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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung
von Biogas durch Methangärung, wobei Faulstoffe, z.B. Flüssigmist, aus einem Speicher
nach Vorwärmung in einen Gärbehälter geleitet und dort auf Gärungstemperatur erhitzt
werden und das entweichende Biogas in einen Gasbhälter geleitet wird.
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Durch die KTBL-Schrift 229 (Biogas in Theorie und Praxis - Behandlung
organischer Reststoffe aus der Landwirtschaft durch Methangärung -Prof. Dr.-Ing.
Wolfgang Baader pp.) sowie durch offenkundige Vorbenutzung sind unterschiedliche
Betriebssyteme von Biogasanlagen bekannt. Man unterscheidet im wesentlichen Biogasanlagen,
die nach dem Durchfluß system, Wechselbehältersystem und nach dem Speichersystem
arbeiten (s. o.g. Druckschrift, Seiten 30 und 31). Das Biogas setzt sich im wesentlichen
aus Methan (CH4) und Kohlendioxyd (cm2) in einem Gemisch von 60:40 % Volumenanteflen
zusammen, wobei weitere Bestandteile an Wasserstoff und Schwefelwasserstoff in aller
Regel vernachlässigbar gering sind. Aber auch das Biogasgemisch kann unterschiedlich
sein, was im wesentlichen von der Zusammensetzung der Faulstoffe und deren Inhaltsstoffe
abhängt.
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Dabei ist es eine gesicherte Erkenntnis, daß ein hoher Gehalt an
Lignin, das mikrobiell so gut wie nicht abgebaut werden kann, eine geringere Gasausbeute
nach sich zieht. Aus diesem Grunde ist die Gasausbeute aus Exkrementen von Wiederkauern,
die ein an Rohfaser reiches Futter benötigen, geringer als aus Exkrementen von Hühnern
und Schweinen. Durch Aufschließen der Ligninkomplexe mit mechanischen, chemischen
oder thermischen Verfahren können diese Stoffkomponenten zwar der biochemischen
Zersetzung zugänglich gemacht werden, doch ist der damit verbundene Aufwand im landwirtschaftlichen
Bereich nicht zu vertreten. Demgegenüber liefern von den organischen Stoffen Fette
das meiste Gas mit hohem CH4 -Gehalt, Eiweißstoffe geringere Gasmengen mit ebenso
hohem CH4-Gehalt und Kohlenhydrate verhältnismäßig wenig Gas mit dem geringsten
CH4-Gehalt.
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Dabei verlaufen die biochemischen Umwandlungsprozesse etwa wie folgt:
In einer ersten Prozeßstufe werden zunächst die hochmolekularen Verbindungen (Kohlenhydrate,
Fette, Eiweißstoffe) durch eine biochemische Spaltung (Hydrolyse) in-niedermolekulare
organische Verbindungen abgebaut.
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In einer zweiten Prozeßstufe vollziehen säurebildende Bakterien den
weiteren Abbau zu organischen Säuren und deren Salzen sowie zu Alkoholen, C02 und
H2, ferner H2S und NH3.
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In einer dritten Prozeßstufe (Methan-Gärung)
erfolgt
schließlich die bakterielle Umwandlung der organischen Stoff zu C02 und CH4. Aus
C02 und H2 bilden sich ferner weitere Mengen CH4 sowie H20.
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Dabei ist die Stoffwechselleistung und die Reproduktionsrate von
Mikroorganismen eine Funktion der Temperatur. Demzufolge beeinflußt die Temperatur
die aus einer bestimmten Menge organischer Substanz insgesamt erzeugbare und die
in einer vorgegebenen Zeit erzeugte Gasmenge sowie die technische Faulzeit, bei
der ein bestimmter Anteil der bei der betreffenden Temperatur jeweils erzeugbaren
Gasmenge freigesetzt ist.
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Dabei werden zwei Temperaturbereiche (um 330 C bzw. um 540 C) mit
Höchstwerten für die Stoffumsatzleistung genannt. Die Unstetigkeit im Funktionsverlauf
wird auf einen Wechsel des Bakterienstammes von mesophilen zu thermophilen Organismen
zurückgeführt.
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Nach neueren Erkenntnissen besteht eine solche Unstetigkeit jedoch
nicht, das heißt, die Bedingungen für die Gas gewinnung werden mit steigender Temperatur
bis in den Bereich um 54° C besser.
