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Die
Erfindung betrifft Anlagen zur Biogaserzeugung mit wenigstens einem
Trockenfermenter und mindestens einem damit verbundenen Perkolataufbereiter,
wobei Perkolat aus dem Trockenfermenter zum Perkolataufbereiter
und aus dem Perkolataufbereiter zum Trockenfermenter gelangt.
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Bekannte
Trockenfermenter werden nach dem bekannten und herkömmlichen
Batch-Regime gefahren, indem mindestens 50%, besser noch 60% des
eingetragenen Gemisches aus Beimpfungsmaterial besteht. Dieser hohe
Anteil an Beimpfungsmaterial ist notwendig, damit der Prozess der
Methanisierung im Batch-Verfahren ungestört ablaufen kann und nicht
zusammenbricht. Aus dem Trockenfermenter abgeführtes Perkolat wird bei dieser
Fahrweise der Anlage lediglich zum Zwecke der Wärmeübertragung und somit zur Aufrechterhaltung
der Temperatur im Trockenfermenter genutzt, oder um zusätzlich Beimpfungsmaterial
(Bakterien) in die zu fermentierende Biomasse einzutragen, indem
das abgeführte Perkolat über eine
Anwärmkammer
wieder zurück
in die Fermenterbox geführt
wird. Derartige Anlagen sind unter anderem durch die Druckschriften
DE 20 2005 005 077
U1 Trockenfermentationsanlage) und
DE 203 18 783 U1 (Großfermenter
zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse und eine Biogasanlage zur Erzeugung
von thermischer, elektrischer und/oder mechanischer Energie aus
Biogas mit einem solchen Großfermenter)
bekannt.
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Bei
höheren
Anteilen an Biomasse im Gemisch von 60% bis 90% und einem entsprechend
reduzierten Anteil an Beimpfungsmaterial kommt der Biogasgewinnungsprozess
sehr schnell zum Erliegen, weil pro Zeiteinheit mehr organische
Säuren
gebildet werden, als die im Gemisch vorhandenen methanbildenden
Mikroorganismen in der Lage sind, zu Biogas abzubauen. Dadurch sinkt
der ph-Wert im Milieu so stark ab, dass keine ausreichenden Lebensbedingungen
für die
methanbildenden Bakterien mehr gegeben sind.
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Der
im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine größtmögliche Menge
an Biogas aus Biomasse zu erzeugen.
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Diese
Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die
Anlagen zur Biogaserzeugung mit wenigstens einem Trockenfermenter
und mindestens einem damit verbundenen Perkolataufbereiter, wobei Perkolat
aus wenigstens einem Trockenfermenter zum Perkolataufbereiter und
aus dem Perkolataufbereiter zu mindestens dem oder einem Trockenfermenter
gelangt, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass eine größtmögliche Menge
an Biogas je Zeiteinheit aus Biomasse erzeugt wird.
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Dazu
besteht der Perkolataufbereiter aus wenigstens zwei miteinander
verbundenen in sich geschlossenen Kammern als Anwärmkammer
für Perkolat
aus einem Trockenfermenter und als Fermentationskammer zur Methanisierung
der im angewärmten
Perkolat gelösten
organischen Säuren,
ist in der Fermentationskammer wenigstens ein Strukturkörper mit
einer großen
Oberfläche
zur Ansiedlung von methanbildenden Mikroorganismen angeordnet, wobei
die Mikroorganismen den Abbau der im Trockenfermenter gebildeten
organischen Säuren
zu Biogas bewerkstelligen, befindet sich an der Fermentationskammer
ein Gasableitungsrohr für
das in der Fermentationskammer entstehende Biogas und bestehen Verbindungen
vom Perkolataufbereiter zu dem Trockenfermenter.
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Durch
die Kombinationsmöglichkeiten
von Trockenfermenter/Trockenfermentern und Perkolataufbereiter erfolgt
die Biogaserzeugung vorteilhafterweise nicht ausschließlich im
klassischen bekannten Batch-Verfahren als einstufiges Verfahren,
sondern phasenweise auch als zweistufiges Verfahren.
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Diese
Zweistufigkeit gewährleistet
es, den Anteil an zu vergärender
Biomasse im Gemisch bis auf 60% bis 90% zu erhöhen, was einen deutlichen Effektivitätssprung
der Anlage nach sich zieht. Normale Batch-Verfahren enden gewöhnlich bei
einem Anteil von 50%.
