DE3307796A1 - Process and apparatus for anaerobic degradation of organic substrates - Google Patents

Process and apparatus for anaerobic degradation of organic substrates

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Abstract

In a process for anaerobic degradation of organic substrates, these are treated in two spatially separated anaerobic reactors 1, 2. The one anaerobic reactor 1 serves in this case as an acid formation reactor, while the other anaerobic reactor 2 is designed as an acetate and methane formation reactor having a biogas withdrawal line 5. Partially-treated organic substrate in the acid formation reactor is transferred to the acetate and methane formation reactor via an outlet 3. In order to reduce or completely eliminate the CO2 fraction in the biogas withdrawal line 5 in a simple and economic manner, it is proposed to eliminate carbon dioxide from the outlet 3 of the acid formation reactor 1. The elimination of the carbon dioxide is preferably carried out in a stripping device 6 arranged in the outlet 3, connected to which stripping device are an air feedline 7 and an exhaust air withdrawal line 8. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zum anaeroben Method and device for anaerobic

Abbau organischer Substrate Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anaeroben Abbau organischer Substrate, bei dem die Substrate in zwei räumlich getrennten Abbauphasen behandelt werden und bei dem die eine Abbauphase als Säurebildungsphase und die andere Abbauphase als Acetat- und Methanbildungsphase verwendet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Degradation of Organic Substrates The invention relates to a method for the anaerobic degradation of organic substrates, in which the substrates are spatially divided into two separate degradation phases are treated and in which the one degradation phase as an acid formation phase and the other degradation phase is used as the acetate and methane formation phase, as well a device for carrying out the method.

Bekanntlich erfolgt der Abbau komplexer organischer Verbindungen, die sofern sie biogener Herkunft sind, im wesentlichen aus Kohlehydraten, Fetten und Eiweißstoffen bestehen, in vier ineinandergreifenden Prozeßstufen.It is well known that complex organic compounds are broken down, those, if they are of biogenic origin, essentially from carbohydrates, fats and proteins consist in four interlocking process stages.

Als erstes werden in einem Hydrolyseschrittungelöste Polymere durch Enzyme in gelöste Produkte überführt.First, undissolved polymers are subjected to a hydrolysis step Enzymes converted into dissolved products.

Die gelösten organischen Verbindungen werden anschliessend zu organischen Säuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure und niedrige Alkohole, Aldehyde sowie H2 und CO2 umgesetzt. Da von diesen Zwischenprodukten Methanbakterien nur Essigsäure,H2 und CO2 direkt zu Methan umwandeln können, werden weiterhin in einer acetogenen Phase organische Säuren und Alkohole zu Essigsäure, H2 und CO2 umgebaut, wobei die entsprechenden Bakterien aus reaktionskinetischen Gründen eng mit Methanbakterien vergesellschaftet sein müssen. In einem streng anaeroben Milieu kann dann schließlich bei pHkertenvon 6,7 bis 8 aus Essigsäure, H2 und CO2 Methan gebildet werden. Es ist bekannt, den Hydrolyseschritt und die Säurebildungsphase räumlich getrennt von der Acetat- und Methanbildungsphase durchzuführen.The dissolved organic compounds then become organic Acids such as acetic acid, propionic acid, butyric acid and lower alcohols, aldehydes as well as H2 and CO2 implemented. Because of these intermediate products only methane bacteria Acetic acid that can convert H2 and CO2 directly to methane will continue in one acetogenic phase converts organic acids and alcohols to acetic acid, H2 and CO2, being the appropriate bacteria for reasons of reaction kinetics must be closely associated with methane bacteria. In a strictly anaerobic The milieu can then finally consist of acetic acid, H2 and CO2 at pH values of 6.7 to 8 Methane can be formed. The hydrolysis step and the acid formation phase are known to be carried out spatially separated from the acetate and methane formation phases.