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(U. Loll "Persönliche Mitteilung, 1978") Die mikrobielle Aktivität
kommt nahezu zum Erliegen, wenn die Temperatur unter etwa 150 C abfällt.
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Auf Temperaturschwankungen, insbesondere auf plötzlichen Temperaturabfall,
reagieren die Organismen sehr empfindlich mit geringerer Stoffwechselleistung und
Reproduktionsrate.
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Um die Faulstoffe auf die erforderlichenTemperaturbereiche von 33
C bzw. 540 C zu bringen, ist
Wärmeenergie erforderlich. Eine Aufheizung
mit herkömmlichen Brennstoffen, wie Öl, Gas, Kohle oder Koks, hat sich im Verhältnis
zum Ergebnis als völlig unwirtschaftlich herausgestellt. Diese Unwirtschaftlichkeit
vergrößert sich stetig mit steigenden Preisen der vorgenannten Rohbrennstoffe.
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Auch eine Wärmerückgewinnung der in den ablaufenden Faulstoffen enthaltenen
Wärme, z.B. mittels einer Wärmepumpe, ist einerseits mit einem zu hohen Investitionsaufwand
und andererseits mit erheblichen regeltechnischen Problemen verknüpft, wodurch eine
wirtschaftliche Lösung zur Zeit nicht in Sicht ist.
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(s. Seite 44 der KTBL-Schrift 229) Auch die Ausnutzung der bei aerober
Zersetzung organischer Stoffe freiwerdenden Oxidationswärme, bei der unter günstigen
Bedingungen Stofftemperaturen bis zu 70° C auftreten können, bieten keine Lösung,
da neben regeltechnischen Problemen aufgrund der Inkonstanz der freiwerdenden Wärmemengen
in Abhängigkeit von den jeweiligen Stoffzusammensetzungen keine 0 konstante Gärtemperatur-Regelung
auf z.B. 33 C bzw.
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540 C sichergestellt werden kann.
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(s. Seite 46 der KTBL-Schrift 229) Von diesem Stand der Technik ausgehend
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, mit denen bei geringem Investitionsaufwand eine wirtschaftliche
Aufheizung der Faulstoffe auf ihre jeweils gewünschte Gärungstemperatur von 330
C bzw.
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540 C gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erhitzung
der Faulstoffe auf Gärungstemperatur durch Verbrennung von getrockneter Gülle und
einer Wärmeübertragung der daraus resultierenden Wärmemengen durchgeführt wird.
Auf diese Weise erfolgt die Erhitzung der Faulstoffe auf Gärungstemperatur mittels
eines Materials, welches ohnehin in genügender Menge zur Verfügung steht.
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Denn wie überraschend herausgefunden werden konnte, besitzt Gülle,
die nach einem der Verfahren gemäß den deutschen Patentanmeldungen P 29 43 962.1
oder P 30 44 022.3 getrocknet wird, einen derartig hohen Heizwert, daß sie sich
als Rohbrennstoff hervorragend eignet. Darüber hinaus ist die getrocknete Gülle
nahezu geruchlos, gut lagerfähig und von torfähnlicher Eigenschaft.
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In Weiterbildung der Erfindung kann die getrocknete Gülle mit brennbaren
organischen Stoffen, z.B. mit Stroh, Holzspänen oder dgl., durch Häckseln und Mischen
versetzt und sodann brikettiert werden. Auch läßt sich der Verbrennungsrückstand,
der dem von Braunkohlenbriketts ähnelt, wegen seiner bröseligen, pulvrigen Form
leicht aus dem Verbrennungsraum entfernen und aufgrund seines Mineralgehaltes, z.B.
an Kali und Phosphaten, zu einem ausgezeichneten Blumendünger verwenden.
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Besonders vorteilhaft erweist sich getrocknete Gülle mit einem Wasserrestgehalt
von höchstens 24 %, wobei sich eine Mischung von Gülle und Stroh in einem Mengenverhältnis
von 50 1 Gülle zu 580 g bis 800 g Stroh in gehäckselter Form bei Versuchen als besonders
günstig erwiesen hat. Gehäckseltes Stroh
als Mischstoff für die
getrocknete Gülle fällt einerseits als Abfallprodukt in jedem landwirtschaftlichen
Betrieb an und hat andererseits bezüglich der Gülle die Wirkung einer gleichmäßigen
Initialzündung.