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Der
Abbau der Biomasse bis hin zum Biogas erfolgt in der ersten Phase
als Anlaufphase eines jeden Zyklus als zweistufiges, räumlich getrenntes
Verfahren durch Säurebildung
im Trockenfermenter und sowohl Anwärmen auf optimale Umsatztemperatur als
auch Methanisierung im Perkolataufbereiter. In der zweiten Phase
wird Biogas durch das klassische Batch-Verfahren einstufig im Trockenfermentor
erzeugt. Dabei kann vorteilhafterweise wenigstens eine erneute erste
Phase in Verbindung mit einem weiteren Trockenfermenter ablaufen.
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Im
einzelnen erfolgt in der ersten Phase in einer ersten Stufe eine
gezielte Säurebildung
im Trockenfermenter mit wahlweise einem kontinuierlichen oder periodisch
wiederkehrenden Säureaustrag
aus der Biomasse über
den Perkolataustrag. Das angereicherte Perkolat gelangt weiterhin
aus dem Trockenfermenter in den Perkolataufbereiter. In der zweiten
Stufe erfolgt im Perkolataufbereiter jeweils in einer Kammer das
Anwärmen
und das Methanisieren des aus der Biomasse des Trockenfermenters
ausgespülten
Perkolats bis zum Endprodukt Biogas. Dazu besteht der Perkolataufbereiter
aus der Anwärmkammer
und der damit verbundenen Fermentationskammer. In der zweiten Phase
erfolgt der Abbau der teilweise entsäuerten Biomasse als Restbiomasse
im Trockenfermenter nach Ablauf der ersten Phase vorwiegend im Trockenfermenter
bis zum Endprodukt Biogas analog dem klassischen Batch-Verfahren.
Die Weiterführung
des Abbaus der organischen Substanz bis zum Biogas im Trockenfermenter
wird in der zweiten Phase möglich,
weil der Biomasse in der ersten Phase ständig Säure entnommen wurde (Entsäuerung)
und gleichzeitig über
das zurückgeführte, ausgefaulte
und pH-neutrale Perkolat große Mengen
an methanbildenden Bakterien in den Trockenfermenter eingetragen
wurden. Die Verbesserung der Milieubedingungen, verbunden mit einem Anstieg
der Konzentration der methanbildenden Bakterien, führen schließlich zum
Anspringen der Biogasproduktion im Trockenfermenter, so dass nachfolgend
die Möglichkeit
zur Weiterführung
der Biogaserzeugung ausschließlich
im Trockenfermenter gegeben ist.
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Mit
Eintritt der zweiten Phase läuft
die Biogaserzeugung im Trockenfermenter selbstständig ab, so dass an den Perkolataufbereiter
ein weiterer Trockenfermenter, der zum Beispiel zu diesem Zeitpunkt
neu befüllt
ist, anschließbar
ist.
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Durch
eine optimierte Fahrweise der Anlage können mehrere Trockenfermenter
nacheinander an einen Perkolataufbereiter angeschlossen werden. Die
verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten
der angeschlossenen Trockenfermenter führen vorteilhafterweise dazu,
dass mit wenigen und schnell feststellbaren Prozessparametern wie
pH-Wert, Temperatur, Gasausbeute, Gasqualität der Gesamtprozess effektiv
steuerbar ist.
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Zur
Aufrechterhaltung der Fermentertemperatur von 35°C bis 38°C kann auch in der zweiten Phase
im Trockenfermenter gebildetes Perkolat aus diesem ausgetragen und über den
Verfah rensschritt Anwärmen
in der Anwärmkammer
des Perkolataufbereiters als erwärmtes
Perkolat dem Trockenfermenter wieder zugeführt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis
12 angegeben.
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Im
oder am Trockenfermenter und/oder im oder am Perkolataufbereiter
vorzugsweise in oder an der Fermentationskammer ist nach der Weiterbildung des
Schutzanspruchs 2 wenigstens ein Biomagnetisches-Schwebungsresonanzmodul
so angeordnet, dass die über
das Biomagnetische-Schwebungsresonanzmodul erzeugten Schwebungsmuster
auf die Mikroorganismen einwirken.
