DE3427976C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Biogasreaktor zur anaeroben Behandlung von organischen Substraten zur Erzeugung von Biogas gemäß Überbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a biogas reactor for anaerobic treatment of organic substrates for the production of biogas according to the preamble of claim 1.

Seit der Energiekrise 1973 wurde ein Umdenkprozeß in der Industrie und Landwirtschaft eingeleitet, da die Energieversorgung für viele Betriebe zu einer Rentabilitätsfrage wurde.Since the energy crisis in 1973 there has been a rethinking process in industry and initiated agriculture as the energy supply for many Farms became a question of profitability.

Durch neue Technologien wie Wärmerückgewinnung, Energieverbund, Mikroelektronik, Einsatz von wärmedämmenden Baustoffen usw. konn­ ten bereits substantielle Energien eingespart werden. Als alter­ native Energiequellen wie Erd- und Sonnenwärme stehen insbesondere für die hier beschriebene Erfindung Abfallprodukte in landwirt­ schaftlichen und industriellen Betrieben zur Diskussion. Diese Abfallprodukte fallen als sogenannte Biosubstrate in Form von flüssigen Exkrementen von Tieren - auch Gülle genannt - in land­ wirtschaftlichen Betrieben, landwirtschaftlichen Brennereien und Schlachthöfen an, wobei die pflanzlichen Substrate und Biomassen als Schlempe bzw. Abwasser mit organisch hoher Schmutzfracht sowie als Gemüseabfälle in gewerblichen Brennereien, Konserven- und Lebensmittelfabriken anfallen.Through new technologies such as heat recovery, energy interconnection, Microelectronics, use of heat-insulating building materials, etc. substantial energy has already been saved. As an old one native energy sources such as geothermal and solar heat are particularly important for the invention described here, waste products in farmer commercial and industrial companies for discussion. These Waste products fall into the form of so-called bio-substrates liquid animal excrement - also called liquid manure - in the country farms, agricultural distilleries and Slaughterhouses, taking the vegetable substrates and biomass as stillage or wastewater with organically high dirt loads as well as vegetable waste in commercial distilleries, canning and Food factories arise.

In den Betrieben, wo der Flüssigmist von Tieren bzw. Abwasser mit einem hohen Anteil an organischer Schmutzfracht zur Verfügung steht, ist die Möglichkeit gegeben, eine Biogasanlage zu erstellen, um einen entsprechenden Anteil zur Verbrauchsdeckung von Heizöl, Erdgas und elektrischer Energie zu leisten. In companies where the liquid manure from animals or waste water is present a high proportion of organic dirt there is the possibility to build a biogas plant, a corresponding share to cover the consumption of heating oil, To provide natural gas and electrical energy.  

Es handelt sich hier um eine Bio-Energieanlage, also eine Anlage, die Methangas aus den vorgenannten Substraten erzeugt, das sowohl in einem Wasser- oder Dampfkessel als auch in einem Ottomotor, der einen Drehstromgenerator antreibt, verbrannt werden kann.It is a bio-energy plant, so one Plant that generates methane gas from the aforementioned substrates both in a water or steam boiler as well as in one Gasoline engine that drives a three-phase generator burned can be.

Es ist bekannt, daß Bakterien abbaufähige organische Substanzen, also Kohlehydrate, Proteine und Fette sowohl unter Sauerstoff­ abschluß als auch bei Vorhandensein von Sauerstoff zerlegen bzw. abbauen können. Vorliegend handelt es sich um einen Prozeß, der bei völliger Dunkelheit und Sauerstoffabschluß in einem Substrat stattfindet; man spricht hier auch von einer anaeroben Fermenta­ tion.It is known that bacteria are degradable organic substances, So carbohydrates, proteins and fats both under oxygen dismantle as well as in the presence of oxygen or can degrade. In the present case, it is a process that in complete darkness and in the absence of oxygen in a substrate takes place; one also speaks of an anaerobic fermenta tion.

Es steht der mesophile Temperaturbereich 32-38°C zur Diskussion, wobei der thermophile Temperaturbereich 53-58°C vorwiegend bei Substraten mit gefährlichen pathogenen Keimen infrage kommt. An der Biomethanisierung der organischen Substanzen, die in vier Phasen abläuft, sind nach den derzeitigen Erkenntnissen drei ver­ schiedene Bakteriengruppen beteiligt. In der hydrolytischen und säurebildenden Prozeßphase werden von den fakultativen anaeroben Bakterien mit fermentativer bzw. acidogener Charakteristik die organisch hochmolekularen Verbindungen mit Hilfe von Enzymen zu niedermolekularen Verbindungen wie Aminosäuren, Glycerin und Fett­ säuren hydrolysiert, wobei in einer weiteren Phase aus den Hydro­ lyseprodukten Essig-, Butter-, Propion-, Valerian-, Capron-, Ameisen- und Milchsäure sowie Ehtanol, Wasserstoff, Kohlendioxyd, Ammoniak und Schwefelwasserstoff produziert werden.The mesophilic temperature range 32-38 ° C is up for discussion, the thermophilic temperature range 53-58 ° C predominantly at Substrates with dangerous pathogenic germs come into question. At the biomethanization of organic substances, which in four According to current knowledge, there are three phases different groups of bacteria involved. In the hydrolytic and Acid-forming process phases are anaerobic by the optional Bacteria with fermentative or acidogenic characteristics organically high molecular weight compounds with the help of enzymes low molecular weight compounds such as amino acids, glycerin and fat acids hydrolyzed, with the hydro lysis products vinegar, butter, propion, valerian, capron, Formic and lactic acid as well as ethanol, hydrogen, carbon dioxide, Ammonia and hydrogen sulfide are produced.