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Bei einer eingehenden Analyse wurde überraschend gefunden, daß beispielsweise
getrocknete Schweinegülle einen Wasserrestgehalt von 23,7 % und einen Aschegehalt
von 29,49 % aufweist, während sich bei einer Mischung dieser Gülleart mit Stroh
ein Wasserrestgehalt von 21,2 % und ein Aschegehalt von 30,77 % ergab. Gemischte
Schweine-Rinder- und Hühnergülle mit einem Zusatz von Stroh ergab einen Wasserrestgehalt
von 22,46 % und einen Aschegehalt von 32,36 %.
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Dabei erfolgte eine Mischung von Gülle und gehäckseltem Stroh in dem
vorgenannten Verhältnis.
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Eine bekannte, im Durchflußsystem betriebene Anlage zur Gewinnung
von Biogas (KTBL-Schrift 229, Seite 30, Abb. 7, Durchflußsystem a, Abb. 8, Verfahre
+ oediger/Fermentechnik in Verbindung mit den Ausführungen auf Seite 41 bis Seite
46) ist mit einem mit Faulstoffen zu füllenden Speicher, einem Vorwärmer, einem
mit dem Speicher verbundenen Gärbehälter mit einem Wärmeübertrager zur Erhitzung
der Faulstoffe auf Gärungstemperatur und mit einem Gasbehälter versehen, der über
eine oberhalb des höchsten Faulstoffpegels angeordnete Gasverbindungsleitung mit
dem Gärbehälter verbunden ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine besonders vorteilhafte Anlage
dieser Art dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gärbehälter ein Wärmeübertrager
angeordnet
ist, der über einen Wasserkreislauf mit einem Heizkessel verbunden ist, in dem die
getrocknete Gülle verbrennbar ist. Auf diese Weise wird es möglich, die in der Heizungstechnik
bekannten und bewährten Wärmeübertragungs- und Regelungstechniken einzusetzen, wodurch
die gesamte Anlage von teuren Rohbrennstoffen, wie Öl, Erdgas, Koks, Kohle oder
dgl., völlig unabhängig wird und dennoch äußerst wirtschaftlich arbeitet.
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Der Vorwärmer ist in Form eines Wärmeübertragers im Speicher angeordnet
und über einen Wasserkreislauf gleichfalls mit einem Heizkessel verbunden.
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Die beiden Wasserkreisläufe für den Wärmeübertrager des Speichers
und des Gärbehälters weisen voneinander getrennte Vor- und Rückläufe auf und sind
über getrennte Mischventile auf unterschiedliche Vorlauftemperaturen einstellbar.
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Auf diese Weise werden in ein und derselben Anlage unterschiedliche
Ausführungsalternativen ermöglicht. So ist es nach einer ersten Alternative möglich,
die Temperatur im Speicher, speziell in kalten Jahreszeiten, auf etwa 150 C zu halten.
Dies ist eine Temperatur, bei der einerseits die mikrobielle Aktivität nahezu zum
Erliegen gelangt, jedoch andererseits eine Einfriergefahr unterbunden und die Temperaturdifferenz
zum Gärbehälter in erträglichen Grenzen gehalten wird. Das gilt insbesondere dann,
wenn der Gärbehälter mit einer Temperatur um 33O C betrieben werden soll.
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Nach einer zweiten, besonders vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung ist es jedoch auch möglich, den Speicher mittels des Vorwärmers auf
einer Betriebstemperatur von 33° C und den eigentlichen Gärbehälter auf einer Betriebstemperatur
von 0 54 C zu halten, wobei aus beiden Behältern getrennt das entweichende Biogas
dem Gasbehälter zugeleitet werden kann. In diesem Fall erfüllt der Speicher nicht
nur eine Speicher-, sondern auch eine Gärbehälterfunktion bei jedoch gegenüber dem
Gärbehälter anderem, und zwar niedrigerem Temperaturniveau.
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Die Vorlauftemperaturen der beiden Wasserkreisläufe sind über getrennte,
auf die jeweils gewünschte Solltemperatur im Speicher und im Gärbehälter einstellbare
Thermostate regelbar, durch welche die Mischventile zur Aufrechterhaltung der Solltemperaturen
entsprechend zu öffnen bzw. zu schließen sind.