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In,
an oder beabstandet zu der Fermentationskammer des Perkolataufbereiters
ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 wenigstens ein
Resonanzkörper
so angeordnet, dass die Schwingungsfelder auf die Mikroorganismen
in der Fermentationskammer wirken. Diese mikrobielle Stimulationstechnik,
vorzugsweise basierend auf der Biomagnetischen-Schwebungsresonanztechnik, führt zu gesteigerten
Abbauraten und/oder einem höheren
Methangehalt im Biogas, das einer zusätzlichen Effektivitätsteigerung
gleichzusetzen ist.
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Der
Trockenfermenter besteht nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
4 aus einer Bodenplatte, zwei Seitenwänden und einer Rückwand.
Der Trockenfermenter ist damit leicht befahrbar, so dass Biomasse
leicht in den Trockenfermenter transportiert, dort abgelagert und
nach Abschluss des Fermentationszyklus wieder leicht aus diesen
ausgetragen werden kann. Vorteilhafterweise ist in die nach außen weisenden
Kantenflächen
der Rückwand,
der Seitenwände
und der Bodenplatte eine umlaufende Vertiefung eingebracht oder
ein umlaufender U-förmiger und
damit auch eine Vertiefung aufweisender Körper aufgebracht, sind die
Endenbereiche wenigstens eines flexiblen bahnenförmigen Körpers in die Vertiefung eingelegt
und ist auf den Endenbereichen des flexiblen bahnenförmigen Körpers in
der Vertiefung ein über
einen Luftverdichter erzeugter luftgefüllter Schlauch angeordnet.
Dadurch ist ein einfaches Verschließen oder Öffnen des Trockenfermenters
gegeben, wobei durch den luftgefüllten
Schlauch auch ein dichter Verschluss gewährleistet ist. Im offenen Zustand
bestehen zum Befahren in der Höhe
keine Einschränkungen.
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Im
Trockenfermenter ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
5 wenigstens eine Querwand angeordnet, so dass in den Trockenfermenter eingeleitetes
Perkolat den wenigstens einen Biomassestapel durchdringt. Dadurch
ist es leicht möglich, Perkulat
durch die Biomassestapel strömen
zu lassen. Der Biomassestapel weist dazu überwiegend eine Ebene Oberfläche auf.
Mit darübergeführten flexiblen
Leitungen mit mehreren Öffnungen
kann das leicht realisiert werden.
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Der
Perkolataufbereiter besteht nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
6 aus einer Bodenplatte, vier Seitenwänden und wenigstens einer Zwischenwand,
wobei in die nach oben weisenden Kantenflächen der Wände umlaufende Vertiefungen eingebracht
oder umlaufende U-förmige
und damit auch eine Vertiefung aufweisende Körper aufgebracht sind, Bereiche
wenigstens eines flexiblen bahnenförmigen Körpers in die Vertiefung eingelegt
sind und auf den Bereichen des flexiblen bahnenförmigen Körpers in der Vertiefung wenigstens
ein über
einen Luftverdichter luftgefüllter
Schlauch angeordnet ist, so dass eine abgeschlossene Anwärmkammer
und wenigstens eine abgeschlossene Fermentationskammer vorhanden
ist. Dadurch ist ein einfaches Verschließen und Öffnen des Perkolataufbereiters möglich. Die
zur Aufbereitung notwendigen Gegenstände können leicht bei geöffneten
Perkolationsaufbereiter eingebracht oder gewechselt werden. Der Perkolataufbereiter
und wenigstens ein Trockenfermenter können vorteilhafterweise nebeneinander
als Anlage aufgebaut werden.
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Nach
der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 ist die Anwärmkammer
und/oder die Fermentationskammer des Perkolataufbereiters mit dem Trockenfermenter
so verbunden, dass erwärmtes Perkolat
aus der Anwärmkammer
und/oder ausgefaultes Perkolat aus der Fermentationskammer auf den
wenigstens einen Biomassestapel des Trockenfermenters aufgetragen
wird, wobei das erwärmte Perkolat
und/oder das ausgefaulte Perkolat den Biomassestapel durchströmt und im
Biomassestapel gelöste
organische Säuren
ausgespült
werden.
