removed before a renewed interval feed by removing microbially reacted substrate and thereby at the same time a short circuit flow, ie an unwanted discharge incompletely reacted substrate is prevented
  • • incompletely degraded organic substances and free-suspended biomass sediment due to the process and equipment, withdrawn at intervals and returned to the hydrolysis stage, with the consequence of increased residence time in the overall system with further substrate digestion for the biomethanization
  • • The rate of formation of the methane-rich biogas is used as a control parameter that regulates the time interval and, in conjunction with other parameters, the quality of the substrate supply
  • • Substrate taken from the reaction space contains a smaller proportion of fermentable ingredients than comparable continuously charged reactor systems

Eine beispielhafte Gestaltung der Anwendung des Verfahrens, wie sie bereits erfolgreich im Labormaßstab mit gesiebter Schweinegülle (Siebmaschenweite 1,5 mm) erprobt wurde, sei im Folgenden beschrieben:
Der Reaktor wurde mit Trägerkörpern gefüllt. Der Anteil der Trägerkörper am Gesamtvolumen betrug 15 % und richtete sich nach dem Anteil an Feststoff im Substrat und nach dessen bioabbaubarem Anteil, ausgedrückt als organischer Anteil der Trockensubstanz bzw. an hydrolysierbarem Anteil im Substrat, ausgedrückt als hydrolysierbarer Chemischer Sauerstoffbedarf CSBhydr. Das spezifische Gewicht der Trägerköper betrug 900 bis 960 kg/m3. Die spezifische Oberfläche der Trägerkörper war etwa 660 m2/m3. Die Trägerkörper selbst bestehen aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, wobei die funktionellen Gruppen im Polymermaterial eine Anlagerung der Mikroorganismen ermöglichen, ohne dass eine offenporige Struktur notwendig ist. Außerdem enthalten die Trägerkörper einen Anteil von bis zu 30 % Buchen- oder Eichenholzspänen.An exemplary design of the application of the method, as has already been successfully tested on a laboratory scale with sieved pig slurry (sieve mesh size 1.5 mm), is described below:
The reactor was filled with carrier bodies. The proportion of the carrier body in the total volume was 15% and was based on the proportion of solid in the substrate and its biodegradable fraction, expressed as the organic content of the dry matter or hydrolyzable fraction in the substrate, expressed as hydrolyzable Chemical Oxygen Demand CSB hydr . The specific gravity of the carrier body was 900 to 960 kg / m 3 . The specific surface of the carrier body was about 660 m 2 / m 3 . The carrier bodies themselves consist of ethylene-vinyl acetate copolymers, the functional groups in the polymer material allowing attachment of the microorganisms, without an open-pored structure being necessary. In addition, the carrier bodies contain up to 30% beech or oak wood chips.

Dadurch wird eine Reduzierung des spezifischen Gewichts erreicht. Dem Reaktor wurde weiterhin eine Impfmasse zugesetzt, die alle für die Methanbildung notwendigen syntrophen Mikroorganismenkulturen enthielt. Der Anteil des zudosierten und gesiebten Substrates betrug zu Beginn 5% des Gesamtvolumens. Durch eine Anpassung der Mikroorganismen an das Substrat wurde der Substratanteil pro Dosierungintervall bis zur maximalen Biogasausbeute erhöht. Die Temperatur des Reaktionsraumes der Methanisierungsstufe wurde konstant auf 35 °C für eine mesophiler Fahrweise gehalten.Thereby a reduction in specific gravity is achieved. The reactor a vaccine mass was added, all for methane production necessary syntrophic microorganism cultures contained. The amount of the added and sieved substrate was initially 5% of the Total volume. By adapting the microorganisms to the Substrate was the substrate content per dosage interval up to maximum biogas yield increased. The temperature of the reaction space of the methanation was constant at 35 ° C for a mesophilic Driving style kept.