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In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist dem Gärbehälter
ein Filterbecken nachgeordnet, in welches die vom Biogas weitgehend befreite Faulstoffmenge,
z.B. Gülle, geleitet, dort mit gehäckseltem Stroh vermischt und sodann zu trocknen
ist. Ein bewährtes Filterbecken dieser Art ist in der deutschen Patentanmeldung
P 30 44 022.3 beschrieben. Mit einem solchen Filterbecken kann Gülle ohne Fremdenergie
allein unter Ausnutzung von Schwerkräften derart getrocknet werden, daß sie sich
hervorragend als Brennstoff für den vorbeschriebenen Heizkessel eignet. Zugleich
wird durch die Nachordnung dieses Filterbeckens in gewisser Weise ein "geschlossenes
System" erzielt. Die einzige,
erforderliche Fremdenergie ist in
Form von elektrischem Strom den beiden Pumpen der Wasserkreisläufe sowie den Elektromotoren
des bzw. der Rührer im Gärbehälter bzw. im Speicher zuzuführen.
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Um zusätzliche Energieumwandler durch Ausnutzung der Schwerkraft
entbehrlich werden zu lassen, ist der Speicher höher als der Gärbehälter angeordnet,
und die vorerwärmten Faulstoffe sind unter ihrer Schwerkraft über eine mit einem
Schieber versehene Verbindungsleitung in den Gärbehälter überführbar.
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Ferner ist der Gärbehälter höher als das Filterbecken angeordnet,
so daß die vom Biogas befreite Gülle unter ihrer Schwerkraft über eine mit einem
Schieber versehene Abfluß leitung in das Filterbecken abführbar ist. Da die aus
dem Gärbehälter in das Filterbecken abzuführende Gülle einen relativ großen Wärmeinhalt
besitzt, insbesondere wenn der Gärbehälter bei einer Temperatur um 540 C betrieben
wird, bedeutet es eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, einen großen Teil
dieser Enthalpie in an sich bekannter Weise von einer Wärmepumpe abzuziehen und
den nachgefüllten Faulstoffen im Speicher und/ oder im Gärbehälter wieder zuzuführen.
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Die Schieber in der Verbindungsleitung und der Abflußleitung des
Gärbehälters sind von einer gemeinsamen Regeleinrichtung zu öffnen und zu schließen
und in Abhängigkeit von einem den Druck im Gasbehälter registrierenden Pressostaten
regelbar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form
eines Schaltschemas dargestellt.
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Die neue Anlage setzt sich im wesentlichen aus einem Speicher 1 mit
einem Vorwärmer 2, einem Gärbehälter 3 mit Wärmeübertrager 4, einem Filterbecken
5, einem Gasbehälter 6 und einem Heizkessel 7 zusammen.
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Der Speicher 1 ist höher als der Gärbehälter 3 angeordnet und mit
diesem über eine mit einem Schieber 9 versehene Verbindungsleitung 8 verbunden.
Der Gärbehälter 3 ist seinerseits höher als das Filterbecken S angeordnet und steht
mit ihm über eine mit einem Schieber 11 versehene Abflußleitung 10 in Verbindung.
Der Gärbehälter 3 ist ferner über eine Gasverbindungsleitung 12 mit dem Gasbehälter
6 verbunden, aus dem das Biogas über die mit einer Rückschlagklappe 14 versehene
Abzugsleitung 13 entzogen werden kann. Der Gasbehälter weist darüber hinaus einen
Pressostaten 15 auf, der einer Regeleinrichtung 16 Signale erteilt. Die Regeleinrichtung
16 steht über die Regelleitungen 17 mit dem Stellmotor 9' des Schiebers 9 und über
die Regelleitung 18 mit dem Stellmotor 11' des Schiebers 11 in Schaltverbindung.
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Der Heizkessel 7 ist über eine Vorlaufleitung 19 mit einem Vorlaufverteiler
20 und über eine Rücklauf leitung 21 mit einem Rücklauf sammler 22 verbunden.
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Dabei sind stets Vorläufe mit durchgezogenen und Rückläufe mit gestrichelten
Linien dargestellt.
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Elektrische Regelleitungen, wie z.B. die Leitungen 17, 18, sind mit
strichpunktierten Linien dargestellt.
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Von dem Vorlaufverteiler 20 führt eine erste Vorlaufleitung 23 über
ein Mischventil 24 und eine Pumpe 25 zu dem Wärmeübertrager 4 im Gärbehälter 3.