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Der
Trockenfermenter wird nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
8 mit zwei übereinander
angeordneten flexiblen bahnenförmigen
Körpern in
der Vertiefung verschlossen, wobei der Raum zwischen den flexiblen
bahnenförmigen
Körpern
mit einem Luftverdichter vorzugsweise in Form eines Lüfters oder
Gebläses
verbunden ist. Diese Körper
sind gasundurchlässige
Folien in Form einer Gasfolie und einer Witterungsschutzfolie, die
gemeinsam in der Vertiefung eingelegt und mittels eines luftgefüllten Schlauches
gegen die Wandungen der Vertiefung gepresst werden. Zwischen die
Folien wird Stützluft eingeblasen,
so dass eine gewölbte
Dachform induziert und somit das Bilden von Wassersacken auf den Folien
verhindert wird. Dadurch ist der Abfluss von Niederschlägen über die
gewölbte
Dachform gegeben. Gleichzeitig ist die Stützluft eine Isolationsschicht,
die den Wärmeabfluss
aus dem Trockenfermenter wesentlich reduziert. Eine zusätzliche
Isolation durch zum Beispiel Wärmedammmatten
im Dachbereich ist deshalb und gleichzeitig wegen des periodisch
vorgenommenen Eintrages von erwärmten Perkolat überflüssig.
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Nach
der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 sind ein Gemisch aus lose
aufgeschüttetem
organischen Material und vorzugsweise Raseneisenerz im Trockenfermenter
zur Entschwefelung des Biogases so platziert, dass das entstehende
Biogas vor Austritt aus dem Trockenfermenter das Gemisch zur Entschwefelung
passiert, wobei der gasförmige
Schwefelwasserstoff in Form einer Salzverbindung ausgefällt wird.
Dazu wird vorteilhafterweise ein vorzugsweise aus Holzspänen/Holzhackschnitzel oder
anderem geeigneten Material bestehendes Schüttgut vorzugsweise in Kombination
mit Raseneisenerz konzentriert in Weiterbildung des Schutzanspruchs
10 in einem Bereich an der Rückwand
des Trockenfermenters in loser Schüttung so platziert und/oder
als oberste dünne
Schicht auf die Biomasse so aufgetragen, dass das erzeugte Biogas
vor Austritt aus dem Trockenfermenter durch dieses Material hindurchströmen muss
und der Prozess der Gasentschwefelung in diesem Material abläuft.
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Wenigstens
zwei Trockenfermenter sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs
11 mit einem Perkolataufbereiter so verbunden, dass Perkolat aus
einem der angeschlossenen Trockenfermenter zum Perkolataufbereiter
und/oder zu dem anderen Trockenfermenter gelangt. Die Phasen zur
Biogaserzeugung können
dabei leicht nacheinander in parallel angeordneten Trockenfermentern
ablaufen, so dass eine kontinuierliche Erzeugung von Biogas gegeben
ist.
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Vorteilhafterweise
ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 der Trockenfermenter
ein beheizbarer Trockenfermenter.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt
und wird im folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Anlage zur Biogaserzeugung,
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2 eine
Vorderansicht eines Trockenfermenters,
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3 eine
Draufsicht auf einen Trockenfermenter und
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4 einen
Ausschnitt des Trockenfermenters mit der Vertiefung und den Folien.
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Eine
Anlage zur Biogaserzeugung besteht im wesentlichen aus einem Trockenfermenter 1 und einem
damit verbundenen Perkolataufbereiter 6.
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Die 1 zeigt
eine Anlage zur Biogaserzeugung in einer prinzipiellen Darstellung.
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Der
Trockenfermenter 1 besteht aus den massiven Teilen Bodenplatte 13,
Seitenwänden 12 und
Rückwand 11 (Darstellungen
in den 2 und 3). Der Trockenfermenter 1 weist
zum Beispiel eine Länge
von 30m, eine Breite von 5m und eine Höhe von 2m auf.
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Die
Bodenplatte 13 besteht vorzugsweise aus Asphalt mit entsprechendem
Unterbau. Die beiden Längswände 12 und
die Rückwand 11 bestehen vorteilhafterweise
aus Beton und sind im Inneren des Trockenfermenters 1 mit
einem Lack beschichtet oder mit einer Folie versehen. Der Trockenfermenter 1 weist
insbesondere mindestens eine lose platzierbare Querwand 3 auf.
Damit ist ein großer
Masseneintrag je Flächeneinheit
sowie eine saubere Befüllung
und Entleerung des Trockenfermenters 1 möglich. Weiterhin
ist ein leichter Eintrag und eine gute Verteilung von Perkolat im
Biomassestapel 2 mit relativ ebener Oberfläche über leicht
verlegbare Leitungen für
Perkolat aus dem Perkolataufbereiter 6 gegeben. Außerdem kommt
es dadurch auch zu einer besseren Verteilung von Wärme an der
unmittelbaren Oberfläche
des Stapels, wo der Wärmeverlust am
größten ist
und zu einer besseren Verteilung des Beimpfungsmaterials im Stapel.