Die Zusammensetzung dieser Stoffwechselprodukte wird allerdings in entsprechendem Maße durch den Wasserstoffpartialdruck beein­ flußt. Während bei einem niedrigen H2-Druck bzw. einer mittleren Raumbelastung mehr Propionsäure gebildet wird, entsteht bei einem hohen H2-Druck bei mittlerer Raumbelastung mehr Valeriansäure. Darüber hinaus wirkt ein hoher Wasserstoffpartialdruck als Inhibitor bei der Katalisierung von Essigsäure. However, the composition of these metabolites is influenced to a corresponding extent by the hydrogen partial pressure. While more propionic acid is formed at a low H 2 pressure or a medium room load, more valeric acid is produced at a high H 2 pressure at a medium room load. In addition, a high hydrogen partial pressure acts as an inhibitor in the catalysis of acetic acid.

Die essigsäure- und wasserstoffbildende Prozeßphase wird von den obligaten anaeroben Bakterienstämmen, jedoch mit acetogener Charakteristik, übernommen, wobei von dieser Gruppe die lang­ kettigen Fettsäuren, organischen Säuren, Alkohole und Aromaten zu Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxyd abgebaut werden.The acetic acid and hydrogen forming process phase is from the obligatory anaerobic bacterial strains, but with acetogenic Characteristic, adopted, the long of this group chain fatty acids, organic acids, alcohols and aromatics be broken down to acetic acid, hydrogen and carbon dioxide.

Das Ausgangsprodukt für die Methanbakterien - es handelt sich auch hier um die obligaten Anaerobier - welche eine methanogene Charakteristik aufweisen, sind in erster Linie Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxyd, die in letzter Instanz zu Methan­ gas (CH4) und Kohlendioxyd (CO2) umgewandelt werden. Es ist hier­ bei interessant, daß die Methanbakterien zum Wachstum ein Redox­ potential von -330 m Volt benötigen, sowie in einer räumlich engen Symbiose mit den acetogenen Bakterien leben, ph-Wert-empfindlich sind und keine schwankenden Substrattemperaturen vertragen. Darüber hinaus ist diese Lebensgemeinschaft besonders empfindlich gegen einwirkende Scherkräfte, z. B. durch Rührwerke. Auch die An­ wesenheit von gelöstem Sauerstoff ist für die Methanbakterien teilweise tödlich.The starting product for the methane bacteria - these are also the obligatory anaerobes - which have a methanogenic characteristic are primarily acetic acid, hydrogen and carbon dioxide, which in the last instance are converted to methane gas (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) will. It is interesting here that the methane bacteria need a redox potential of -330 m volts for growth, live in a spatially close symbiosis with the acetogenic bacteria, are sensitive to pH values and cannot tolerate fluctuating substrate temperatures. In addition, this community is particularly sensitive to shear forces such. B. by agitators. The presence of dissolved oxygen is also sometimes fatal to methane bacteria.

Da der H2-Partialdruck im Substrat niedrig sein soll, müssen Kopplungsreaktionen stattfinden, wie z. B.Since the H 2 partial pressure in the substrate should be low, coupling reactions must take place, such as e.g. B.

4 H⁺ + 4 NAD(P)H → 4 NAD(P)⁺ + 4 H2 + 18,4 E4 H⁺ + 4 NAD (P) H → 4 NAD (P) ⁺ + 4 H 2 + 18.4 E

4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O - 33,2 E4 H 2 + CO 2 → CH 4 + 2 H 2 O - 33.2 E.

GesamtreaktionOverall response

4 H⁺ + 4 NAD(P)H + CO2 → 4 NAD(P)⁺ + CH4 + 2 H2O - 14,8 E4 H⁺ + 4 NAD (P) H + CO 2 → 4 NAD (P) ⁺ + CH 4 + 2 H 2 O - 14.8 E

NAD= Nicotinamidadenindinucleotid E= Freie Energie (KJ/Mol).NAD = nicotinamide adenine dinucleotide E = free energy (KJ / mol).

Ein besonderer Aspekt für die Reduzierung des Wasserstoffpartial­ druckes sind die in den Methanbakterien gefundenen Coenzyme, ins­ besondere NAD, welche mittels eines chemieosmotischen Stoffwechsel­ prozesses für den Abbau des H2-Druckes sorgen. A special aspect for the reduction of the hydrogen partial pressure are the coenzymes found in the methane bacteria, in particular NAD, which ensure the reduction of the H 2 pressure by means of a chemical osmotic metabolic process.