Zur Erzielung eines hohen Gasertrages aus einer gegebenen Substratmenge ist es notwendig, die Mikroorganismen ausreichend mit Nährstoffen zu versorgen, die Verweilzeit für die einzelnen Substratkomponenten auf deren Abbauzeit abzustimmen und die dem Medium zur Aufrechterhaltung der optimalen Prozeß temperatur zugeführte Wärme gleichmäßig in diesem zu verteilen. Um gleichzeitig auch in einem gegebenen Reaktionsvolumen den Stoffumsatz zu erhöhen, um damit eine hohe Gasmenge je Volumen- und Zeiteinheit zu erzielen, muß die Konzentration an organischer Substanz und an aktiver Biomasse in der Reaktorfüllung möglichst hoch gehalten werden.To achieve a high gas yield from a given amount of substrate it is necessary to supply the microorganisms with sufficient nutrients, adjust the residence time for the individual substrate components to their degradation time and the temperature supplied to the medium to maintain the optimal process Distribute heat evenly in this. To at the same time also in a given Reaction volume to increase the metabolism in order to generate a high amount of gas per volume and time unit must be the concentration of organic matter and on active biomass in the reactor filling are kept as high as possible.

Als organische Substrate, die auf diese Weise abgebaut und zur Biogaserzeugung genutzt werden können, kommen vor allem industrielle und gewerbliche Abwässer, Abwasserschlämme sowie organische Rest- und Abfallstoffe in Frage, wobei für die Verarbeitung von organischen Feststoffen genügend Zell- und Oberflächenwasser vorhanden sein muß.As organic substrates that are broken down in this way and used for biogas production industrial and commercial wastewater, sewage sludge as well as organic residues and waste materials in question, whereby for the processing of organic solids sufficient cell and surface water must be available.

Die Hauptbestandteile von Biogas sind CH4 und CO2, deren Anteile von der Zusammensetzung des Ausgangssubstrats und der Prozeßführung, d.h. von der Temperatur, der Verweilzeit und der Raumbelastung in den Anaerobreaktoren, abhängen. Neben diesen beiden wichtigsten Gaskomponenten enthält Biogas geringe Mengen an H2, H2S und N2. Durch den hohen Anteil an CO2 im Biogas, der 30 bis 45% betragen kann, wird der Heizwert, die Zündgeschwindigkeit sowie die Zündtemperatur von Biogas negativ beeinflußt. Darüber hinaus steht die hohe Festausscheidungstemperatur von CO2 einer wirtschaftlichen Verflüssiqung und Komprimierung von Biogas für die Verwendung als Treibstoff entgegen. Aus diesem Grund ist es bekannt, das CO2 mittels einer Gaswäsche aus dem Biogas abzutrennen. Dies ist jedoch nur mit hohem Aufwand möglich und deshalb eigentlich nur bei einer täglich anfallenden, sehr großen Menge an Biogas und bei Weiterverwendung des entzogenen CO2 sinnvoll.The main components of biogas are CH4 and CO2, the proportions of which are from the composition of the starting substrate and the process control, i.e. the temperature, the residence time and the volume loading in the anaerobic reactors. Besides these two of the most important gas components, biogas contains small amounts of H2, H2S and N2. Due to the high proportion of CO2 in the biogas, which can be 30 to 45%, will the calorific value, the ignition speed and the ignition temperature of biogas are negative influenced. In addition, the high solid precipitation temperature of CO2 stands out economic liquefaction and compression of biogas for use as Fuel against. For this reason it is known to scrub the CO2 by means of gas scrubbing separated from the biogas. However, this is only possible with great effort and therefore actually only with a very large amount of biogas occurring daily and with Further use of the withdrawn CO2 makes sense.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, daß auf einfache und wirtschaftliche Weise der CO2-Anteil im Biogas verringert bzw. ganz ausgeschlossen werden kann.The invention is based on the object of a method of the above to design the type mentioned and a device for carrying out the method in such a way that that in a simple and economical way the CO2 content in the biogas is reduced or can be ruled out entirely.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Einleiten des Ablaufs aus der Säurebildungsphase in die Acetat- und Methanbildungsphase aus dem Ablauf Kohlendioxid entfernt wird.According to the invention, this object is achieved in that prior to initiation the process from the acid formation phase into the acetate and methane formation phase carbon dioxide is removed from the drain.