Der Prozess begann mit dem stoßweisen Zusatz des Substrates. Die biologische Umsetzung des eingebrachten Substrates setzte sofort ein und wurde deutlich durch einen Anstieg der Bildungsrate des methanreichen Biogases. Die Umwälzung des Reaktorinhaltes erfolgte durch zeitweises Rühren. Vorteilhaft zeigte sich dabei die Umwälzung mit 15 min pro Stunde bei einer Rührerdrehzahl von 10 bis 100 U/min. Mit fortschreitender Reaktionszeit kam es zur Verlangsamung der Biogasbildung, bis eine minimale Bildungsrate erreicht war, die einen weitestgehenden Stoffumsatz anzeigte. Diese minimale Bildungsrate wurde in ein technisches Regelungssignal umgesetzt und löste eine neuerliche Stoßbelastung mit frischem Substrat aus. Die Stoßbefüllung erfolgt im Bodenbereich des Reaktionsraumes, nachdem umgesetztes Substrat dem Reaktionsraum entnommen wurde. Mit sinkender Biogasbildung kam es zur Entmischung und Phasentrennung, die partikulären Feststoffe und Organismenflocken setzten sich am Reaktorboden ab. Die mikrobiell aktiven Aufwuchsträger bildeten demgegenüber einer Schwimmschicht. Dies nutzend, wurde die feststofffreie Flüssigphase des Reaktorraums abgeführt, während die Rückführung der Sedimente aus dem Bereich des Reaktorbodens in die Hydrolysestufe erfolgte. Der bei der anteiligen Entnahme von Reaktorinhalt entstehende Unterdruck befördert dabei vorzugsweise die Ausgasung des Produktgases Methan und verringert dadurch die potentielle Gefahr der Hemmung der mikrobiellen Aktiviät der methanbildenden Mikroorganismen durch das eigene Stoffwechselprodukt. Auf den Trägerkörpern haben sich bevorzugt, jedoch nicht ausschließlich, die methanbildenden Mikroorganismen angesiedelt. Sie sind so vor einem Austrag geschützt. Ihre hohe Bioaktivität konnte durch Dehydrogenase-Tests nachgewiesen werden. Biogasproduktivität und anaerobe Abbaurate konnten, ohne gezielte Optimierung der Verfahrensgestaltung, um etwa 30% gegenüber einem Parallelversuch nach konventionellem, quasi-kontinuierlich betriebenem Versuchsaufbau gesteigert werden.The process began with the intermittent addition of the substrate. The biological conversion of the incorporated substrate began immediately and was evident from an increase in the rate of formation of the methane-rich biogas. The circulation of the reactor contents was carried out by stirring at intervals. The circulation was advantageous at 15 minutes per hour at a stirrer speed of 10 to 100 U / min. As the reaction time progressed, biogas production slowed down until a minimum rate of formation was achieved, indicating the largest possible conversion. This minimum education rate was converted into a technical control signal and triggered a renewed impact load with fresh substrate. The thrust filling takes place in the bottom region of the reaction space after the reacted substrate has been removed from the reaction space. Decreasing biogas formation led to segregation and phase separation, while particulate solids and organism flakes settled on the bottom of the reactor. In contrast, the microbially active growth carriers formed a floating layer. Using this, the solids-free liquid phase of the reactor chamber was discharged, while the return of the sediments from the region of the reactor bottom was carried out in the hydrolysis step. The resulting in the pro-rata removal of reactor contents negative pressure thereby preferably promotes the outgassing of the product gas methane and thereby reduces the potential risk of inhibiting the microbial activity of the methane-forming microorganisms by their own metabolite. Preferably, but not exclusively, the methane-forming microorganisms have settled on the carrier bodies. They are thus protected against a discharge. Their high bioactivity could be detected by dehydrogenase tests. Biogas productivity and anaerobic degradation rate could be increased by about 30% without targeted optimization of the process design compared to a parallel experiment using a conventional, quasi-continuously operated experimental setup.

Claims (16)