Durch eine Reduzierung des H2-Druckes erfolgt auch ein ent­ sprechender Einfluß auf die freie Energie, d. h., daß mit ab­ nehmendem H2-Partialdruck sich die Umsetzung von organischen Verbindungen von einem endergonen zu einem exergonen Prozeßab­ lauf ändert.By reducing the H 2 pressure there is also a corresponding influence on the free energy, that is to say that as the H 2 partial pressure decreases, the conversion of organic compounds changes from an endergon to an exergon process.

Da es sich bei den ersten Prozeßphasen um einen sogenannten sauren biologischen Prozeßablauf handelt und die Methanbakterien ihre Lebenstätigkeit nur in einem schwach alkalischen Medium ent­ falten können, ist es daher von Bedeutung, daß die einzelnen Prozeßphasen in einem sogenannten Gleichgewicht stehen. Sollten sich nämlich die organischen Säuren anhäufen, was auch an dem gemessenen pH-Wert festgestellt werden kann, so ist dies ein Zeichen dafür, daß aus irgendeinem Grund die Abbautätigkeit der säureproduzierenden Bakterien die der säureverbrauchenden Bakterien überwiegt und damit das Gleichgewicht gestört ist, d. h., daß die Methanbakterien gelähmt werden und damit der Faulprozeß umkippt, soweit nicht entsprechende Gegenmaßnahmen zur Unterstützung der letzten Prozeßphase getroffen werden.Since the first process phases are so-called acidic biological process flow and the methane bacteria their life activity only in a weakly alkaline medium fold, it is therefore important that the individual Process phases are in a so-called equilibrium. Should namely, the organic acids accumulate, which is also due to the measured pH value can be determined, this is a Signs that for some reason the mining activity of the acid-producing bacteria that of acid-consuming bacteria outweighs and thus the balance is disturbed, d. that is, the Methane bacteria are paralyzed and the fouling process tips over, unless appropriate countermeasures to support the last process phase.

Sind die organischen Stoffe im Substrat mit einem entsprechenden Abbaugrad biomethanisiert, ist die technische Faulgrenze erreicht, d. h., daß das Substrat abgeschlammt bzw. ausgetragen wird. Das ab­ geschlammte Substrat - auch Faulschlamm genannt - ist fast geruch­ los, weitgehend hygienisiert, hat einen entsprechenden Nährstoff­ reichtum und kann als Dünger weiter verwendet werden.Are the organic substances in the substrate with a corresponding Degree of degradation biomethanized, the technical digestive limit is reached, d. that is, the substrate is sludged. That off muddy substrate - also called digested sludge - is almost smell go, largely hygienized, has an appropriate nutrient wealth and can continue to be used as fertilizer.

Nach den bisherigen Gesichtspunkten hat sich für den Bau von Biogasanlagen in erster Linie der sogenannte Durchlaufreaktor - auch Anflow-Reaktor genannt - herauskristallisiert. Dieser Reak­ tor arbeitet einstufig, wobei das Substrat durchgemischt wird. In diesem Reaktor laufen alle vier geschilderten bio-technologi­ schen Phasen in einem Raum unter gleichen physikalischen Be­ dingungen ab. Es ist verständlich, daß bei diesem Verfahren keine optimalen Lebensbedingungen für die einzelnen Bakterienstämme vorhanden sind. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß der Reaktor sauer wird, d. h., der pH-Wert sinkt auf einen für die Methan­ bakterien nicht mehr zulässigen Wert unter 7 herab, da eine Über­ produktion an Säuren vorliegt.According to the previous points of view, the construction of Biogas plants primarily the so-called continuous reactor - also called inflow reactor - crystallized out. That reak gate works in one step, whereby the substrate is mixed. All four described bio-technologies run in this reactor phases in a room under the same physical conditions conditions. It is understandable that with this method none optimal living conditions for the individual bacterial strains available. In addition, there is a risk that the reactor  becomes acidic, d. that is, the pH drops to one for the methane bacteria below 7, as an excess production of acids is present.

Auch durch den Eintrag an toxischen Stoffen wie Sulfonamide, Kupfer-, Zink- und Chromverbindungen usw. sowie des Sauerstoff­ inhibitors wird die Stoffwechselproduktion der entsprechenden Ab­ bauphase gestört. Eine weitere Störung der Stoffwechselproduktion kann bei einem biologischen Abbau von Substraten, z. B. Schlempe mit hohen Sulfatanteilen, auftreten, da die Sulfatverbindung zu Schwefelwasserstoff reduziert wird und damit der gebildete H2S- Gehalt den Prozeßablauf wesentlich beeinträchtigen kann.The metabolic production of the corresponding degradation phase is also disturbed by the entry of toxic substances such as sulfonamides, copper, zinc and chromium compounds, etc. and the oxygen inhibitor. Another disruption of metabolic production can occur when substrates, e.g. B. stillage with high sulfate content, occur because the sulfate compound is reduced to hydrogen sulfide and thus the H 2 S content formed can significantly impair the process.