Da der Ablauf aus der Säurebildungsphase eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeits-Schlammgemisch ist, in dem das in der Säurebildungsphase als Stoffwechselprodukt anfallende COL gelöst ist, ist zur Abtrennung des CO2 an dieser Stelle des Verfahrens keine aufwendige Gaswäsche mehr wie bisher erforderlich. Das in der nachfolgenden Acetatbildungsphase aus organischen Säuren und aus organischen Verbindungen unter anderem entstehende CO2 wird dabei in der Regel nur in einer solchen Menge erzeugt, daß es in der Methanbildungsphase von den dort vorherrschenden Bakterien zu Methan und anderen Produkten abgebaut werden kann.Since the drain from the acid formation phase is a liquid or a Liquid-sludge mixture is in which the in the acid formation phase as a metabolic product accumulating COL is dissolved, is to separate the CO2 at this point in the process no more expensive gas scrubbing as previously required. That in the following Acetate formation phase from organic acids and from organic compounds under Other CO2 produced is usually only generated in such an amount that that it is in the methane formation phase from the bacteria that predominate there to methane and other products can be degraded.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn die Entfernung des Kohlendioxids in Abhängigkeit des Kohlendioxidanteils des aus der Acetat- und Methanbildungsphase abgezogenen Biogases und/oder in Abhängigkeit des pH-Wertes in der Acetat- und Methanbildungsphase geregelt und/oder gesteuert wird. Mit der Einhaltung nur ganz geringer bis gar keiner CO2-Anteile im Biogas oder mit der Einhaltung der für die Methanbildungsphase erforderlichen pH-Werte von 6,7 bis 8 wird sichergestellt, daß in der Methanbildungsphase genügend CO2 vorhanden ist, damit die Methanisierung auch vollständig ablaufen kann. Falls das bei der Acetat-Bildung anfallende CO2 zur Ermöglichung einer vollständigen Methanisierung nicht ausreicht, kann dann die CO2-Entfernung aus dem Ablauf der Säurebildungsphase so eingestellt werden, daß gerade ein solcher Anteil an gelöstem CO2 mit in die Acetat-und Methanbildungsphase übergeleitet wird, der zur vollständigen Methanisierung ausreicht.It proves to be particularly advantageous if the distance of carbon dioxide depending on the carbon dioxide content of the acetate and Methane formation phase withdrawn biogas and / or depending on the pH value is regulated and / or controlled in the acetate and methane formation phase. With the Compliance with only very little or no CO2 shares in the biogas or with compliance The pH values of 6.7 to 8 required for the methane formation phase are ensured, that there is enough CO2 in the methane formation phase for the methanation to take place can also expire completely. If the CO2 produced by the acetate formation is not sufficient to enable complete methanation, the CO2 removal from the acid formation phase can be set so that just such a proportion of dissolved CO2 is included in the acetate and methane formation phase is passed over, which is sufficient for complete methanation.

Zur Entfernung des CO2 wird dabei der Ablauf zweckmäßigerweise mit Luft gestrippt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Ablauf in einem Becken gesammelt und Luft unter Druck von unten nach oben durch das Becken geleitet wird.To remove the CO2, the drain is expediently with Air stripped. This can be done, for example, that the process in one Pool is collected and air is passed through the pool under pressure from the bottom up will.

Die nach dem Strippvorgang vorliegende, mit CO2 beladene Abluft wird mit Vorteil in einem Kompostfilter gereinigt.The CO2-laden exhaust air that is present after the stripping process is cleaned with advantage in a compost filter.