Die Biomasse wird so in einen nach sowohl oben als auch vorn offenem Bauwerk
eingetragen. Das gesamte Volumen des Trockenfermenters 1 kann
technisch einfach und schnell zu nahezu 100% ausgenutzt werden.
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Die
nach außen
weisenden Kantenflächen der
Rückwand 11,
der Seitenwände 12 und
der Bodenplatte 13 im Einfahrtbereich besitzen eine umlaufende
Vertiefung 10. Diese Vertiefung 10 ist vorzugsweise
eine eingelassene oder aufgebrachte U-förmige Metallschiene.
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Nach
dem Befüllen
des Trockenfermenters 1 mit Biomasse und mit einer Schicht 5 zur
Gasentschwefelung wird der Trockenfermenter 1 mit zwei übereinander
angeordneten flexiblen bahnenförmigen
Körpern
versehen, wobei die Endenbereiche in der Vertiefung 10 eingelegt
sind. Auf den Endenbereichen der flexiblen bahnenförmigen Körper in
der Vertiefung 10 ist ein über einen Luftverdichter luftgefüllter Schlauch 15 angeordnet.
Dieser Schlauch 15 dient damit der luftdichten Befestigung
der flexiblen bahnenförmigen
Körper
mit den Seitenwänden 12, der
Rückwand 11 und
der Bodenplatte 13. Die flexiblen bahnenförmigen Körper sind
zum einen eine Gasfolie 14 und zum anderen eine Witterungsschutzfolie 4.
Eine bekannte Gasfolie 14, vorzugsweise 0,5 mm bis 1,0
mm dick, und eine bekannte Witterungsschutzfolie 4, vorzugsweise
1,0 mm dick, sowie der luftgefüllte
Schlauch 15, der bekannterweise witterungsbeständig ummantelt
ist, werden nacheinander in die umlaufende Vertiefung 10 eingelegt
und verschließen über den
Drucklufteintrag in den Schlauch 15 den Trockenfermenter 1 gasdicht
(Darstellung in der 4). Der Raum zwischen diesen
Folien 4, 14 ist mit einem Luftverdichter in Form
eines Lüfters oder
Gebläses
verbunden. Während
des Fermentationsprozesses mit dem gasdicht verschlossenen Trockenfermenter 1 fördert das
von außen
an der Rückwand 11 des
Trockenfermenters 1 angebrachte Gebläse als Stützluftgebläse kontinuierlich Umgebungsluft
oder erwärmte
Abluft eines bekannten Blockheizkraftwerks (im folgenden nur noch
BHKW benannt) über
eine Schlauchverbindung in den Raum zwischen Gas- 14 und
Witterungsschutzfolie 4. Dadurch wölbt sich die Witterungsschutzfolie 4 auf
und es entsteht eine Art Dachfläche,
von der Niederschlagswasser und auch Schnee abgeleitet werden. Die
eingeblasene Luft übernimmt
gleichzeitig eine Isolationsfunktion.
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Eine
ebenfalls außen
an der Rückwand 11 befestigte Überdrucksicherung
gewährleistet,
dass der Gasdruck innerhalb des Trockenfermenters 1 einen über eine
Steuerungseinrichtung einstellbaren Wert nicht überschreitet.
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Weiterhin
ist der Trockenfermenter 1 mit einem festinstallierten
Gasableitungsrohr versehen. Dazu ist im oberen Teil der Rückwand 11 eine
Gasaustrittsöffnung
installiert, welche die Ableitung des im Trockenfermenter 1 gebildeten
Gases 9 über
eine fest eingebaute Gasleitung zum Verbrennungsort in Form des
BHKW sicherstellt.
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Zum
Zwecke der Gasabkühlung
von ungefähr
35°C auf
20°C und
der Gasentwässerung
wird die Gasleitung zunächst
an einer der Seitenwände 12 des
Trockenfermenters 1 in Richtung des Einfahrtsbereiches
geführt,
wendet dort, um wieder in Richtung Rückwand 11 zurückzulaufen.
Auf diese Weise entsteht eine Gaskühlstrecke von ca. 55m bis 60m Länge bei
einer Länge
des Trockenfermenters 1 von ca. 30m.
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Im
Falle eines Parallelbetriebes mehrerer Trockenfermenter 1 tritt
das gekühlte
Gas 9 danach in eine Gashauptleitung ein, welche direkt
zum BHKW führt.