Bei einer Abtötung oder Lähmung von Methanbakterien, also einer Störung der acetogenen-methanogenen Phase, wird weniger Wasserstoff abgebaut, d. h., der H2-Partialdruck steigt. Da dieser als Inhi­ bitor für die acetogenen Bakterien wirkt, muß damit gerechnet werden, daß die Stoffwechselproduktion - insbesondere von Essig­ säure - dieser Bakterien zum Erliegen kommt sowie durch die H2- Anreicherung stärker reduzierte Produkte gebildet werden.If methane bacteria are killed or paralyzed, i.e. a disturbance of the acetogenic-methanogenic phase, less hydrogen is broken down, ie the H 2 partial pressure increases. Since this acts as an inhibitor for the acetogenic bacteria, it must be expected that the metabolic production - especially of acetic acid - of these bacteria comes to a standstill and that more reduced products are formed by the H 2 enrichment.

Bei einem biologischen Abbau von Schlempe muß mit einem Schwefel­ wasserstoffgehalt im Biogas von ca. 2,5% gerechnet werden, das bedeutet, daß dieses Brenngas in einem Ottomotor ohne vorherige Elimination des H2S-Anteiles nicht verbrannt werden kann.With a biological degradation of stillage, a hydrogen sulfide content in the biogas of approx. 2.5% must be expected, which means that this fuel gas cannot be burned in a gasoline engine without prior elimination of the H 2 S content.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei relativ großen Ver­ weilzeiten des Substrates nur wirtschaftliche Gasausbeuten von etwa 1-2 m3/d Biogas pro m3 Faulraum bzw. niedrige Abbaugrade der organischen Substanzen möglich sind.Another disadvantage is that with relatively long residence times of the substrate, only economical gas yields of about 1-2 m 3 / d biogas per m 3 digester or low degrees of degradation of the organic substances are possible.

Der Heizwert des Biogases beträgt bei einem Einstufenreaktor, der nach neuzeitlichen Verfahrenstechniken normale Substrate anaerob behandelt, 7 KWh/m3 n bei einer Gaszusammensetzung von 70% Methan (CH4), 29,7% Kohlendioxyd (CO2) und 0,3% Schwefel­ wasserstoff (H2S). The calorific value of the biogas is 7 KWh / m 3 n with a gas composition of 70% methane (CH 4 ), 29.7% carbon dioxide (CO 2 ) and 0.3% in a single-stage reactor, which treats normal substrates anaerobically using modern process techniques. Hydrogen sulfide (H 2 S).

Aufgrund der vorgenannten Erkenntnisse ist schon vorgeschlagen worden, eine biotechnologische Trennung in die Hydrolyse- und Säurephase sowie in die Methanbildungsphase vorzusehen, um für die entsprechenden Bakterienkulturen optimale Lebensbedingungen zu schaffen, vgl. DE-OS 31 02 739.Based on the above knowledge, it has already been proposed been a biotechnological separation into hydrolysis and Acid phase as well as in the methane formation phase to provide for the appropriate bacterial cultures optimal living conditions to create, cf. DE-OS 31 02 739.

Es ist dabei von Bedeutung, daß die Säure- bzw. Methanbildungs­ phase nicht in zwei getrennt aufgestellten Reaktoren abläuft, da bei dieser Systemlösung die Bildung von Essigsäure durch den H2-Partialdruck beeinflußt wird, sondern daß die Hydrolyse- und Säurephase sich in einem kombinierten Reaktor abspielt. In diesem Zweistufen-Reaktor wird durch die anwesenden Methanbakterien der Wasserstoffpartialdruck im Säurereaktor entsprechend reduziert und damit der pH-Wert entsprechend eingestellt, wobei gleichzeitig mehr Essigsäure sowie eine optimale Zusammensetzung an besser ab­ baubaren Stoffwechselprodukten wie Essig-, Butter-, Capronsäure und Ethanol gebildet wird. Die Reduzierung des H2-Partialdruckes findet bei dieser Verfahrenstechnik in Form einer Kopplungsreaktion - die auch als Stoffaustausch bezeichnet werden kann - durch Methan­ bakterien bzw. den universellen Wasserstoffträger NAD sowie anderer Coenzyme statt. Bei dieser Kopplungsreaktion ist der Diffusions­ strom von Wasserstoffmolekeln und Elektronen durch den Ringspalt maßgebend.It is important that the acid or methane formation phase does not take place in two separate reactors, since the formation of acetic acid is influenced by the H 2 partial pressure in this system solution, but that the hydrolysis and acid phases combine in one Plays reactor. In this two-stage reactor, the hydrogen partial pressure in the acid reactor is reduced accordingly by the methane bacteria present, and the pH is accordingly adjusted, at the same time producing more acetic acid and an optimal composition of more degradable metabolites such as acetic, butter, caproic acid and ethanol . In this process technology, the H 2 partial pressure is reduced in the form of a coupling reaction - which can also be referred to as mass transfer - by methane bacteria or the universal hydrogen carrier NAD and other coenzymes. In this coupling reaction, the diffusion flow of hydrogen molecules and electrons through the annular gap is decisive.