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Die Rücklaufleitung 26 vom Wärmeübertrager 4 ist an den Rücklauf sammler
22 angeschlossen. Zwischen der Rücklaufleitung 26 und der Vorlaufleitung 23 dieses
Wasserkreislaufes ist eine an das Mischventil 24 angeschlossene Bypassleitung 27
angeordnet.
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Dadurch kann nach dem in der Heizungstechnik seit langem bekannten
Verfahren dem heißenßvom vom Heizkessel 7 her kommenden Vorlaufwasser in der Vorlaufleitung
23 kaltes Rücklaufwasser aus der Rücklaufleitung 26 beigemischt werden.
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Ferner ist an dem Vorlaufverteiler 20 eine weitere Vorlauf leitung
28 angeschlossen, welche über ein zweites Mischventil 34 und eine zweite Pumpe 30
zu dem Vorwärmer 2 im Speicher 1 führt.
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Die Rücklaufleitung 29 vom Vorwärmer 2 ist wiederum mit dem Rücklaufsamaler
22 verbunden. Auch diese Rücklaufleitung 29 ist über eine weitere Bypassleitung
31 mit der Vorlaufleitung 28 durch entsprechenden Anschluß an das Mischventil 34
zur Bewerkstelligung einer Rücklaufbeimischung verbunden.
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Der Stellmotor 32 des Mischventiles 24 ist über die Regelleitung
33 von einem Thermostaten 37 schaltbar, der eine Mitteltemperatur im Gärbehälter
3 abfühlt. Danach ist der Stellmotor 35 des Mischventiles 34 über eine Regelleitung
36 mit einem Thermostaten 37' verbunden, der eine mittlere Temperatur im Speicher
1 abtastet. Ferner weist der
Heizkessel 7 die bei geschlossenen
Heizkreisläufen üblichen Armaturen, hier einen flexiblen Druckausgleichbehälter
38 und ein Überdruckventil 39, auf.
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Im dargestellten Fall ist außerdem der Gärbehälter 3 mit einer Rühreinrichtung
40 versehen, die von einem Elektromotor 41 angetrieben wird. Ebenso ist auch der
Speicher 1 mit einem Rührwerk 42 versehen, welches von dem Elektromotor 43 in Drehungen
versetzt wird.
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Und schließlich steht der Speicher 1 über eine Gasverbindungsleitung
44 und ein Rückschlagventil 45 mit dem Gasbehälter 6 in Verbindung.
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Um die vorbeschriebene Anlage in Betrieb setzen und wirtschaftlich
betreiben zu können, ist zunächst ein Vorrat an Brennstoffen erforderlich, der im
Heizkessel 7 verbrannt werden kann. Hierzu dient erfindungsgemäß getrocknete Gülle,
die ohne Energieaufwand in dem Filterbecken 5 gewonnen wird. Dabei wird derart verfahren,
daß die Gülle solange in ruhendem Zustand belassen wird, bis sich eine feste Phase
oben und eine flüssige Phase unten abgesetzt haben und sodann durch Öffnung von
mindestens einer verschließbaren Abflußöffnung die flüssige Phase durch diese abgeleitet
wird, wobei in besonders vorteilhafter Weise der Boden des Filterbeckens vor Einfüllung
der Gülle unter eine Flüssigkeit gesetzt wird, hiernach die Gülle eingefüllt und
nach Absetzen der festen Phase die flüssige Phase so weit abgelassen wird, bis die
feste Phase etwa den Boden des Filterbeckens erreicht hat. Dann wird der Abfluß
der
flüssigen Phase unterbrochen und erneut ein Absetzen der festen Phase oben und der
flüssigen Phase unten abgewartet und der Abfluß erneut geöffnet.
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Diese Verfahrensweise ist ausführlich in den deutschen Patentanmeldungen
P 29 43 962.1 und P 30 44 022.3 beschrieben.
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Die auf diese Weise getrocknete Gülle zeichnet sich durch einen hohen
Heizwert aus. Der Wasserrestgehalt dieser Gülle beläuft sich auf höchstens 24 %.
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Eine besonders vorteilhafte brennbare Gülle mit torfähnlichen Eigenschaften
wird dadurch erzielt, daß vor dem Trocknungsprozeß der in das Filterbecken 5 eingefüllten
Gülle gehäckseltes Stroh beigemischt wird, wobei ein Mischungsverhältnis von 50
1 Gülle zu 580 g bis 800 g gehäckseltem Stroh besonders vorteilhaft ist. Die Schwankungsbreite
der Beimischung von 580 g bis 800 g Stroh ist nach der Gülleart (Rinder-, Schweine-,
Hühnergülle) zu bemessen.
