DE202004017610U1

DE202004017610U1 - Biogasanlage

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Publication number: DE202004017610U1
Application number: DE202004017610U
Authority: DE
Original assignee: Bioteg Biotechnologische Energiegewinnung GmbH; Bioteg Biotechnologische GmbH
Current assignee: BIOTEG GMBH BIOTECHNOLOGISCHE ENERGIEGEWINNUNG, DE
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2014-11-13

Abstract

Biogasanlage mit einem Fermenter (8) und einer Eintragskammer (2), aus der eine zu einer Suspension verarbeitete Biomasse entnommen und dem Fermenter (8) zugeführt wird, wobei der Fermenter (8) liegend und im wesentlichen horizontal angeordnet ist und ein Rührwerk (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Eintragskammer (2) an einer Stirnseite am Fermenter (8) angebracht ist und mit diesem eine Einheit bildet,
dass der Fermenter (8) von der Eintragskammer (2) durch Trennwände (5a, 5b) getrennt ist, von denen die obere Trennwand (5a) beabstandet zum Boden (15) unterhalb eines bestimmten minimalen Pegels (23) der Suspension im Fermenter (8) angeordnet ist und mit der unteren Trennwand (5b) eine Durchflutungsöffnung (16) bildet, wobei die untere Trennwand (5b) mit dem Boden (15) bündig schließend einen Rückhaltebereich der Eintragskammer (2) gegenüber dem Fermenter (8) mit einer Überflutungsöffnung beabstandet zum jeweils minimalen Pegel (23) bildet, und
dass die Eintragskammer (2) obenseitig eine Einfüllöffnung (17) aufweist,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Biogasanlage mit einem Fermenter und einer Eintragskammer, aus der eine zu einer Suspension verarbeitete Biomasse entnommen und dem Fermenter zugeführt wird, wobei der Fermenter liegend und im wesentlichen horizontal angeordnet ist und ein Rührwerk aufweist.
Eine Biogasanlage der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 199 28 212 A1 bekannt. Die dort vorgesehene Einbringungsvorrichtung besteht aus einem Einbringungsschacht, durch welchen mit Hilfe einer Transportschnecke die Biomasse in den Fermenter, eine Hydrolysekammer, eingebracht wird. Der Einbringungsschacht ist an der einen der beiden Stirnseiten angebracht und mündet unterhalb der zentralen, querliegenden Achse eines Rührwerkes. Aus dieser Druckschrift ist ferner eine Einbringung von Biomassen in den Fermenter aus einer nebenliegenden Vorgrube mittels einer Pumpe bekannt. Diese Vorgrube ist mit einem Rührwerk, einem Schneidwerk und einer Pumpe ausgestattet. Durch Rühren und Zerkleinern wird unter Zugabe von Wasser aus der Biomasse eine homogene Suspension erzeugt, die dann von der Pumpe in den Fermenter eingebracht wird. Der Fermenter ist ein Behälter mit einem Rührwerk, insbesondere einem Horizontalrührwerk, mit einer von einem Motor angetriebenen Welle und darauf befindlichen Rührpaddeln. Bekanntlich wird durch stetiges Rühren der mit der Biomasse angereicherten Suspension die Gasbildung unter Zu setzung von Mikroorganismen oder Hefe gefördert Die Biogase steigen in einen Biogasraum oberhalb des Füllstandes des Fermenters auf und werden dort gesammelt und über eine Ableitung zur Weiterverarbeitung bereitgestellt.