Ein weiterer konstruktiver Punkt ist die Aufteilung der Fermen­ tationsräume I und II, also der Säure- bzw. Methanbildungsphase mit einem Volumenverhältnis von vorzugsweise 1 : 10.Another constructive point is the division of the fermen tion rooms I and II, i.e. the acid or methane formation phase with a volume ratio of preferably 1:10.

Es ist bekannt, daß in einer Versäuerungsstufe, je nach Milieube­ dingungen des Substrats, erheblich mehr Bakterien - bedingt durch die kurzen Generationszeiten der fakultativen Anaerobier - vorhanden sind, als in einem Methanreaktor. Durch diese Erkenntnis liegt ein unter­ schiedliches Produktionsverhältnis zwischen Säure- und Methan­ bakterien vor bzw. ist eine Raumbelastung des Hydrolyse- und Versäuerungs-Reaktors um mehr als das Zehnfache eines Einstufen­ reaktors möglich, ohne daß eine wesentliche Minderung der er­ zeugten Stoffwechselprodukte bzw. Abbaugrade in der Stufe I auftritt. Darüber hinaus kann bei einer hohen Raumbelastung mit pH-Wert-Einstellung eine weitgehende Stabilität der produzierten Stoffwechselprodukte erwartet werden. Auch die Zusammensetzung und Verteilung der produzierten Stoffwechselprodukte wie Essig-, Butter-, Valerian-, Capron-, Ameisen- und Milchsäure sowie Ethanol, Wasserstoff und Kohlendioxyd, kann in der Fermentationsstufe I bei der mesophilen Temperatur von 30°C im pH-Wertbereich von 5 bis 6 unter Anwendung des geschilderten Verfahrens sowie der fixierten Raumaufteilung und hohen Raumbelastung der Hydrolyse- und Versäuerungsstufe als optimal erwartet werden. Bei einem pH-Wert von 5-6 ist mit einer max. Wachstumsrate der säure­ bildenden Bakterien zu rechnen. Die im Säurereaktor individuell produzierten Stoffwechselprodukte lassen sich im Methanreaktor schneller und besser in das Endpro­ dukt Methangas und Kohlendioxyd umwandeln, wobei die wasserstoff­ verwertenden Methanbakterien ihre volle Leistungsfähigkeit in der Fermentationsstufe II entfalten können. Bei diesem Verfahren sind die Stoffwechselleistungen der einzelnen Abbauphasen wesent­ lich höher als in einem Einstufenreaktor bzw. wird durch die geringere Kohlenstoff-Investition in die Bakterienkultur mehr Methan synthe­ tisiert.It is known that in an acidification stage, depending on the milieu conditions of the substrate, significantly more bacteria - due to the short generation times of the facultative anaerobes - are present, than in a methane reactor. Because of this knowledge there is an under different production ratio between acid and methane bacteria before or is a space load of the hydrolysis and Acidification reactor more than ten times as high as one stage reactor possible without a significant reduction in the he  produced metabolic products or degrees of degradation in stage I occurs. In addition, with a high space load pH adjustment ensures extensive stability of the produced Metabolic products are expected. Even the composition and distribution of the metabolic products produced such as vinegar, Butter, Valerian, Capronic, formic and lactic acid as well as ethanol, Hydrogen and carbon dioxide, can be in fermentation stage I at the mesophilic temperature of 30 ° C in the pH range of 5 to 6 using the described method and the fixed room layout and high space load of the hydrolysis and acidification level are expected to be optimal. At a pH value of 5-6 is with a max. Acid growth rate forming bacteria. The metabolic products individually produced in the acid reactor can be faster and better in the end pro in the methane reactor Duct to convert methane gas and carbon dioxide, using the hydrogen utilizing methane bacteria their full performance in the Can unfold fermentation stage II. With this procedure the metabolic performance of the individual breakdown phases are essential Lich higher than in a single-stage reactor or is due to the lower Carbon investment in bacterial culture more methane synthe tized.

Darüber hinaus findet durch die verfahrenstechnische Prozeßführung im Methanreaktor eine vermehrte Adaption der symbiotischen Popula­ tion von CO2 verarbeitenden methanogenen Bakterienstämmen statt, d. h., daß die Bildung von Essigsäure in der Fermentationsstufe II gemäß nachstehender Gleichung erfolgt.In addition, due to the procedural process control in the methane reactor, there is an increased adaptation of the symbiotic population of CO 2 -processing methanogenic bacterial strains, ie the formation of acetic acid in fermentation stage II takes place according to the following equation.

