DE3117638C2

DE3117638C2 - Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Biogas durch Methangärung

Info

Publication number: DE3117638C2
Application number: DE3117638A
Authority: DE
Inventors: Hermann 4716 Olfen Knepper
Original assignee: Heinz Brinkmann Kraftfahrzeugteile & Co 4619 Bergkamen De GmbH; Heinz Brinkmann Kraftfahrzeugteile & Co 4619 Bergkamen GmbH
Current assignee: Heinz Brinkmann Kraftfahrzeugteile & Co 4619 GmbH
Priority date: 1981-05-05
Filing date: 1981-05-05
Publication date: 1983-12-08
Also published as: DE3117638A1

Abstract

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 Gasbehälter geleitet wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren dieser Art sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen bei geringerem Investitionsaufwand eine wirtschaftliche Aufheizung der Faulstoffe auf ihre jeweils gewünschte Gärungstemperatur von 33 ° C bzw. 54 ° C gewährleistet ist. 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. Eine besonders vorteilhafte Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gärbehälter (3) ein Wärmeübertrager (4) angeordnet ist, der über einen Wasserkreislauf (23, 26) mit einem Heizkessel (7) verbunden ist, in dem die getrocknete Gülle verbrennbar ist. Die Anwendung des vorliegenden Verfahrens und dessen Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens ist grundsätzlich zur Biogasgewinnung aus sämtlichen flüssigen, einer Trocknung zugänglichen Faulstoffen möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von Biogas durch Methangärung, wobei Faulstoffe aus einem Speicher nach Vorwärmung in einen Gärbehälter geleitet und dort auf Gärungstemperatur erhitzt werden und das entweichende Biogas in einen Gasbehälter geleitet wird.

Durch die (CTBL-Schrift 229 (Biogas in Theorie und Praxis — Behandlung organischer Reststoffe aus der Landwirtschaft durch Methangärung — Prof. D.-Ing. Wolfgang Baader pp.) sowie durch offenkundige Vorbenutzung sind unterschiedliche Betriebssysteme von Biogasanlagen bekannt. Man unterscheidet im wesentlichen Biogasanlagen, die nach dem Durchflußsystem, Wechselbehältersystem und nach dem Speichersystem arbeiten (siehe o. g. Druckschrift, Seiten 30 und 31). Das Biogas setzt sich im wesentlichen aus Methan (CH₄) und Kohlendioxyd (CO2) in einem Gemisch von 60 :40% Volumenanteilen 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 Inhaltstoffe abhängt.

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 Wiederkäuern, 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 CKU-Gehalt, Eiweißstoffe geringere Gasmengen mit ebenso hohem CH₄-Gehalt und Kohlenhydrate verhältnismäßig wenig Gas mit dem geringsten CI-U-Gehalt.

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.

In einer zweiten Prozeßstufe vollziehen säurebildende Bakterien den weiteren Abbau zu organischen Säuren und deren Salzen sowie zu Alkoholen, CO2 und

H₂, ferner H₂S und NH₃.

In einer dritten Prozeßstufe (Methan-Gärung) erfolgt schließlich die bakterielle Umwandlung der organischen Stoffe zu CO₂ und CH₄. Aus CO₂ und H₂ bilden sich ferner weitere Mengen CH₄ sowie H₂O. 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 ι ο Gasmenge sowie die technische Faulzeit, bei der ein bestimmter Anteil der bei der betreffenden Temperatur jeweils erzeugbaren Gasmenge freigesetzt ist

Dabei werden zwei Temperaturbereiche (um 33° C bzw. 54° C) mit Höchstwerten für die Stoffumsatzleistung genannt Die Unstetigkeit im Funktionsverlauf wird auf einen Wechsel des Bakterienstammes von mesophilen zu thermophilen Organismen zurückgeführt Nach neueren Erkenntnissen besteht eine solche Unstetigkeit jedoch nicht, das heißt, die Dedingungen für die Gasgewinnung werden mit steigender Temperatur bis in den Bereich um 54⁰C besser (U. LoIl »Persönliche Mitteilung, 1978*<).

Die mikrobielle Aktivität kommt nahezu zum Erliegen, wenn die Temperatur unter etwa 15° C abfällt. Auf Temperaturschwankungen, insbesondere auf plötzlichen Temperaturabfall, reagieren die Organismen sehr empfindlich mit geringerer Stoffwechselleistung und Reproduktionsrate.