Biogasanlagen mit einem Biogasreaktor der angesprochenen Art sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Eine gattungsgemäße Biogasanlage ist ferner aus der DE 197 03 142 A1 bekannt. Bei dieser als liegender Tank ausgebildeten Anlage werden die biochemischen Reaktionen durch Mikroorganismen, wie Hefepilze oder Bakterien, in dem Fermenter erzeugt. Diese Mikroorganismen werden dem zu behandelnden Material zum Abbau organischer Reststoffe unter Gasbildung zugeführt. Die Biogasanlage ist mit einem Behältnis, einem Zulauf und einem Ablauf und einer, die entsprechenden Gase abführenden Gasleitung und einer innerhalb des Behältnisses angeordneten Homogenisierungseinrichtung ausgestattet. Das Behältnis ermöglicht darüber hinaus einen im wesentlichen horizontalen Materialfluss. Über eine Portioniereinrichtung, die das zu behandelnde Material nach vorgebbaren Zeitintervallen über den Zulauf dem Behältnis portionsweise zuführt, wird ein stetiger Betrieb sichergestellt. Das eingefüllte Material, das in vorgebbaren Zeittakten innerhalb des Behältnisses weitergefördert wird und mehrere in Materialflussrichtung hintereinander angeordnete Sperrwandeinrichtungen mit Durchlässen durchfließt, wird einer gewissen Pfropfbildung unterzogen. Das Material kann nach dem Abbau abgepumpt werden. Der Fermenter, der das Herzstück der Vergärungsanlage bildet, ist mit einem Rührwerk versehen. In den Fermenter werden in einem anaeroben Verfahren organische Reststoffe mittels Bakterien abgebaut, wobei das entstehende Methangasgemisch als Biogas, beispielsweise in angeschlossenen Kraftwerkanlagen oder Gasaggregaten, genutzt wird. Als zu behandelndes Material kommen beispielsweise Großküchenabfälle, Abfälle aus der Landwirtschaft, Gülle, feuchte Fraktionen aus der Biotonne, Marktabfälle und Ähnliches in Betracht. Der am Ende der Vergärung anfallende wässrige. Rohkompost kann in der Landwirtschaft als Wirtschaftsdünger oder nach Entwässerung in einem Separator mit seiner festen Fraktion zu Kompost verarbeitet werden. Die Biogase werden auch bei diesem bekannten Fermenter durch einen obenseitig vorgesehenen Abzug abgeleitet.
Die bekannten Fermenter weisen den Nachteil auf, dass z. B. im Falle von Verstopfungen die Behälter nur schwer zugänglich sind, da es sich hierbei um fassartige Ausbildungen handelt. Solche müssen also mit Einstiegsluken versehen sein, damit zum Reinigen der Behälter diese begangen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Biogasanlage mit einem Fermenter besonders preiswert zu gestalten und eine kompakte Anordnung zu gewährleisten, die als solche auch transportabel ist. Des weiteren soll der Fermenter verbessert werden, um die Abbau-Prozesse zu beschleunigen und die Gaserzeugung zu optimieren. Ein weiteres Ziel ist es, ohne Pumpen und/oder anderen Förderaggregaten Fermenter beschicken zu können, wobei sichergestellt sein soll, dass dabei kein Gas aus dem Fermenter über die Eintragskammer entweichen kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch Ausgestaltung der Biogasanlage gemäß der im Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre.
Vorteilhafte Ausbildungen der Biogasanlage sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.
Gemäß der erfinderischen Lehre bilden Eintragskammer und Fermenter eine geschlossene Einheit, wobei zur Meidung des Entweichens des Gases über die Eintragskammer die Durchflutungsöffnung in einer Trennwand zwischen diesen beiden Kammern vorgesehen oder aus Trennwänden gebildet ist, die unterhalb des Lagers für die Welle angeordnet sein kann und damit unterhalb des Pegel der Suspension in dem Fermenter liegt. Dadurch wird ausgeschlossen, dass oberhalb des Pegels im Fermenter angestautes Gas über die Eintragskammer entweichen kann.
Um die Anlage leichter reinigen zu können, weist der wannenförmig ausgeführte Fermenter obenseitig eine gasdichte Abdeckung auf, die bei Bedarf abgenommen werden kann. Die Abnahme ist auch erforderlich, falls das Rührwerk, bestehend aus an einer Welle befestigten Paddeln, entnommen und gereinigt oder gewartet werden soll. Der Austausch der Suspension in dem Fermenter erfolgt durch Benutzung des Niveauausgleiches in den beiden Kammern über die Durchflutungsöffnung, so dass keine weiteren mechanischen Beschickungshilfen, wie Schneckentransportförderer, notwendig sind, um die Suspension einzugeben.