2 CO2 + 4 H2 → CH3COOH + 2 H2O2 CO 2 + 4 H 2 → CH 3 COOH + 2 H 2 O

Durch diese Konsequenz wird der CO2-Partialdruck herabgesetzt und damit eine höhere Acetatumsetzung zu Methangas möglich.This consequence lowers the partial pressure of CO 2 and enables a higher acetate conversion to methane gas.

CH3COOH → CH4 + CO2 - 32 ECH 3 COOH → CH 4 + CO 2 - 32 E.

Das DE-GM 81 29 366.6 zeigt eine Vorrichtung zur Verarbeitung einer Biomasse zu Biogas mit einem Säurebehälter als ersten Reaktorraum und einem Faulbehälter als zweitem Reaktorraum. Die Gasräume beider heizbaren Behälter stehen in offener Ver­ bindung miteinander, wobei keine unmittelbare Verbindung des Substrates im Säurebehälter mit dem Substrat im Faulbehälter besteht. Die Biomasse wird in den zentralen Säurebehälter ge­ geben und gelangt von dort alle drei Tage durch Überlauf in den Faulbehälter, in dem eine Umwälzung der zu vergasenden Biomasse erfolgt und eine Temperatur von 37°C bis 56°C eingestellt wird. Die bekannte Vorrichtung weist Nachteile auf. Wie schon beschrie­ ben, erfolgt im ersten Reaktorraum (Säurebehälter) durch hydro­ lytische und säurebildende (fermentative) und Essigsäure und Wasserstoff bildende (acetogene) Bakterien letztendlich im wesent­ lichen ein Abbau der Biomasse zu Essigsäure, Wasserstoff und Koh­ lendioxid. Essigsäure ist das Hauptausgangsprodukt für die methano­ genen Bakterien, aus dem etwa 70% des Methangases erzeugt werden. Essigsäure, die nicht in Lösung gegangen ist, sammelt sich aufgrund ihrer relativ höheren Dichte vor­ wiegend in Bodennähe an, was bedeutet, daß durch das bekannte Überlaufsystem Essigsäure nur zum Teil in den zweiten Reaktorraum überführt wird, leichtere und schwer abzubauende Stoffwechselpro­ dukte dagegen in relativ großen Mengen. Dies bedeutet größere Verweilzeiten und eine geringere Methanausbeute und somit einen verringerten Abbaugrad der organischen Substanzen. Durch die gas­ mäßige Verbindung der Gasräume der beiden Reaktorräume stellen sich bezüglich sämtlicher entstehenden Gase, insbesondere be­ züglich Methan, Kohlendioxid, Wasserstoff und Schwefelwasser­ stoff, gleiche Gaspartialdrücke des im Substrat in Lösung ge­ gangenen Gases ein, d. h., daß die endergonen bzw. exergonen Biosyntheseschritte in beiden Fermentationsräumen völlig gleich verlaufen, und daher eine Trennung der hydrolysierenden-versäuern­ den Phase von der acetogenen-methanogenen Phase nicht zustande kommt. Es handelt sich daher hier um eine Hintereinanderschal­ tung von zwei einstufigarbeitenden Methanreaktoren, da sich im Säurereaktor ein pH-Wert von 5 nicht einstellen kann. Das Vor­ handensein von Schwefelwasserstoff ist darüber hinaus wegen der toxischen Wirkung auf die methanogenen Bakterien nachteilig.DE-GM 81 29 366.6 shows a device for processing a biomass to biogas with an acid container as the first Reactor room and a digester as a second reactor room. The gas spaces of both heatable containers are open bond with each other, with no direct connection of the Substrate in the acid container with the substrate in the digester consists. The biomass is placed in the central acid container and from there it gets into the Digestion tank in which a circulation of the biomass to be gasified takes place and a temperature of 37 ° C to 56 ° C is set. The known device has disadvantages. As already described ben, takes place in the first reactor room (acid container) by hydro lytic and acidifying (fermentative) and acetic acid and Ultimately, hydrogen-forming (acetogenic) bacteria essentially breakdown of the biomass to acetic acid, hydrogen and carbon oil dioxide. Acetic acid is the main raw material for methano bacteria, from which around 70% of the methane gas is generated. Acetic acid that has not gone into solution collects due to its relatively higher density weighing near the ground, which means that through the known Acetic acid overflow system only partially in the second reactor room is transferred, lighter and difficult to break down metabolism pro products, however, in relatively large quantities. This means bigger ones Residence times and a lower methane yield and thus one reduced degree of degradation of organic substances. Through the gas Establish a moderate connection between the gas spaces of the two reactor rooms with regard to all gases that arise, in particular be plus methane, carbon dioxide, hydrogen and sulfur water substance, same gas partial pressures of the ge in solution in the substrate received gas, d. that is, the endergons or exergons Biosynthesis steps in both fermentation rooms are completely the same run, and therefore a separation of the hydrolyzing-acidifying the phase of the acetogenic-methanogenic phase does not occur is coming. It is therefore a scarf in a row tion of two single-stage methane reactors, since in the Acid reactor cannot set a pH of 5. The before The presence of hydrogen sulfide is also due to the adverse effect on the methanogenic bacteria.