Um die Faulstoffe auf die erforderlichen Temperaturbereiche von 33° C bzw. 54⁰C 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.

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 (siehe 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 7O⁰C auftreten können, bieten keine Lösung, da neben regeltechnischen Problemen aufgrund der Inkonstanz der freiwerdenden Wärmemengen in Abhängigkeit von den jeweiligen Stoffzusammensetzungen keine konstante Gärtemperatur-Regelung auf z. B. 33°C bzw. 54°C sichergestellt werden kann (siehe 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 33°C bzw. 54°C gewährleistet ist.

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 Eteht

Denn wie überraschend herausgefunden werden konnte, besitzt Gülle einen derartig hohen Heizwert, daß sie sich als Rohbrennstoff hervorragend eignet Darüber hinaus ist getrocknete Gülle nahezu geruchlos, gut lagerfähig und von torfähnlicher Eigenschaft In Weiterbildung der Erfindung kann die getrocknete Gülle mit brennbaren, organischen Stoffen, z. B. mit Stroh- Holzspänen oder dergL 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.

Besonders vorteilhaft erweist sich getrocknete Gülle mit einem Wasserrestgehalt von höchstens 24%, wobei sich eine Mischung von Gülle und Stroh in einem Mengenverhältnis von 501 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.

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%. Dabei erfolgte eine Mischung von Gülle und gehäckseltem Stroh in dem vorgenannten Verhältnis.

Eine bekannte, im Durchflußsystem betriebene Anlage zur Gewinnung von Biogas (KTBL-Schrifl 229, Seite 30, Abb. 7, Durchflußsystem a, Abb. 8, Verfahren Roediger/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.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist diese Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gärbehälter ein bekannter 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 dergl., völlig unabhängig wird und dennoch äußerst wirtschaftlich arbeitet.

Der Vorwärmer ist in Form eines Wärmeübertragers im Cpeicher angeordnet und über einen Wasserkreislauf mit einem Heizkessel verbunden. Die beiden Wasserkreisläufe für den Vorwärmer bzw. Wärmeübertrager des Speichers und des Gärbehälters weisen voneinander getrennte Vor- und Rückläufe auf und sind über

getrennte Mischventile auf eine unterschiedliche Vorlauftemperatur einstellbar.

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 ]ahrenszeiten, auf etwa 15°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 zürn ι ο Gärbehälter in erträglichen Grenzen gehalten wird. Das gilt insbesondere dann, wenn der Gärbehälter mit einer Temperatur um 33°C betrieben werden soll.

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 54°C zu halten, wobei aus beiden Behältern getrennt das entweichende Biogas den 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.

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.

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.

Durch die Nachordnung des Filterbeckens wird 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.

Um zusätzliche Energieumwandier durch Ausnutzung der Schwerkraft entbehrlich werden zu lassen, ist der Gärbehälter höher als das Filterbecken angeordnet und die vom Biogas befreite Gülle unter ihrer Schwerkraft über eine mit einem Schieber versehene Abflußleitung in das Filterbecken abführbar. Da die aus dem Gärbehälter in das Filterbecken abzuführende Gülle einen relativ großen Wärmeinhalt besitzt, insbesondere wenn der Gärbehälter bei einer Temperatur um 54° C betrieben wird, bedeutet es eine vorteilhafte Weiterbildun^a der Erfindung einen °Toßen Teil dieser Enthalpie in an sich bekannter Weise von einer Wärmepumpe abzuziehen und den nachgefüllten Faulstoffen im Speicher und/oder im Gärbehälter wieder zuzuführen.

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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines Schaltschemas dargestellt.

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.

Der Speicher t 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 5 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 Rückschlagventil 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 Regelleitung 17 mit dem Stellmotor 9' des Schiebers 9 und über die Regelleitung 18 mit dem Stellmotor 1Γ des Schiebers 11 in Schaltverbindung.

Der Heizkessel 7 ist über eine Vorlaufleitung 19 mit einem Vorlaufverteiler 20 und über eine Ruckläufieitun¹¹ 21 mit einem Rücklaufsammler 22 verbunden. Dabei sind stets Vorläufe mit durchgezogenen und Rückläufe mit gestrichelten Linien dargestellt. Elektrische Regelleitungen, wie z.B. die Regelleitungen 17, 18, sind mit strichpunktierten Linien dargestellt.