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Die
Gasentschwefelung erfolgt direkt im Trockenfermenter 1,
indem wahlweise im Bereich der Rückwand 11 und/oder
direkt auf der zu vergärenden Biomasse
ein Gemisch 5 aus lose aufgeschüttetem, gutstrukturiertem organischem
Material und vorzugsweise Raseneisenerz so platziert wird, dass
das entstehende Biogas 9 vor Austritt aus dem Trockenfermenter
dieses Gemisch 5 passieren muss, wo schließlich der
gasförmige
Schwefelwasserstoff in Form eines Schwefelsalzes ausgefällt wird.
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Ein
fest installiertes Rohrleitungssystem dient zur Ableitung von Perkolat
aus dem Trockenfermenter 1 in die Anwärmkammer 7 des Perkolataufbereiters 6 und
dem Eintrag von Perkolat aus der Fermentationskammer 8 des
Perkolataufbereiters 6 in den Trockenfermenter 1.
Für den
letzten Fall wird dazu auf der Oberfläche des eingetragenen Gemisches 5 eine
flexible Leitung aus einem Kunststoff für den Perkolateintrag installiert.
Diese Leitung wird nach Abschluss der Verlegung an eine, fest in
die Rückwand 11 des
Trockenfermenters 1 eingebaute Rohrverbindung angekoppelt.
In Abhängigkeit
von der Dimensionierung und der Pumpenleistung können ein oder mehrere Stränge verlegt
werden. Die Leitung ist in regelmäßigen Abständen seitlich geschlitzt oder
durchbohrt, so dass eingeleitetes Perkolat aus diesen Öffnungen
austreten und sich gleichmäßig auf
der Oberfläche
der zu vergärenden
Biomasse verteilen kann. Durch eine aufgelockerte Struktur der zu
vergärenden
Biomasse erfolgt eine schnelle Durchdringung desselben mit ausreichend guter
Verteilung.
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Der
Perkolataufbereiter besteht aus der abgeschlossenen Anwärmkammer 7 und
wenigstens einer abgeschlossenen Fermentationskammer 8.
In der Anwärmkammer 7 befindet
sich ein Wärmetauscher,
während
die wenigstens eine Fermentationskammer 8 separate Heizungskreisläufe für Wände und/oder
Boden aufweist. Temperaturfühler
in der Anwärmkammer 7 und
der Fermentationskammer 8 sind mit der Steuereinrichtung
verbunden. Weiterhin besitzen die Kammern 7, 8 des
Perkolataufbereiters festinstallierte Gasableitungsrohre. Fest installierte Rohrleitungen
dienen dem Eintrag von Perkolat aus der Anwärmkammer 7 und zur
Ableitung von Perkolat aus der Anwärmkammer 7 und aus
der wenigstens einen Fermentationskammer 8 in den wenigsten
einen Trockenfermenter 1.
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Der
Perkolataufbereiter 6 ist ebenfalls gasdicht verschlossen,
wobei das Verschlusssytem des Trockenfermenters 1 angewandt
wird. Die Abmessungen des Trockenfermenters 1 und des Perkolataufbereiters
sind vorzugsweise gleich. Im Unterschied zum Trockenfermenter ist
der Perkolataufbereiter 6 allseitig geschlossen und besteht,
in Abhängigkeit
von der Funktionälitat
und der Anzahl der angeschlossenen Trockenfermenter 1,
aus mehreren Kammern in Form einer Anwärmkammer 7 und mindestens
einer Fermentationskammer 8, die voneinander durch wenigstens
eine Zwischenwand als Betonwand getrennt sind. Jede der Kammern 7, 8 ist
für sich
entsprechend des Trockenfermenters 1 gasdicht verschlossen.
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Der
Perkolataufbereiter 6 erfüllt sowohl die Funktion des
Anwärmens
als auch eines Fermenters, indem das aus dem Trockenfermenter 1 abgeführte und über die
Anwärmkammer 7 erwärmte Perkolat mit
einem hohen Gehalt an organischen Säuren in der Fermentationskammer 8 vergoren
wird. Zu diesem Zweck werden in der Fermentationskammer 8 abbaustabile
Strukturkörper
in Form von Keramik-, Steingut- oder Kunststoffkörper mit einer möglichst großen Oberfläche eingetragen
oder eingebaut. Auf deren Oberfläche
können
methanbildende Mikroorganismen siedeln, welche den Abbau der organischen
Säuren
zu Methan und Kohlendioxid bewerkstelligen.