Da die Temperatur in einem Anaerobprozeß, wie anfangs bereits erwähnt, eine wesentliche Rolle spielt, ist es nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zweckmäßig, die Strippluft vor dem Einleiten in den Ablauf aus der Säurebildungsphase anzuwärmen und gleichzeitig auch zu befeuchten. Die Anwärmung sollte dabei zumindest auf die Temperatur des Ablaufs erfolgen, während eine Befeuchtung bis zum Sättigungswert sinnvoll ist. Damit wird erreicht, daß der Ablauf durch das Einleiten der Strippluft nicht unnötigerweise abgekühlt wird, wobei durch die Befeuchtung der Strippluft ein Wärmeverlust des Ablaufs durch Wasserverdampfung vermieden werden kann, da dann die abzuleitende Abluft kaum noch Feuchtigkeit aufnehmen kann.Die Vorwärmung der Strippluft kann beispielsweise durch Wärmetausch mit dem aus der Acetat- und Methanbildungsphase ablaufenden, behandelten Substrat oder mit Hilfe des aus der Acetat- und Methanbildungsphase abgezogenen Biogases erfolgen. Zusätzlich kann auch die nach der Strippung abgezogene Abluft zur Vorwärmung der Strippluft verwendet werden. Bei der Abkühlung der Abluft kondensiert dann der enthaltene Wasserdampf, so daß dieser zur Befeuchtung der Strippluft herangezogen werden kann.Since the temperature in an anaerobic process, as already mentioned at the beginning, plays an essential role, it is according to a further embodiment of the method expediently, the stripping air before it is introduced into the drain from the acid formation phase to warm and at the same time to moisten. The warming up should at least to the temperature of the drain, while a humidification up to the saturation value makes sense. This ensures that the process by introducing the stripping air not unnecessarily cooled, due to the humidification the stripping air, heat loss from the drain through water evaporation can be avoided because then the exhaust air to be discharged can hardly absorb any moisture The stripping air can be preheated, for example, by exchanging heat with the air from the Acetate and methane formation phase running, treated substrate or with the aid of the biogas withdrawn from the acetate and methane formation phase. Additionally the exhaust air drawn off after stripping can also be used to preheat the stripping air be used. When the exhaust air is cooled, the water vapor contained condenses, so that it can be used to humidify the stripping air.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt zwei Anaerobreaktoren, bei der der eine Anaerobreaktor als Säurebildungsreaktor und der andere Anaerobreaktor als Acetat- und Methanbildungsreaktor mit einer Biogasableitung ausgebildet ist und bei der der Ablauf des Säurebildungsreaktors an den Acetat- und Methanbildungsreaktor angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ablauf eine Strippeinrichtung mit einer Luftzufuhrleitung und einer Abluftableitung zum Ausstrippen von CO2 angeordnet ist.A device for carrying out the process comprises two anaerobic reactors, in which one anaerobic reactor is used as an acid formation reactor and the other anaerobic reactor is designed as an acetate and methane formation reactor with a biogas discharge and in the case of the discharge of the acid formation reactor to the acetate and methane formation reactor connected. According to the invention, such a device is characterized in that that in the process a stripping device with an air supply line and an exhaust air discharge line is arranged for stripping CO2.

Vorteilhafterweise ist dabei in der Luftzufuhrleitung ein Regelorgan angeordnet, das Regelorgan an die Ausgangsseite einer Regelungs- und/oder Steuereinheit angeschlossen und die Eingangsseite der Regelungs- und/oder Steuereinheit an eine CO2-Meßeinrichtung in der Biogasableitung und/oder eine pH-Wert-Meßeinrichtung im Acetat- und Methanbildungsreaktor angeschlossen. In der Regelungs- und/oder Steuereinheit kann dann ein in der Biogasableitung gemessener Istwert für den CO2-Gehalt des Biogases bzw. ein im Acetat- und Methanbildungsreaktor gemessener Istwert für den pH-Wert mit einem Sollwert verglichen und dementsprechend die Menge der Strippluft in der Luftzufuhrleitung mit Hilfe des Regelorgans erhöht oder erniedrigt werden. Die Sollwerteinstellung für den CO2-Gehalt in der Biogasableitung sollte dabei auf weniger als 1% vorgewählt werden, da dann sichergestellt ist, daß zum einen im Biogas nur wenig, die Eigenschaften des Biogases nicht negativ beeinflussendes CO2 enthalten ist und daß zum anderen die Methanisierung im Acetat- und Methanbildungsreaktor auch vollständig ablaufen kann. Die Sollwert-Einstellung des pH-Wertes sollte, wie bereits erwähnt, zwischen 6,7 und 8 liegen.A regulating element is advantageously in the air supply line arranged, the regulating member on the output side of a regulating and / or control unit connected and the input side of the regulation and / or control unit to a CO2 measuring device in the biogas discharge and / or a pH value measuring device in the Acetate and methane formation reactor connected. In the regulation and / or control unit an actual value for the CO2 content of the biogas measured in the biogas discharge can then be used or an actual value for the pH value measured in the acetate and methane formation reactor with compared to a target value and accordingly the amount of stripping air in the air supply line be increased or decreased with the help of the regulating organ. The setpoint adjustment for the CO2 content in the biogas discharge should be preselected to less than 1% because it is then ensured that, on the one hand, only a few properties in the biogas the biogas does not contain negatively influencing CO2 and that on the other hand the methanation in the acetate and methane formation reactor also run completely can. As already mentioned, the setpoint adjustment of the pH value should be between 6.7 and 8 lie.