Um den Hydrolyseprozess zu beschleunigen, kann Wärme zugeführt werden, zu welchem Zweck Wärmeableitbleche in den unteren Ecken des Behälters vorgesehen sind. Diese erstrecken sich von der einen Stirnwand zur anderen und bilden mit den Eckabschnitten des Bodens und der jeweiligen Seitenwand jeweils eine Kammer. Die schräge Wärmeableitwand wirkt als Wärmetauscherwand und gibt die durch den Kanal von dem erwärmten Wasser ausgehende Wärme an die Suspension in dem Fermenter ab, wodurch der Gärungsprozess beschleunigt wird. Es sind also in jeder Kammer zwei Kanäle vorgesehen, die zwischen Boden und Seitenwände angeordnet sind. In dem Zwischenraum zwischen den Wärmeableitblechen lagern sich die Sedimente ab und können von hier ausgetragen werden, was beispielsweise durch Absaugen bewerkstelligt werden kann. Die Dimensionierungsvorschriften und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine Biogasanlage nach der Erfindung ermöglicht die Verarbeitung hoher Feststoffgehalte, wodurch die Anlage bei gleicher Verarbeitungskapazität gegenüber herkömmlichen Anlagen kleiner ausgelegt sein kann. Der Fermenter ist auch leicht zugänglich, da er oben offen ist. Die Anlage ist dadurch auch insgesamt wartungsfreundlicher, der Fermenter ist auch ohne Entleerung zugänglich. Des weiteren ist ein sicherer Sinkstoffabzug gegeben. In fertigungstechnischer Hinsicht ist der Vorteil gegeben, dass der Vorfertigungsgrad wesentlich erhöht werden kann. Die Einheit ist transportabel und deshalb auch für Anlagennachrüstungen, z. B. im Rahmen des Mieteinsatzes, geeignet. Eine höhere Gasqualität ist durch eine räumliche Trennung von Hydrolyse und Methangasstufe durch Aneinanderreihung mehrerer Module möglich. Auch gewährleistet die Anlage bei kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Durchsatz der Biomasse gesicherte Verweilzeiten für den Gaserzeugungsprozess. Die Anlage ist insbesondere für die oberirdische Anordnung geeignet und damit einsehbar. Nach dem Wasserhaushaltsgesetz sind somit keine zusätzlichen Mittel zur Leckageüberwachung notwendig. Ferner ist eine leichte Entleerung durch Absaugung von oben möglich und damit ein gefahrloses Arbeiten bei Revisionen. Die Anlage gemäß der Erfindung ist grundsätzlich auch für die Trockenfermentation geeignet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 in schematischer Schnittdarstellung in Längsrichtung einen Fermenter und eine Eintragskammer,
2 eine Variante mit einer anderen Außenwand an der Eintragskammer und
3 einen Querschnitt durch einen Fermenter nach der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Fermenter 8. Dieser weist Gehäusewände 1 auf, die mit der Bodenwand 15 einen trogförmigen Behälter bilden. Wie aus 3 ersichtlich ist, können die Seitenwände 19, 20 gleich lang sein. Die obere Öffnung des Fermenters 8 ist mit einer Folie 7 gasdicht abgedeckt. Fermenter 8 und Eintragskammer 2 sind durch obere und untere Trennwände 5a, 5b voneinander separiert. Des weiteren befinden sich in dem Fermenter 8 Abstützungen 9 mit Lager für eine Welle 14 eines Rührwerkes 10, das diverse kreuzförmig angelegte Paddel aufweist, wie aus 3 ersichtlich. Die Welle 14 wird angetrieben von einem Motor 12. Die Welle 14 ist in der Stirnwand des Behältnisses mittels Lager 11 und Abdichtung gelagert, ebenso in den oberen vorgesehenen Trennwänden 5a und/oder 5b zwischen Fermenter 8 und Eintragskammer 2, die in ihren Außenkonturen gleich groß ausgebildet sind, jedoch wesentlich kürzer. Es kann eine Trennwand mit Trennwandabschnitten oder auch Einzelwänden 5a, 5b vorgesehen sein. Diese können auch seitlich oder in der Tiefe versetzt angeordnet sein. Ebenso kann die Eintragskammer 2 über- oder höhen- oder seitenversetzt gegenüber dem Fermenter 8 angeordnet sein. In diese Eintragskammer 2 werden die Biomassen und Flüssigkeit eingegeben und mittels eines nicht dargestellten Zerkleinerungswerkes zerkleinert und über einen nicht dargestellten Mixer vermischt. Die so erhaltene