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Das
aus dem Trockenfermenter 1 kommende Perkolat wird nach
einer kurzen Anwärmphase
in der Anwärmkammer 7 in
Abhängigkeit
von der Temperatur des ankommenden Perkolats direkt in die Fermentationskammer 8 auf
die Strukturkörper
aufgeleitet, wo es zu Biogas 9 abgebaut wird. Dieser Abbauprozess
wird in einer Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
durch eine installierte Biomagnetische-Schwebungsresonanztechnik
beschleunigt und effektiviert, wobei mehr Biogas 9 pro
Zeiteinheit entsteht. Das fermentierte und damit ausgefaulte Perkolat
wird dann dem, einem oder dem jeweiligen Trockenfermenter 1 wieder
zugeführt.
Damit kann der Anteil der im Trockenfermenter 1 zu vergärenden Biomasse
von gewöhnlich
maximal 50% wesentlich erhöht
werden. Diese Erhöhung
kann bis auf ca. 90 % gesteigert werden, so dass eine wesentlich
effektivere Anlage vorhanden ist.
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Der
Perkolataufbereiter 6 ist außerdem beheizt und gegen Wärmeverluste
entsprechend isoliert, so dass auch hier optimale Umsetzungsprozesse
für die
methanbildenden Mikroorganismen bestehen. Das dabei entstehende
Biogas 9 wird analog des Trockenfermenters 1 dem
BHKW zugeführt.
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Das
ausgefaulte Perkolat ist mit entsprechenden Mikroorganismen stark
angereichert und etwa 35°C
bis 38°C
warm. Es wird vorteilhafterweise dem wenigstens einen Trockenfermenter 1 zur
Stabilisierung des darin laufenden Fermentationsprozesses zur Aufrechterhaltung
der Abbaustabilität und/oder
der Temperaturoptimierung über
das Verteilsystem zugeführt.
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Messtechnik
für die
Fermentertemperaturen, Gasableitungen, Gasqualität, pH-Werte und das Perkolat-Zirkulationssystem
ist mit der Steuereinrichtung zusammengeschaltet. Das ist insbesondere
eine bekannte Datenverarbeitungseinrichtung in Form eines Computers.
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Bei
mehreren Trockenfermentern 1 stellt jeder eine selbstständig funktionierende
Einheit dar die mit den anderen Trockenfermentern 1 und
dem Perkolataufbereiter 6 über Rohrleitungssysteme in
Verbindung steht.
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Die
für die
Aufrechterhaltung der Fermenter- und Perkolattemperatur erforderliche
Wärme wird vorzugsweise
aus der Abwärme
des Verbrennungsvorganges im BHKW gewonnen und über mindestens einen Wärmetauscher
und Rohrleitungen den einzelnen Abnahmestellen zugeführt.
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Nicht
im Anlagenbetrieb benötigte
Wärme kann
externen Abnehmern zur Verfügung
gestellt werden.
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In
Abhängigkeit
vom gewählten
Fahrregime der Anlage kann die Biogaserzeugung durch Kopplung der
Verfahrensabläufe
in dem/den Trockenfermenter/-n 1 und dem Perkolataufbereiter 6 optimiert werden.
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Bei
optimaler Führung
der Anlage können mehrere
Trockenfermenter 1 bei zeitlich versetztem Beschickungsrhythmus
an einen Perkolataufbereiter 6 angeschlossen sein.
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Auf
Grund der vielen Kombinationsmöglichkeiten
zwischen Trockenfermentern 1 und Perkolataufbereiter 6,
aber auch mehrerer Trockenfermentern 1 untereinander, die
sich infolge des zeitlichen Versatzes der Beschickung des jeweiligen
Trockenfermenters 1 ergeben, kann die gesamte Anlage mit deutlich
erhöhtem
Durchsatz gegenüber
dem klassischen Batch-Verfahren gefahren werden.
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Der
Trockenfermenter 1 kann in einer Ausführungsform weiterhin ein bekanntes
Heizungssystem aufweisen, wobei wahlweise wenigstens eine der Wände und/oder
der Boden beheizbar sind. Die Temperatur in diesem Trockenfermenter
wird mittels eines Temperaturfühlers,
der mit der Steuereinrichtung zusammengeschaltet ist, erfasst.