Von dem Vorlaufverteiler 20 führt eine erste Vorlaufleitung 23 über ein Mischventil 24 und eine Pumpe 25 zu dem Wärmeübertrager 4 im Gärbehälter 3. Die Rücklaufleitung 26 vom Wärmeübertrager 4 ist an den Rücklaufsammler 22 angeschlossen. Zwischen der Rücklaufleitung 26 und der Vorlaufleitung 23 dieses Wasserkreislaufes ist eine an das Mischventil 24 angeschlossene Bypassleitung 27 angeordnet. Dadurch kann nach dem in der Heizungstechnik seit langem bekannten Verfahren dem heißen, vom Heizkessel 7 her kommenden Vorlaufwasser in der Vorlaufleitung 23 kaltes Rücklaufwasser aus der Rücklaufleitung 26 beigemischt werden.

Ferner ist an dem Vorlaufverteiler 20 eine weitere Vorlaufleitung 28 angeschlossen, welche über ein zweites Mischventil 34 und eine zweite Pumpe 30 zu dem Vorwärmer 2 im Speicher 1 führt. Die Rücklaufleitung 29 vom Vorwärmer 2 ist wiederum mit dem Rücklaufsammler 22 verbunden. Auch diese Rücklaufleitung 29 ist über eine weitere Bypassleitung 31 mit der Vorlaufleitung 28 durch entsprechenden Anschluß an das Mischventil 34 zur Bewerksteiligung einer Rücklaufbeimischung verbunden.

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.

Im dargestellten Fall ist außerdem der Gärbehälter 3 mit einem Rührwerk 40 versehen, das 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.

Und schließlich steht der Speicher 1 über eine Gasverbindungsleitung 44 und ein Rückschlagventil 45 mit dem Gasbehälter 6 in Verbindung.

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. Diese Verfahrensweise ist ausführlich in den deutschen Patentanmeldungen P 29 43 962.! und P 30 44 022.3 beschrieben.

Die auf diese Weise getrocknete Gülle zeichnet sich durch einen hohen Heizwert aus. Der Wasserrestgehalt dieser Gülle beläuft sich auf höchstens 24%.

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 I 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.

Bei größeren Sirohmengenzugaben sinkt der Heizwert der Gülle. Auch kann der Heizwert der Gülle aufgrund der unterschiedlichen Konsistenz der Futtermittel, aus denen er resultiert, differieren.

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 der Schieber 9 in geschlossener und somit die Verbindungsleitung 8 absperrender Stellung befinden. Ebenso ist die Abflußleitung 10 durch den Schieber 11 geschlossen. Dann wird von dem Elektromotor 4i 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 Abzugsleitung 13 entnommen werden kana

Beim Betrieb dieser Anlage sind erfindungsgemäß zwei Ausführungsalternativen möglich:

Nach einer ersten Ausführungsalternative erfüllt der Speicher 1 lediglich Speicherfunktion. In diesem Fall wird die in ihm befindliche Gülle 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 33°C und 54°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.

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

ι« 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 Rücklaufsammler 22 des Heizkessels 7 verbunden ist. Dieser Speicher erfüllt dann allerdings reine Speicherfunktion und sein inhalt an Faulstoffcn bzw. Gülle ist von seinem Vorwärmer allenfalls auf 15° C zu erwärmen. Bei dieser Ausführungsalternative ist es möglich, im Durchflußsystem eine zweistufige Biogas-

2» gewinnung durchzuführen, wobei dann im Speicher 1 z.B. eine Erwärmung.auf 33°C und im Gärbehälter 3 eine weitere Erwärmung auf 54°C stattfindet.

Bei beiden Ausführungsalternativen wird der Durchfluß vom Speicher 1 zum Gärbehälter 3 dadurch bewerkstelligt, daß bei einem Absinken des Biogasdrukkes unter einen bestimmten Sollwert der Pressostat 15 der Regeleinrichtung 16 ein Signal übermittelt. Die Regeleinrichtung 16 öffnet sodann über die Regelleitung 17 und den Stellmotor 9' den Schieber 9 und über die Regelleitung 18 und den Stellmotor 11' den Schieber 11. Dadurch fließt gemäß der ersten Ausführungsalternative die im Speicher 1 auf z. B. 15°C vorgewärmte Gülle in den Gärbehälter 3 und aus letzterem die Gülle von z. B. 33°C oder 54°C, deren Biogas weitgehend entzogen ist, über die Abflußleitung 10 in das Filterbecken 5.

Gemäß der zweiten Ausführungsalternative strömt entsprechend in den Speicher 1 auf maximal 15°C erhitzte Frischgülle nach und wirt dort auf 33°C und im Gärbehälter 3 auf 54°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 Schieber 9,11 schließt.