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Bei größeren Strohmengenzugaben sinkt der Heizwert der Gülle. Auch
kann der Heizwert der Gülle aufgrund der unterschiedlichen Konsistenz der Futtermittel,
aus denen er resultiertXdifferieren.
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Nach Erhalt der getrockneten Gülle, die vorteilhaft auch mit organischen
Stoffen, wie Stroh oder Holzspänen, gemischt und sodann brikettiert werden kann,
wird der Heizkessel 7 damit in Betrieb gesetzt und auf diese Weise die Gesamtanlage
wie folgt in Betrieb genommen: Nach Aufheizung des Kessels 7 auf die gewünschte
Kesseltemperatur werden die Pumpen 25, 30 der beiden
Wasserkreisläufe
23, 26 und 28, 29 in Betrieb gesetzt. Dadurch erfolgt im Speicher 1 durch den Vorwärmer
2 eine Vorwärmung der eingefüllten Faulstoffe, z.B. Gülle, während im Gärbehälter
3 durch den Wärmeübertrager 4 die darin enthaltenen Faulstoffe auf die gewünschte
Gärtemperatur von beispielsweise 33° C bzw. 54° C erhitzt werden. Zu diesem Zeitpunkt
soll sich das Ventil 9 in geschlossener und somit die Verbindungsleitung 8 absperrender
Stellung befinden. Ebenso ist die Abfluß leitung 10 durch das Absperrventil 11 geschlossen.
Dann wird von dem Elektromotor 41 das Rührwerk 40 in Tätigkeit gesetzt. Das entweichende
Biogas strömt über die Gasverbindungsleitung 12 in den Gasbehälter 6, aus dem es
in bekannter Weise über das Rückschlagventil 14 und die Gasabzugsleitung 13 entnommen
werden kann.
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Beim Betrieb dieser Anlage sind erfindungsgemäß zwei Ausführungsalternativen
möglich: Nach einer ersten Ausführungsalternative erfüllt der Speicher 1 lediglich
Speicherfunktion.
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In diesem Fall wird die in ihm befindliche Gülle von von dem Vorwärmer
2 stets auf höchstens 15 C erwärmt, so daß in ihm eine mikrobielle Aktivität in
nennenswerter Weise nicht stattfindet. Dadurch wird einerseits eine Einfriergefahr
der Gülle unterbunden und andererseits die Temperaturdifferenz zur Gülle im Gärbehälter
3 gering gehalten. Dabei kann sich die Gärtemperatur im Gärbehälter 3 in einem Temperaturintervall
zwischen 330 C und 540 C
befinden. Das dadurch allein in nennenswertem
Maße im Gärbehälter 3 entstehende Biogas wird in der vorbeschriebenen Weise über
die Gasverbindungsleitung 12 in den Gasbehälter 6 abgeleitet.
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Nach einer zweiten Ausführungsalternative erfüllt der Speicher 1
zugleich die Funktion eines Gärbehälters. In diesem Fall ist der Speicher 1 über
eine zweite Gasverbindungsleitung 44 mit dem Gasbehälter 6 verbunden, wobei ihm
dann vorteilhaft ein höher gelegener, nichtdargestellter Speicher mit einem weiteren
Vorwärmer 2 zugeordnet wird, der über einen weiteren Wasserkreislauf mit dem Vorlaufverteiler
20 und dem Rücklauf sammler 22 des Heizkessels 7 verbunden ist. Dieser Speicher
erfüllt dann allerdings reine Speicherfunktion und sein Inhalt an Faulstoffen bzw.
Gülle ist von seinem Vor-0 wärmer allenfalls auf 15 C zu erwärmen. Bei dieser Ausführungsalternative
ist es möglich, im Durchflußsystem eine zweistufige Biogasgewinnung durchzuführen,
wobei dann im Speicher 1 z.B. eine Erwärmung auf 33° C und im Gärbehälter 3 eine
weitere Erwärmung auf 540 C stattfindet.
