DE202005005077U1

DE202005005077U1 - Biogasanlage

Info

Publication number: DE202005005077U1
Application number: DE200520005077
Authority: DE
Original assignee: WEICHMANN MARTIN
Current assignee: WEICHMANN MARTIN
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2015-06-04

Abstract

Neuartiger Biogasfermenter zur Methanisierung von Biomasse, aus einem befahrbaren, zumindest teilweise geneigten Betonboden. Die Bodenabsenkung beträgt beim allseitig befahrbaren Fermenter zur Seitenlänge bzw. Durchmesser zwischen 0,5 bis 3,5% bevorzugt 0,5%.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trockenfermentationsanlage, die zur Methanisierung von Biomasse 1 aller Art dient. Ziel dieser Erfindung ist es, einen möglichst kostengünstigen Fermenter 2 zu erstellen und viele finanzielle und bauliche Risiken zu begrenzen. Weiter können Betreiber einerseits ihr Betriebskonzept weiterführen und erhalten nach der energetischen Nutzung ein Faulgut, welches stallmist- oder kompostartige Wirkung auf Bodenstruktur- oder biologie ausübt. Das vergorene Material kann dann weiter kompostiert oder direkt auf dem Boden ausgebracht werden.
Bei der vorgestellten Erfindung handelt es sich um einen Fermenter, mit einem befahrbaren, zumindest teilweise geneigten Betonboden. Es zeigen 1–2 einen allseitig befahrbaren Fermenter, deren Oberfläche zur Mitte fallend oder steigend ausgeführt sein kann. Die Bodenabsenkung beträgt zur Seitenlänge bzw. Durchmesser zwischen 0,5% bis 3,5% vorzugsweise 0,5%. 3 einen Durchfahrfermenter und 4 eine schematische Darstellung einer Befüllung.
Vorbekannt ist, das die Biomasse mit bereits vergärter Biomasse (Mikroorganismen) vermischt wird.
Vorbekannt ist zudem, dass das Perkolat gefiltert und gereinigt wird. Der Nachteil ist, das durch die Reinigung ein großer Anteil von Mikroorganismen herausgefiltert wird und Siebe etc. ständig kontrolliert und gereinigt werden müssen. Bei dieser Erfindung wird bewusst auf die Reinigung des Perkolats verzichtet. Das ungefilterte/unfiltrierte Perkolat enthält wesentlich mehr Mikroorganismen, es wird im Vergleich weniger Impfmenge benötigt und die Biomasse wird dadurch schneller abgebaut.
Dazu wird die Biomasse während der Befüllung mit dem ungefilterten/unfiltrierten Perkolat vermischt. Mit einer Verteilvorrichtung, die z.B. am Streuwerk des Miststreuers 3 angebracht ist.
Die Verteilvorrichtung wird dann mit einer Schlauchverbindung (Kupplung) verbunden und mit einer Pumpe kann dann das Perkolat 10 aus dem Behälter 16 verteilt werden. Mit einem Regelventil oder der Pumpe kann das Perkolat mengenmäßig reguliert (gesteuert) und zielgerecht verteilt werden. Eine optimale Mischqualität sorgt für eine hohe Gasausbeute.
Zumindest im Winter wird dem wärmegedämmten Fermenter nach der Befüllung mit Biomasse, eine Wärmedämmung 4 (z.b. Wärmedämmatten aus dem Baubereich oder Luftpolster) aufgelegt.
Die gasundurchdringliche Gashülle 5 wird mit dem Fermenter mittels Tauchverschuuß 6 oder Klemmleistenverschluß luftdicht verschlossen und dient zugleich als Gasspeicherung. 5 zeigt dazu eine schematische Perspektive des erfindungsgemäßen Fermenters. Eine spezielle Verhebevorrichtung 7 ermöglicht eine schnelles Öffnen und Schließen des Fermenters. Diese kann beispielsweise eine stabile Rahmenkonstruktion, eine Konstruktion die mit Seilen verbunden wird und auch im Bereich des Tauchverschlusses direkt mit der Gashülle verbunden sein kann. Zum Versetzen wird diese Konstruktion auch im oberen Bereich der Gashülle befestigt und mittels z.B. Frontlader umgehoben. Eine andere Möglichkeit wäre es, die Gashülle mittels in 6 gezeigten Konstruktion aufzuwickeln oder einfach wegzuziehen. Der Tauchverschluss kann auch mit Sandsäcken 8 abgedichtet werden. Gegen Witterungseinflüssen wird die Gashülle/Rahmenkonstruktion mit Schnüren 9 etc. verankert und/oder mit einem Netz gesichert.