Zur Reinigung der Abluft ist es zweckmäßig, wenn die Abluftableitung mit einem Kompostfilter in Verbindung steht.To clean the exhaust air, it is useful if the exhaust air discharge communicates with a compost filter.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgezeigt.Further details of the invention are based on one in the drawing schematically illustrated embodiment of a device according to the invention shown.

Uber einen Zulauf iawird organisches Substrat, bestehend beispielsweise aus Industrieabwässern, aus Abwasserschlämmen, aus Abfallstoffen der Landwirtschaft oder aus einer Mischung der angegebenen Substrate, einem als Säurebildungsreaktor verwendeten ersten Anaerobreaktor 1 zugeführt. Aus dem Säurebildungsreaktor 1 wird teilbehandeltes organisches Substrat.Organic substrate, for example, is formed via an inlet from industrial sewage, from sewage sludge, from agricultural waste or from a mixture of the specified substrates, one as an acid formation reactor first anaerobic reactor 1 used. From the acid formation reactor 1 is partially treated organic substrate.

über einen Ablauf 3 in einen als Acetat- und Methanbildungsreaktor verwendeten zweiten Anaerobreaktor 2 übergeleitet, der eine Ableitung 4 für behandeltes organisches Substrat sowie eine Biogasableitung 5 aufweist.via an outlet 3 into an acetate and methane formation reactor second anaerobic reactor 2 used, which is a discharge 4 for treated has organic substrate and a biogas discharge 5.

Die Anaerobreaktoren können beispielsweise als volldurchmischte Reaktoren mit einmaligem Durchfluß, als anaerobe Belebungsbecken mit Schlammrückführung über Nachklärbecken, als Aufstromreaktoren mit interner Schlammrückhaltung oder als anaerobe Festbett- oder Wirbelbettreaktoren ausgebildet sein.The anaerobic reactors can, for example, be fully mixed reactors with a single flow, as an anaerobic aeration tank with sludge return via Secondary clarifiers, as upflow reactors with internal sludge retention or as anaerobic Fixed bed or fluidized bed reactors can be designed.

Das während der Säurebildungsphase im ersten Anaerobreaktor 1 gebildete CO2 bleibt größtenteils in der wäßrigen Phase gelöst und wird erst im zweiten Anaerobreaktor 2 zusammen mit dem dort entstehenden CO2 größtenteils entbunden, so daß das bei bisher bekannten Anlagen in der Biogasableitung abgezogene Biogas zwischen 20 und 50 % C02 enthält, das die weitere Verwendung des Biogases negativ beeinflußt.That formed in the first anaerobic reactor 1 during the acid formation phase CO2 remains largely dissolved in the aqueous phase and is only released in the second anaerobic reactor 2 largely released together with the CO2 produced there, so that at previously known systems in the biogas discharge withdrawn biogas between 20 and Contains 50% C02, which has a negative effect on the further use of the biogas.