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Biogasreaktor der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein höherer Abbaugrad bei kurzen Verweilzeiten erzielt wird sowie ein größerer Anteil an hochwertigem Methan synthetisiert wird.The object of the present invention is now to a biogas reactor of the type mentioned at the beginning  improve that a higher degree of degradation with short dwell times is achieved as well as a larger proportion of high-quality methane is synthesized.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 ge­ löst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is ge through the training according to the characterizing part of claim 1 solves. Advantageous and expedient developments are in the Subclaims specified.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung findet eine kontinuierli­ che Reduzierung des Wasserstoff-Partialdruckes über den Ringspalt bzw. der abgesetzten Produkte im ersten Reaktorraum statt, wobei sich in Verbindung mit der vorgesehenen mechani­ schen Umwälzung nach dem Kreisprinzip in der Hydrolyse- und Versäuerungsstufe ein gleichmäßiger und für das Wachstum der Bakterien optimaler Wasserstoff-Partialdruck - was einem pH- Wert von 5-6 entspricht - aufbaut. Durch die Erfindung wird ein erhöhter Anteil an Essigsäure im ersten Reaktorraum synthetisiert und im zweiten Reaktorraum produziert und damit die weniger erwünschte Produktion von Propion- und Valeriansäure weitgehend verhindert. Die vollkommene Trennung des Gasraumes des ersten Reaktorraumes, in dem sich ein Gas je nach Substratart mit einer Zusammensetzung von ca. 97% CO2 und 3% H2S bildet, von dem Gasraum des zweiten Reaktorraumes, in dem sich ein Gas mit einer Zusammensetzung von ca. 80% CH4 und 20% CO2 entwickelt, gewährleistet die Einstellung individueller bzw. optimaler Gaspartialdrücke im Substrat. Durch den im ersten Reaktorraum hohen Anteil an CO2 erfolgt eine pH-Wert-Erniedrigung im Substrat. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Zweistufenverfahren werden die hydrolysierenden- säurebildenden Bakterien von den acetogenen-methanogenen Bakterien getrennt und für die Mikroorganismen optimale Lebensbedingungen geschaffen, d. h., daß die entsprechenden Bakterien ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten können und daher die Verweilzeiten der Substrate in dem kombinierten Reaktor verringert werden. Darüber hinaus wird unter diesen biotechnologischen Gegebenheiten eine geringere Menge an Koh­ lenstoff in die Zellsubstanz der Bakterienpopulation syntheti­ siert. Es wird somit ein höherer Abbaugrad der organischen Sub­ stanzen und eine höhere Ausbeute an Methan erreicht, wobei ein Methananteil im Biogas von über 80% erreichbar ist. Das produzierte Biogas ist fast völlig frei von dem im ersten Reaktorraum erzeugten unerwünschten Anteil an Schwefelwasserstoff.Due to the inventive design, a continuous reduction of the hydrogen partial pressure via the annular gap or the settled products takes place in the first reactor space, in connection with the intended mechanical circulation according to the circular principle in the hydrolysis and acidification stage a more uniform and for that Bacterial growth optimal hydrogen partial pressure - which corresponds to a pH value of 5-6 - builds up. The invention synthesizes an increased proportion of acetic acid in the first reactor space and produces it in the second reactor space, thus largely preventing the less desirable production of propionic and valeric acid. The complete separation of the gas space of the first reactor space, in which a gas with a composition of approx. 97% CO 2 and 3% H 2 S is formed, depending on the type of substrate, from the gas space of the second reactor space, in which a gas with a composition Developed from approx. 80% CH 4 and 20% CO 2 , guarantees the setting of individual or optimal gas partial pressures in the substrate. The high proportion of CO 2 in the first reactor space results in a lowering of the pH in the substrate. In the two-stage process designed according to the invention, the hydrolyzing acid-forming bacteria are separated from the acetogenic-methanogenic bacteria and optimal living conditions are created for the microorganisms, ie that the corresponding bacteria can develop their full potential and therefore the residence times of the substrates in the combined reactor are reduced. In addition, under these biotechnological conditions, a smaller amount of carbon is synthesized into the cell substance of the bacterial population. There is thus a higher degree of degradation of the organic substances and a higher yield of methane, with a methane content in the biogas of over 80% being achievable. The biogas produced is almost completely free of the undesirable proportion of hydrogen sulfide generated in the first reactor room.