Verfahren zur Erhöhung der Biogasausbeute aus organisch hochbelasteten Abwässern und flüssigen biogenen Suspensionen geringen Feststoffanteils durch anaerobe biologische Umsetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umsetzungsprozess beteiligten Mikroorganismen durch regelmäßig wiederholten Substrat-Stress zu erhöhter Anpassung sowie erhöhter Stoffwechselaktivität gezwungen werden.A method for increasing the biogas yield from highly polluted organic wastewater and liquid biogenic suspensions low solids content by anaerobic biological conversion, characterized in that the microorganisms involved in the reaction process are forced by regularly repeated substrate stress to increased adaptation and increased metabolic activity. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stressfaktor durch periodische Stoßbelastungen organischer Fracht erreicht wird, denen eine Umsetzungsphase folgt, die infolge der mikrobiellen Verstoffwechslung durch sinkendes Substratangebot charakterisiert ist und eine Limitierung leicht verfügbarer organischer Substanz erreicht.Method according to claim 1, characterized in that that the stress factor is due to periodic shock loads of organic cargo followed by a phase of implementation resulting from the microbial Metabolism characterized by decreasing substrate supply is and a limitation of readily available organic matter reached. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildungsrate des methanreichen Biogases im Verlauf des biologischen Umsetzungsprozesses charakteristischen Änderungen unterliegt und einen minimalen Wert anstrebt.Method according to claim 1, characterized in that that the rate of formation of methane rich biogas in the course of biological transformation process characteristic changes is subject to and strives for a minimum value. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalwert der Bildungsrate des methanreichen Biogases als Parameter genutzt wird, der eine erneute Stoßbelastung mit organischem Material auslöst.Method according to claim 3, characterized that the minimum value of the rate of formation of the methane-rich biogas is used as a parameter that is a renewed impact load with organic Material triggers. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Methanbildungseinheit eine räumlich getrennte Hydrolyse/Versäuerungsstufe vorgeschaltet ist.Method according to claim 1, characterized in that that the methane forming unit is a spatially separate hydrolysis / acidification stage upstream. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichung einer minimalen Biogasbildungsrate und Reduzierung des energetischen Eintrags eine natürliche Entmischung der im Reaktionsraum befindlichen Suspension eintritt und Sinkschichten durch Sedimentation auftreten.Method according to claim 1, characterized in that that while achieving a minimum biogas production rate and reduction the energetic entry a natural segregation of the reaction space suspension occurs and sinking layers by sedimentation occur. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein höherer anaerober Abbaugrad dadurch erreicht wird, dass sedimentierte Gärprodukte im Bodenbereich des Reaktionsraumes entnommen und in die Hydrolysestufe zurückgeführt werden.Method according to Claim 6, characterized that a higher one Anaerobic degree of degradation is achieved by sedimented fermentation products in the Bottom area of the reaction chamber taken and in the hydrolysis step to be led back. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurzschlussströmung im Reaktionsraum verhindert wird, indem biologisch umgesetztes Substrat dem Reaktionsraum vorzugsweise aus der Zone geringster Substratkonzentration entnommen wird, bevor dem Reaktionsraum eine äquivalente Menge umzusetzenden Substrates als Stoßbelastung zugeführt wird.Method according to Claim 6, characterized that a short circuit flow in the reaction space is prevented by biologically converted substrate the reaction space preferably from the zone of lowest substrate concentration is removed before the reaction space to convert an equivalent amount Substrates as impact load supplied becomes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Entnahme des biologisch umgesetzten Substrates ein partielles Vakuum erzeugt wird, welches die Ausgasung des Produktgases Methan aus der Gärsuspension fördert.Method according to claim 8, characterized in that that upon removal of the biologically converted substrate, a partial Vacuum is generated, which is the outgassing of the product gas methane from the fermentation suspension promotes. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurzschlussströmung im Reaktionsraum minimiert wird, indem umzusetzendes Substrat im Bodenbereich des Reaktionsraumes eingebracht wird und dadurch eine äquivalente Menge umgesetzten Substrates über freien Überlauf aus dem oberen Teil des Reaktionsraumes verdrängt.Method according to Claim 6, characterized that a short circuit flow is minimized in the reaction space by umzusetzendes substrate in the Bottom area of the reaction space is introduced and thereby an equivalent Amount of reacted substrate over free overflow displaced from the upper part of the reaction space. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umsetzungsprozess beteiligten Mikroorganismen suspendiert im Reaktionsraum vorliegen.Method according to claim 1, characterized in that that the microorganisms involved in the reaction process suspended present in the reaction space. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umsetzungsprozess beteiligten Mikroorganismen suspendiert und/oder immobilisert an Trägerkörpern im Reaktionsraum vorliegen.Method according to claim 1, characterized in that that the microorganisms involved in the reaction process suspended and / or immobilized on support bodies in Reaction space available. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Trägerkörper 10 bis 50 %, vorzugsweise ca. 15 % des Gesamtvolumens des aktiven Reaktionsraumes einnehmen.Method according to claim 12, characterized in that that the used carrier body 10 to 50%, preferably about 15% of the total volume of the active reaction space taking. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Trägerkörper aus einer Mischung aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren bestehen und eine spezifische Oberfläche von 600 – 700 m2/m3 sowie ein spezifisches Gewicht von 900 bis 960 kg/m3 aufweisen.A method according to claim 13, characterized in that the carrier body used consist of a mixture of ethylene-vinyl acetate copolymers and have a specific surface area of 600-700 m 2 / m 3 and a specific gravity of 900 to 960 kg / m 3 . Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Trägerkörper durch Zusatz von bis zu 30% Buchen- oder Eichenholzspänen eingestellt werden kann.Method according to claim 14, characterized in that that the density of the carrier body through Addition of up to 30% beech or oak wood shavings can be adjusted. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchmischung des Reaktionsraumes durch diskontinuierliches Umwälzen erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that a mixing of the reaction space by discontinuous circulate he follows.
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