Zur zumindest weitgehenden Vermeidung des CO2-Anteils im Biogas ist deshalb erfindungsgemäß im Ablauf 3 des ersten Anaerobreaktors 1 eine Strippeinrichtung 6 mit einer Luftzufuhrleitung 7 und einer Abluftableitung 8 vorgesehen, mit deren Hilfe das im ersten Anaerobreaktor 1 gebildete CO2 aus dem Ablauf 3 ausgestrippt werden kann.To at least largely avoid the proportion of CO2 in the biogas therefore, according to the invention, a stripping device in the outlet 3 of the first anaerobic reactor 1 6 provided with an air supply line 7 and an exhaust air discharge line 8, with their Help stripped the CO2 formed in the first anaerobic reactor 1 from the outlet 3 can be.

Wie dargestellt, wird dabei die Luft unter Druck von unten nach oben durch eine im Ablauf 3 gebildete Kammer geleitet.As shown, the air is under pressure from bottom to top passed through a chamber formed in the outlet 3.

Um im Biogas den CO2-Anteil auf einen möglichst geringen Wert reduzieren zu können und gleichzeitig aber eine vollständige Methanisierung im zweiten Anaerobreaktor 2 zu erreichen, ist in der Biogasableitung 5 des zweiten Anaerobreaktors 2 eine CO2-Meßeinrichtung 12 angeordnet, die an die Eingangsseite einer Regelungs- und/oder Steuereinheit 13 angeschlossen ist. In der Regelungs- und/oder Steuereinheit 13 wird der CO2-Meßwert mit einem Sollwert verglichen und dementsprechend ein in der Luftzufuhrleitung 7 angeordnetes Regelorgan 14, beispielsweise ein Regelventil; das an die Ausgangsseite der Regelungs-und/oder Steuereinheit 13 angeschlossen ist, weiter geöffnet oder geschlossen. Der Sollwert für den CO2-Gehalt in der Biogasableitung sollte dabei auf 0,5 bis 1 % eingestellt sein, da dann eine vollständige Methanisierung im zweiten Anaerobreaktor 2 sicher ablaufen kann.To reduce the proportion of CO2 in the biogas to the lowest possible value and at the same time complete methanation in the second anaerobic reactor 2 is to be reached in the biogas discharge 5 of the second anaerobic reactor 2 CO2 measuring device 12 arranged, which is attached to the input side of a control and / or Control unit 13 is connected. In the regulation and / or control unit 13 the CO2 measured value is compared with a target value and accordingly an in the Air supply line 7 arranged control member 14, for example a control valve; which is connected to the output side of the regulation and / or control unit 13, further open or closed. The setpoint for the CO2 content in the biogas discharge should be set to 0.5 to 1%, since then complete methanation can run safely in the second anaerobic reactor 2.

Da der anaerobe Abbau in den beiden Anaerobreaktoren 1, 2 unter erhöhter Temperatur abläuft, ist es zur Vermeidung von Wärmeverlusten durch den Strippvorgang vorgesehen, die Luft in der Luftzufuhrleitung 7 anzuwärmen und zwar geeigneterweise auf eine im Ablauf 3 des ersten Anaerobreaktors 1 vorherrschende Temperatur. Dazu ist in der Luftzufuhrleitung 7 ein Wärmetauscher 9 angeordnet, durch den die Abluftableitung 8 der Strippeinrichtung 6 geführt ist, so daß die Wärme der Abluft auf die Strippluft übertragen werden kann. Zusätzlich kann die Strippluft aber auch noch durch die im behandelten organischen Substrat enthaltene Wärme dadurch vorgewärmt werden, daß in der Ableitung 4 des zweiten Anaerobreaktors 2 ein Wärmetauscher 10 vorgesehen wird, durch den die Luftzufuhrleitung 7 geführt ist.Since the anaerobic degradation in the two anaerobic reactors 1, 2 under increased Temperature expires, it is to avoid heat loss through the stripping process provided to heat the air in the air supply line 7 and that suitably to a temperature prevailing in the outlet 3 of the first anaerobic reactor 1. In addition a heat exchanger 9 is arranged in the air supply line 7, through which the exhaust air discharge line 8 of the stripping device 6 is performed, so that the heat of the exhaust air on the stripping air can be transferred. In addition, the stripping air can also be caused by the the heat contained in the treated organic substrate is thereby preheated, that a heat exchanger 10 is provided in the discharge line 4 of the second anaerobic reactor 2 through which the air supply line 7 is passed.