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Bei beiden Ausführungsalternativen wird der Durchfluß vom Speicher
1 zum Gärbehälter 3 dadurch bewerkstelligt, daß bei einem Absinken des Biogasdruckes
unter einen bestimmten Sollwert der Pressostat 15 der Regeleinrichtung 16 ein Signal
übermittelt.
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Die Regeleinrichtung 16 öffnet sodann über die Regelleitung 17 und
den Stellmotor 9 das Ventil 9 und über die Regelleitung 18 und den Stellmotor 11'
das
Regelventil 11. Dadurch fließt gemäß der ersten Ausführungsalternative die im Speicher
1 auf z.B.
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15° C vorgewärmte Gülle in den Gärbehälter 3 und aus letzterem die
Gülle von z.B. 330 C oder 540 C, deren Biogas weitgehend entzogen ist, über die
Abflußleitung 10 in das Filterbecken 5.
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Gemäß der zweiten Ausführungsalternative strömt entsprechend in den
Speicher 1 auf maximal 150 C erhitzte Frischgülle nach und wird dort auf 330 C und
im Gärbehälter 3 auf 540 C erhitzt. Dadurch steigt die aus den Güllemengen entweichende
Biogasmenge und damit der Druck im Gasbehälter 6 wieder an, wodurch der Pressostat
15 über die Regeleinrichtung 16 und die Leitungen 17, 18 die Ventile 9, 11 schließt.
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Da die durch die Abfluß leitung 10 vom Gärbehälter 3 in das Filterbecken
5 gelangende Güllemenge einen relativ hohen Enthalpiegehalt aufweist, ist es vorteilhaft,
einen Teil dieser Wärmemenge von einer mit der Bezugsziffer 46 bezeichneten Wärmepumpe
zu entziehen und entweder dem Speicher 1 und/oder dem Gärbehälter 3 und/oder dem
den Speicher 1 vorgeschalteten, nichtdargestellten Speicher (nach der zweiten Ausführungsalternative)
zuzuführen.
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Die aus dem Filterbecken 5 gewonnene, getrocknete Gülle kann sodann
entweder zur weiteren Beheizung des Heizkessels 7 und/oder zu Düngezwecken verwendet
werden. Diese Verbindung zwischen dem Filterbecken 5 und dem Heizkessel 7 ist durch
den Pfeil 47gekennzeichnet, wodurch ein "quasigeschlossenes System" zur Biogasgewinnung
entsteht.
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Es versteht sich, daß die Gasverbindungsleitung 44 vorteilhaft an
einen zusätzlichen, getrennten Gasbehälter 6 angeschlossen wird, um bei unterschiedlichen
Ballast-Stoffen der im Speicher 1 und Gärbehälter 3 gewonnenen Biogasmengen deren
Reinheitsgrad zu erhöhen.
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Und schließlich ist zu beachten, daß die Rührwerke (40, 42) nur etwa
einmal täglich zu maximal drei, sehr langsam verlaufenden Drehungen zu einer gleichmäßigen
Verteilung der Bakterienkulturen in Betrieb zu setzen sind.
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Auch ist selbstverständlich, daß die Aufheiztemperaturen zur Erwärmung
der Faulstoffmenge im Speicher 1 und im Gärbehälter 3 weit unterhalb von 700 C liegt,
da bei dieser Temperatur die Gärung und damit die Bildung von Biogas nahezu zum
Erliegen kommt.
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"Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Biogas durch Methangärung"
Stückliste
Speicher 1 |
Vorwärmer 2 |
Gärbehälter 3 |
Wärmeübertrager 4 |
Filterbecken 5 |
Gasbehälter 6 |
Heizkessel 7 |
Verbindungsleitung 8 |
Schieber 9 11 |
Stellmotor - 11 32 35 |
Abfluß leitung 10 |
Gasverbindungs- 12 44 |
leitung |
Abzugsleitung 13 |
Rückschlagventil 14 45 |
Pressostat 15 |
Regeleinrichtung 16 |
Regelleitung 17 18 33 36 |
Vorlaufleitung 19 23 28 |
Vorlaufverteiler 20 |
Rücklaufleitung 21 26 29 |
Rücklauf sammler 22 |
Mischventil 24 34 |
Pumpe 25 30 |
Bypassleitung 27 31 |
Thermostat 37 37' |
Druckausgleichbehälter 38 |
Überdruckventil 39 |
Rührwerk 40 42 |
Elektromotor 41 43 |
Wärmepumpe 46 |
Pfeil 47 |