Nach längeren Regenfällen könnte Wasser durch den Tauchverschluß in den Fermenter eindringen. Eine entsprechende Abhilfe könnte, wie in 7 gezeigt, eine entsprechende Herstellung des Tauchverschlusses oder eine regensichere Abdeckung sein.
Als zentrale Perkolatsentsorgung (Perkolat 10) kann hierfür ein Auffangbehälter 11, Gulli 12 oder eine mittige, seitliche und/oder umlaufende Rinne 13 dienen. Am tiefsten Punkt fördert ein Abflussrohr 14 die anfallende Flüssigkeit mittels Pumpe in einem oberirdischen Behälter 16. Es ist auch möglich, die anfallende Flüssigkeit in einem abgesenkten Behälter aufzufangen. (8b) Der Behälter kann auch im Fermenter integriert und mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet sein. Natürlich kann der gleiche Behälter für mehrere Fermenter verwendete werden. Vorzugsweise wird das Perkolat vor Öffnung des Fermenters mittels Pumpe und einer Verteileinrichtung mehrmals über die Biomasse verteilt, um für die Neubefüllung aktive Mikroorganismen zu haben. Das Perkolat wird bei Bedarf mit einem exgeschützten Rührwerk aufgerührt. Aufgrund des ungefilterten Perkolats ist auf jedigliche Verengungen der Schläuche, Leitungen zu achten. Die Auffangvorrichtung, z.B. die umlaufende Rinne könnte mit mehreren Abläufen hergestellt werden.
Vorbekannt ist, das Einstechzylinder 17 (geschlitzte oder durchlöcherte Rohre) zum zielgerechten Verteilen von z.B. Perkolat genutzt werden können. Als Verteileinrichtung kann der Biomasse auch ein geschlizter, durchlöcherter Schlauch (oder mehrere verbundene Schläuche) aufgelegt werden. Auch spezielle Sprühkopfverteiler (Perkolatsprengler) könnten das Perkolat verteilen. Je nach Ausführungsform kann für die Verteilung der Zusätze eine eigene Verteileinrichtung dienen, die die Zusätze zielgerechter verteilt/versprüht.
Das erzeugte Biogas wird vom Biogasentnahmerohr 18 entnommen und wird zur Erzeugung von thermischer, elektrischer und/oder mechanischer Energie verwendet.
Das Biogasentnahmerohr (bzw. Strömungskanälen etc.) kann auch verlängert werden oder in der Gashülle integriert sein. Sollen größere Mengen Biogas gespeichert werden, wird die Anlage mit einem herkömmlichen Folienspeicher oder mit einem Gastank ergänzt, welcher mit einem Gasverdichter das Biogas komprimiert. Der Biogasverbraucher kann ein Blockheizkraftwerk, ein Verbrennungskessel, eine Brennstoffzelle, usw. sein.
Die Beheizung des Fermenters erfolgt durch eine Bodenheizung 19 in der Bodenplatte bzw. Wandungen. Um den Fermenter schneller aufheizen zu können, (z.B. im Winter) lässt sich der Fermenter dahingehend erweitern, dass die Biomasse zusätzlich mit Warm/Heißluft erwärmt wird. Der Fermenter wird je nach Ausführungsform dazu mit Luftkanälen, Gebläse, Strömungskanälen etc. ergänzt. Der Fermenter kann auch mit einem integrierten Lufterhitzer ausgestattet sein. Zum Beheizen des Fermenters dient vorzugsweise die Abwärme eines Blockheizkraftwerkes.
Muß aufgrund der örtlichen Gegebenheit die Geruchsemessionen bei Öffnung des Fermenters erheblich vermindert werden, wird die Biomasse z.B. mit Zitronensäure neutralisiert. Dies kann durch eingeblasene Luft geschehen, (mit Zitronensäure versetzt) die dann mittels Biofilter oder Aktiv-Kohlefilter gereinigt wird. Es wäre auch denkbar, Wasser mit Zitronensäure zu versetzen und dann über die Biomasse zu verteilen.
Mit einer zentralen Steuereinheit und durch Einsatz von entsprechenden Sensoren zur geregelten Prozessführung kann eine optimierte Methan-Gaserzeugung gewährleistet werden. Hierzu wird vorzugsweise eingesetzt:

– Gasmessgerät z.B. der Fa. Dräger für CO², H²S, O² und Methan
– Umwälzpumpe für Sprühkopf-Verteiler
– Flüssigkeits-Meßgerät Multisensor-MiniLab zur Bestimmung von Glucose, Sacharose etc.

Die vorgestellte Erfindung geht vom Chargenbetrieb aus, bei welchem immer die komplette Fermenterinhalte ausgetauscht werden. Daher ist es zweckmäßig, entweder mindestens zwei Fermenter phasenversetzt anzufahren oder auf andere alternativen Energien (z.B. Holzgas, Pflanzenöl...) zurückzugreifen.

1: Biomasse
2: Fermenter
3: Miststreuer
4: Wärmedämmung
5: Gashülle
6: Tauchverschluß
7: Verhebevorrichtung
8: Sandsäcken
9: Schnüren
10: Perkolat
11: Auffangbehälter
12: Gulli
13: Rinne
14: Abflussrohr
15: Pumpe
16: Behälter
17: Einstechzylinder
18: Biogasentnahmerohr
19: Bodenheizung

Claims

Neuartiger Biogasfermenter zur Methanisierung von Biomasse, aus einem befahrbaren, zumindest teilweise geneigten Betonboden. Die Bodenabsenkung beträgt beim allseitig befahrbaren Fermenter zur Seitenlänge bzw. Durchmesser zwischen 0,5 bis 3,5% bevorzugt 0,5%.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform der Bodenplatte quadratisch, rechteckig, oval und/oder rund sein kann.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–2 dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse mit ungefilterten/unfiltrierten Perkolat vermischt wird. Eine optimale Mischqualität sorgt für eine hohe Gasausbeute.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–3 dadurch gekennzeichnet, durch einer umfassenden Wärmedämmung.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–4 dadurch gekennzeichnet, das dieser mit einer gasundurchdringlichen Gashülle mittels Tauchverschluß oder Klemmleistenverschluß luftdicht verschlossen wird. Die Gashülle dient zugleich als Gasspeicherung.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass das Perkolat mittels Gulli, Rinne etc. aufgefangen und in einem Behälter gesammelt wird. Der Behälter kann auch in der Bodenplatte integriert und wird beheizt.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–6, zur Erzeugung von thermischer, elektrischer und mechanischer Energie.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–7, dass dieser mit einer Bodenheizung ausgestattet ist und mit einer Vorrichtung erweiterbar ist, die die Biomasse mittels Warmlufterwärmung zusätzlich erwärmt.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–8, dass eine kombinierte Messtation bestückt mit bestimmten Gas- und Biosensoren auf elektro-chemischer Basis in einer zentralen Schaltstelle die Messignale in kürzerster Zeit empfängt und an verschiedene Steuer-Relais weitergibt.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–9, dadurch gekennzeichnet, zur optimierten Biogasausbeute bestimmte Bakterien an entsprechenden Zeitpunkten zugegeben werden und deren Einwirkung durch das Prozess-Monitoring entsprechend der Prozess-Regelung beeinflusst wird.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–10 dadurch gekennzeichnet, das der Bio-Prozess nur durch den gezielten Einsatz der oben genannten Eingenschaften (Aufzählung siehe oben) immer wieder gleich (reproduzierbar) ablaufen kann, wenn diese Bedingungen erfüllt sind.
Neuartiger Biogasfermenter nach Anspruch 1–11 dadurch gekennzeichnet, das entweder mehrere Fermenter modulartig aufgebaut und phasenversetzt betrieben werden oder dieser mit anderen regenerativen Energien kombiniert wird.