Suspension fließt automatisch in den Fermenter 8 und strömt kontinuierlich nach, insbesondere auch dann, wenn die Ablagerung vom Boden 15 über die Austragsöffnung 13 ausgebracht wird. Durch die untere Trennwand 5b wird ein vorzeitiges Wegfließen von Flüssigkeit in den Fermenter 8 vermieden, die zur Suspendierung der Feststoffe benötigt wird. Die untere Trennwand 5b stellt ferner sicher, dass Sinkstoffe, wie Steine, zurückgehalten werden und nicht in den Fermenter 8 gelangen können. Durch die Schaffung einer geschlossenen Baueinheit beider Kammern 2 und 8 ist eine solche Anlage auch preiswerter herzustellen. Es handelt sich dabei um in einer Maschi nenfabrik vorgefertigte Teile die nur noch verbaut werden müssen. Die Eintragskammer 2 kann obenseitig eine Einfüllöffnung 17 in einem Ansatz aufweisen. Dieser Ansatz kann von einem Deckel 3 verschlossen sein. Der Deckel 3 nimmt die mit dem Bezugszeichen 4 eingegebene Position im Falle des Beschickens ein und dient dabei gleichzeitig als Prallblech.
Durch stetiges Rühren der Suspension in dem Fermenter 8 erfolgt ein Vermischen der Biomasse mit Mikroorganismen für den Vergärungsprozess bei gleichzeitigem Abbau der organischen Stoffe. Der Deckel 3 ist in Position 4 geöffnet gezeichnet.
Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von dem nach 1 lediglich dadurch, dass der Einfüllstutzen und die Eintragskammer 2 gleiche Schrägstellungen aufweisen und die stirnseitige Behälterwand 1 schräg verläuft. Diese Anordnung ist beim Eintrag höherer Feststoffgehalte vorteilhaft.
Aus 3 ist ferner ersichtlich, dass unten in den Ecken durch Einbringen von Wärmeleitblechen 18 zwei Kanäle 21 und 22 gebildet sind. Diese sind hergestellt aus angeschweißten Längsblechen 18 an den Seitenwänden 19 oder 20 und an dem Boden 15, so dass die dreieckförmigen Kanäle 21, 22 entstehen. In diese Kanäle 21, 22 kann warmes Wasser geleitet werden, um die Suspension in dem Fermenter zu erhitzen. Dies ist dem Abbauprozess der organischen Stoffe förderlich. Zugleich wird auch die Produktion von Biogas erhöht und beschleunigt. Die Einbringung der Wärmeleitbleche 18 als Wärmetauscherplatten vereinigt die Vorteile von Boden und Wandheizung und umgeht deren spezifische Nachteile, die da sind: Sedimentbildung auf der Bodenheizfläche und verminderte Konvektionsstrecke einer Wandheizung.

1: Behälterwand
2: Eintragskammer
3: Deckel
4: aufgestellter Deckel
5a: obere Trennwand
5b: untere Trennwand
6: Gasraum
7: Abdeckung
8: Fermenter
9: Abstützung
10: Rührwerk
11: Lager
12: Motor
13: Austragsöffnung
14: Welle
15: Boden
16: Durchflutungsöffnung
17: Einfüllöffnung
18: Wärmeleitbleche
19: Seitenwand
20: Seitenwand
21: Kanal
22: Kanal
23: Flüssigkeitspegel

Claims

Biogasanlage mit einem Fermenter (8) und einer Eintragskammer (2), aus der eine zu einer Suspension verarbeitete Biomasse entnommen und dem Fermenter (8) zugeführt wird, wobei der Fermenter (8) liegend und im wesentlichen horizontal angeordnet ist und ein Rührwerk (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragskammer (2) an einer Stirnseite am Fermenter (8) angebracht ist und mit diesem eine Einheit bildet, dass der Fermenter (8) von der Eintragskammer (2) durch Trennwände (5a, 5b) getrennt ist, von denen die obere Trennwand (5a) beabstandet zum Boden (15) unterhalb eines bestimmten minimalen Pegels (23) der Suspension im Fermenter (8) angeordnet ist und mit der unteren Trennwand (5b) eine Durchflutungsöffnung (16) bildet, wobei die untere Trennwand (5b) mit dem Boden (15) bündig schließend einen Rückhaltebereich der Eintragskammer (2) gegenüber dem Fermenter (8) mit einer Überflutungsöffnung beabstandet zum jeweils minimalen Pegel (23) bildet, und dass die Eintragskammer (2) obenseitig eine Einfüllöffnung (17) aufweist, über die die Eintragskammer (2) mit Biomasse und Wasser befüllbar ist und die darin befindliche Suspension verdrängt, wobei der Pegel (23) niedriger ist als der obere Rand der Behälterwände (1) des Fermenters (8).
Biogasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermenter (8) wannenförmig ausgebildet ist und obenseitig eine gasdichte Abdeckung (7) aufweist, wobei die Wannenform im Querschnitt eckig oder unten abgerundet und ein- oder doppelwandig ausgeführt ist.
Biogasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (10) ein solches mit einer horizontalen Welle (14) ist und in Lagern (11) in einer Stirnwand und einer Trennwand (5a oder 5b) des Fermenters (8) gelagert ist.
Biogasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflutungsöffnung (16) unterhalb, oberhalb oder in Höhe des Wellenlagers (11) der Welle (14) des Rührwerkes (10) vorgesehen ist.
Biogasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als gasdichte Abdeckung (7) der oberen Öffnung des Fermenters (8) eine Folie, ein schwenkbarer oder abnehmbarer Deckel vorgesehen ist und dass an der Oberseite der Abdeckung (7) eine Gashaube oder ein Gasleitungsrohr angebracht ist, über das das Biogas aus dem Gasraum (6) ableitbar ist.
Biogasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragskammer (2) die gleiche Querschnittsgröße aufweist wie der Fermenter (8) und dass der Fermenter (8) am Boden (15) oder an der außenliegenden Stirnseite oder an den Seitenwänden (19, 20) mindestens eine Austragsöffnung (13) aufweist, um vergorene Biomasse aus dem Fermenter (8) abführen zu können.
Biogasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eintragskammer (2) ein Rühr- und/oder Schneidwerk eingesetzt ist, das aus den Biomassen unter Zusetzung von Flüssigkeit eine homogene Suspension erzeugt.
Biogasanlage nach Anspruch 1 oder 7, daurch gekennzeichnet, dass der Eintrag der Suspension in den Fermenter (8) ausschließlich über die Durchflutungsöffnung (16) durch Niveauausgleich erfolgt.
Biogasanlage nach Anspruch 1 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Stirnseite der Eintragskammer (2) abgeschrägt oder nicht abgeschrägt ist.
Biogasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei eckiger Querschnittsausführung mindestens des Fermenters (8) in diesen in den unteren Ecken über die gesamte Länge schrägverlaufend gerade oder gebogene Wärmeleitbleche (18) vorgesehen sind, die gemeinsam mit dem Boden (15) und der jeweiligen Seitenwand einen durchgehenden wasserdichten Kanal (21, 22) bilden.
Biogasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei schalenförmiger Ausbildung des Fermenters (8) mit durchgebogenem Boden oder durchgebogenen und seitlichen Übergangswänden als Wärmeleitbleche (18) dieser in ein Gehäuse einsetzbar ist, das einen angepassten eckigen Querschnitt aufweist, und dass die Kanäle (21, 22) aus den Bogenabschnitten und den Seitenwänden (19, 20) des äußeren Gehäuses gebildet sind.
Biogasanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (21 oder 22) ein Vorlauf- und der andere Kanal (21 oder 22) ein Rücklaufkanal eines Heizkreislaufes ist und an mindestens einer Stirnfläche Zu- und Ablaufanschlüsse vorgesehen sind.
Biogasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermenter (8) mit der Eintragskammer (2) aus Blech gefertigt ist und die Behälterwände (1) oberflächenbehandelt sind oder das Blech aus einem solchen Material besteht, das durch die Biomassenreaktion nicht korrodiert.