Da die durch die Abflußleitung 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, nichtdargesteüier. Speicher {nach der zweiten Ausführungsalternative) zuzuführen.

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 Filterbekken 5 und dem Heizkessel 7 ist durch den Pfeil 47 gekennzeichnet, wodurch ein »quasigeschlossenes System« zur Biogasgewinnung entsteht

Es versteht sich, daß die Gasverbindungsleitung 44 vorteilhaft an einen zusätzlichen, getrennten Gasbehälter angeschlossen wird, um bei unterschiedlichen Ballast-Stoffen der im Speicher 1 und Gärbehälter 3 gewonnenen Biogasmengen deren Reinheitsgrad zu erhöhen.

Und schließlich ist zu beachten, daß die Rührwerke (40, 42) nur etwa einmal träglich zu maximal drei, sehr

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langsam verlaufenden Drehungen zu einer gleichmäßigen Verteilung der Batkerienkulturen in Betrieb zu setzen sind.

Auch ist selbstverständlich, daß die Aufheiztemperaturen zur Erwärmung der Faulstoffmenge im Speicher 1 und im Gärbehälter 3 weit unterhalb von 70⁰C liegt, da bei dieser Temperatur die Gärung und damit die Bildung von Biogas nahezu zum Erliegen kommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Biogas durch Methangärung, wobei Faulstoffe aus einem Speicher nach Vorwärmung in einen Gärbehälter geleitet und s dort auf Gärungstemperatur erhitzt werden und das entweichende Biogas in einen Gasbehälter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Faulstoffe auf Gärungstemperatur durch Verbrennung von getrockneter Gülle und einer Wärmeübertragung der daraus resultierenden Wärmemengen durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als getrocknete Gülle eine solche, die mit brennbaren, organischen Stoffen versetzt ist, eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als getrocknete Gülle eine solche, die mit organischen Stoffen gehäckselt, gemischt und sodann brikettiert worden ist, eingesetzt wird.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, 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, der über eine oberhalb des höchsten Faulstoffpegels angeordnete Gasverbindungsleitung mit dem Gärbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gärbehälter (3) ein bekannter Wärmeübertrager (4) angeordnet ist, der über einen Wasserkreislauf (23, 26) mit einem Heizkessel (7) verbunden ist, in dem die getrocknete Gülle verbrennbar ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer (2) in Form eines Wärmeübertragers in dem Speicher (1) angeordnet ist und über einen Wasserkreislauf (28,29) gleichfalls mit dem Heizkessel (7) verbunden ist.

6. Anlage nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkreisläufe (23, 26) bzw. 28, 29) für den Vorwärmer bzw. Wärmeübertrager (2, 4) des Speichefs (I) und des Gärbehälters (3) voneinander getrennte Vor- und Rückläufe aufweisen und über getrennte Mischventile (24, 34) auf eine unterschiedliche Vorlauftemperatur einstellbarsind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlauftemperaturen über getrennte auf die jeweils gewünschte Solltemperatur im Speicher (1) und im Gärbehälter (3) einstellbare Temperatur (37', 37) regelbar sind, durch welche die Mischventile (24,34) zur Aufrechterhaltung der Solltemperaturen entsprechend zu öffnen bzw. zu schließen sind.

8. Anlage nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gärbehälter (3) ein Filterbecken (5) nachgeordnet ist, in welches die vom Biogas weitgehend befreite Faulstoffmenge geleitet, dort mit gehäokseltem Stroh vermischt und sodann zu trocknen ist.

9. Anlage nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gärbehälter (3) höher als das Filterbecken (5) angeordnet ist und die vom Biogas befreite Gülle unter ihrer Schwerkraft über eine mit einem Schieber (11) versehene Abflußlei- b5 tung (10) in das Filterbecken (5) abführbar ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (9, 11) von einer gemeinsamen Regeleinrichtung (16) zu öffnen und zu schließen sind.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (9, 11) über die Regeleinrichtung (16) in Abhängigkeit von einem den Druck im Gasbehälter (6) registrierenden Pressostaten (15) regelbar sind.

12. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeinhalt der aus dem Gärbehälter (3) abfließenden Faulstoffe in an sich bekannter Weise von einer Wärmepumpe (46) abziehbar und den nachgefüllten Faulstoffen im Speicher (1) und/oder im Gärbehälter (3) zuführbar ist.