Selbstverständlich kann der Wärmeinhalt des behandelten organischen Substrats stattdessen oder gleichzeitig auch zur Vorwärmung des dem ersten Anaerobreaktors 1 zuzuleitenden#, zu behandelnden organischen Substrats verwendet werden. Ebenso ist es möglich, das Biogas zur Vorwärmung der Strippluft einzusetzen.Of course, the heat content of the treated organic Substrate instead or at the same time to preheat the first anaerobic reactor 1 to be fed # organic substrate to be treated can be used. as well it is possible to use the biogas to preheat the stripping air.

Zur Reinigung der aus der Strippeinrichtung 6 abgezogenen Abluft steht die Abluftableitung 8 vorzugsweise mit einem Kompostfilter 11 in Verbindung.For cleaning the exhaust air withdrawn from the stripping device 6 is available the exhaust air discharge 8 preferably connected to a compost filter 11.

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verfahren zum anaeroben Abbau organischer Substrate, bei dem die Substrate in zwei räumlich getrennten Abbauphasen behandelt werden und bei dem die eine Abbauphase als Säurebildungsphase und die andere Abbauphase als Acetat- und Methanbildungsphase verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einleiten des Ablaufs aus der Säurebildungsphase in die Acetat-und Methanbildungsphase aus dem Ablauf Kohlendioxid entfernt wird. Claims 1. A method for the anaerobic degradation of organic substrates, in which the substrates are treated in two spatially separate degradation phases and in which the one breakdown phase as an acidification phase and the other breakdown phase as Acetate and methane formation phase is used, characterized in that before the introduction of the process from the acid formation phase into the acetate and methane formation phase carbon dioxide is removed from the drain. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Kohlendioxids in Abhängigkeit des Kohlendioxidanteils des aus der Acetat- und Methanbildungsphase abgezogenen Biogases und/oder in Abhängigkeit des pH-Wertes in der Acetat- und Methanbildungsphase geregelt und/oder gesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the removal of carbon dioxide depending on the carbon dioxide content of the acetate and Methane formation phase withdrawn biogas and / or depending on the pH value is regulated and / or controlled in the acetate and methane formation phase. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung des Kohlendioxids der Ablauf mit Luft gestrippt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for Removal of the carbon dioxide the drain is stripped with air. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Strippung vorliegende Abluft in einem Kompostfilter gereinigt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the after Exhaust air present in the stripping is cleaned in a compost filter. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch qekennzeichnet, daß die Strippluft vor dem Einleiten in den Ablauf angewärmt und befeuchtet wird.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the Stripping air is warmed and moistened before it is introduced into the drain. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit zwei Anaerobreaktoren, bei der der eine Anaerobreaktor als Säurebildungsreaktor und der andere Anaerobreaktor als Acetat- und Methanbildungsreaktor mit einer Biogasableitung ausgebildet ist und bei der der Ablauf des Säurebildungsreaktors an den Acetat- und Methanbildungsreaktor angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ablauf (3) eine Strippeinrichtung (6) mit einer Luftzufuhrleitung (7) und einer Abluftableitung (8) zum Ausstrippen von CO2 angeordnet ist.6. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 5 with two anaerobic reactors, one of which is an anaerobic reactor as an acid formation reactor and the other anaerobic reactor as an acetate and methane formation reactor with a biogas discharge is formed and in which the discharge of the acid formation reactor to the acetate and methane formation reactor is connected, characterized in that in the Drain (3) a stripping device (6) with an air supply line (7) and a Exhaust air discharge (8) is arranged for stripping CO2. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftzufuhrleitung (7) ein Regelorgan (14) angeordnet ist, das Regelorgan (14) an die Ausgangsseite einer Regelungs- und/oder Steuereinheit (13) angeschlossen ist und die Eingangsseite der Regelungs-und/oder Steuereinheit (13) an eine CO2-Me'ßeinrichtung (12) in der Biogasableitung (5) und/oder eine pH-Wert-Meßeinrichtung im Acetat- und Methanbildungsreaktor (2) angeschlossen ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that in the Air supply line (7) a control element (14) is arranged, the control element (14) on the output side of a regulation and / or control unit (13) is connected and the input side of the regulation and / or control unit (13) to a CO2 measuring device (12) in the biogas discharge (5) and / or a pH value measuring device in the acetate and methane formation reactor (2) is connected. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftableitung (8) mit einem Kompostfilter (11) in Verbindung steht.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the exhaust air discharge line (8) is connected to a compost filter (11).
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0173667A1 (en) * 1984-08-24 1986-03-05 Monsanto Company Process for recovering gases from landfills
US4722741A (en) * 1985-03-11 1988-02-02 Gas Research Institute Production of high methane content product by two phase anaerobic digestion
DE3627253A1 (en) * 1986-08-12 1988-02-25 Linde Ag Process for the biological treatment of substrates containing organic substances
WO1991019558A1 (en) * 1990-06-15 1991-12-26 Paques B.V. Process for the removal of hydrogensulphide (h2s) from biogas
EP1251311A1 (en) 2001-04-17 2002-10-23 SÜDFLEISCH GmbH Process for the energy supply of a slaughter house
EP1345858A1 (en) * 2000-11-22 2003-09-24 Alexander G. Fassbender Enhanced biogas production from nitrogen bearing feed stocks
DE102007038870A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Joachim Kausch Operating a solid fermentation plant with a discontinuously operable solid fermenter for the fermentation of organic solids to produce biogas e.g. methane, comprises flowing-through the solid fermenter from top to bottom with a percolate
US7842186B2 (en) * 2007-03-08 2010-11-30 Entechs Co. Method of removing phosphorus and/or nitrogen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981800A (en) * 1974-11-22 1976-09-21 Era, Incorporated High quality methane gas through modified anaerobic digestion
US4040953A (en) * 1976-03-10 1977-08-09 Rectech, Inc. Anaerobic digestion process
FR2380227A1 (en) * 1977-02-14 1978-09-08 Inst Francais Du Petrole Anaerobic fermentation to purify effluent contg. biological pollutants - at half the cost of activated sludge process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981800A (en) * 1974-11-22 1976-09-21 Era, Incorporated High quality methane gas through modified anaerobic digestion
US4040953A (en) * 1976-03-10 1977-08-09 Rectech, Inc. Anaerobic digestion process
FR2380227A1 (en) * 1977-02-14 1978-09-08 Inst Francais Du Petrole Anaerobic fermentation to purify effluent contg. biological pollutants - at half the cost of activated sludge process

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0173667A1 (en) * 1984-08-24 1986-03-05 Monsanto Company Process for recovering gases from landfills
US4722741A (en) * 1985-03-11 1988-02-02 Gas Research Institute Production of high methane content product by two phase anaerobic digestion
DE3627253A1 (en) * 1986-08-12 1988-02-25 Linde Ag Process for the biological treatment of substrates containing organic substances
WO1991019558A1 (en) * 1990-06-15 1991-12-26 Paques B.V. Process for the removal of hydrogensulphide (h2s) from biogas
EP1345858A1 (en) * 2000-11-22 2003-09-24 Alexander G. Fassbender Enhanced biogas production from nitrogen bearing feed stocks
EP1345858A4 (en) * 2000-11-22 2006-05-24 Alexander G Fassbender Enhanced biogas production from nitrogen bearing feed stocks
EP1251311A1 (en) 2001-04-17 2002-10-23 SÜDFLEISCH GmbH Process for the energy supply of a slaughter house
US7842186B2 (en) * 2007-03-08 2010-11-30 Entechs Co. Method of removing phosphorus and/or nitrogen
DE102007038870A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Joachim Kausch Operating a solid fermentation plant with a discontinuously operable solid fermenter for the fermentation of organic solids to produce biogas e.g. methane, comprises flowing-through the solid fermenter from top to bottom with a percolate

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