Bei der Beschickung des ersten Reaktorraumes strömen die produ­ zierten Stoffwechselprodukte der ersten Fermentationsstufe durch den Ringspalt, werden mit Belebtschlamm der zweiten Fermentationsstufe des zweiten Reaktorraumes im Mischinjektor substratschonend, d. h. ohne Einwirkung von Scherkräften, durchmischt und über die von der zylindrischen Wand umschlos­ sene zylindrische Kammer in den zweiten Reaktorraum im Kreise mit Rückvermischung gefördert, wodurch eine ausgezeichnete Ver­ teilung der Stoffwechselprodukte für einen hochgradigen und schnellen Abbau erreicht wird.When charging the first reactor space, the produ adorned metabolic products of the first fermentation stage through the annular gap, be the second with activated sludge Fermentation stage of the second reactor room in the mixing injector gentle on the substrate, d. H. without the action of shear forces, mixed and enclosed by the cylindrical wall its cylindrical chamber in the second reactor chamber in a circle promoted with backmixing, creating an excellent ver division of metabolic products for a high-grade and rapid degradation is achieved.

Die doppelwandig ausgeführte Zylinderwand hat zusätzlich die Funktion einer Wärmedämmung, insbesondere durch das über den Zwischenraum zugeführte Biogas. Durch die Wärme­ dämmung wird erreicht, daß in den Reaktorräumen insbesondere mit unterschiedlichen Substrattemperaturen gefahren werden kann. Dies ist von Bedeutung, da für die Hydrolysierung und Versäuerung der organischen Substanzen eine Temperatur von 30 bis 32°C optimal ist und in der acetogenen methanogenen Phase eine Temperatur von 35 bis 37°C optimal ist.The double-walled cylinder wall has additionally the function of thermal insulation, in particular through the biogas supplied through the gap. Because of the warmth Insulation is achieved in particular in the reactor rooms be operated with different substrate temperatures can. This is important as for hydrolyzing and Acidification of the organic substances a temperature of 30  up to 32 ° C is optimal and in the acetogenic methanogenic phase a temperature of 35 to 37 ° C is optimal.

Durch den hochgezogenen Kegelboden des ersten Reaktorraumes ge­ mäß Anspruch 2 können sich keine Sedimentationsschichten bil­ den. Die in den ersten Reaktorraum geförderten und nicht abbau­ baren Stoffe rutschen auf dem Kegel in den zweiten Reaktorraum und können von dort abgeschlammt bzw. ausgetragen werden.Through the raised cone bottom of the first reactor space ge According to claim 2, no sedimentation layers can form the. The promoted in the first reactor room and not mining Bare substances slide on the cone into the second reactor room and can be desludged or discharged from there.

Die Strahlpumpe gemäß Anspruch 3 mit seitlich offener Düsenmischkammer saugt Substrat von unten aus dem ersten Fer­ mentationsraum an, wobei das Verhältnis von Belebtschlamm zum eingespeisten frischen Substrat vorzugsweise mindestens 3 : 1 beträgt. Die Substratumwälzung erfolgt im Kreis mit Rück­ mischung. Gleichzeitig wird durch den Flüssigkeitsstrahl der Strahlpumpe eine eventuell gebildete Schwimmdecke aufgebrochen und aufgelöst. Darüber hinaus werden während der hydraulischen Umwälzung die im seitlichen Kegelboden sedimentierten Stoff­ wechselprodukte nicht gestört bzw. aufgewirbelt.The jet pump according to claim 3 with the side open Nozzle mixing chamber sucks substrate from below from the first Fer mentation room, whereby the ratio of activated sludge to fed fresh substrate preferably at least Is 3: 1. The substrate circulation takes place in a circle with back mixture. At the same time the Jet pump broken up a possibly formed floating blanket and dissolved. In addition, during the hydraulic Circulation of the sedimented material in the lateral cone bottom Exchange products not disturbed or whirled up.

Bei Biogas-Reaktoren mit einem Inhalt unter 300 m3 befindet sich der erste Reaktorraum in der Mitte des zweiten Reaktorrau­ mes. Bei Biogas-Reaktoren mit einem Inhalt größer als 300 m3 werden normalerweise mehrere einzelne Reaktorräume für den er­ sten Fermentationsprozeß eingesetzt, wie dies im Anspruch 3 angegeben ist.In the case of biogas reactors with a content of less than 300 m 3 , the first reactor space is in the middle of the second reactor space. In biogas reactors with a content greater than 300 m 3 , several individual reactor rooms are normally used for the most fermentation process, as stated in claim 3.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is based on the Drawing will be explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Biogas-Reaktor, Fig. 1 shows a section through an inventive design biogas reactor,

Fig. 2 schematisch einen Horizontalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Biogas- Reaktor mit mehreren Reaktorräumen für den ersten Fermanentationsprozeß, Fig. 2 shows diagrammatically a horizontal section through an inventive biogas reactor having a plurality of reactor chambers for the first Fermanentationsprozeß,

Fig. 3 schematisch die Ausbildung der bei den Biogas-Reaktoren nach Fig. 1 und 2 vorgesehenen Wärmetauschern und Fig. 3 shows schematically the formation of the heat exchangers provided in the biogas reactors according to FIGS. 1 and 2

Fig. 4 eine bevorzugte Ausbildung eines beim erfindungsgemäßen Biogasreaktor vorgesehenen Mischinjektors. Fig. 4 shows a preferred embodiment of a mixing injector provided in the biogas reactor according to the invention.

Die Zeichnung zeigt einen kombinierten Biogas-Reaktor mit einem ersten Reaktorraum 1 und einem zweiten Reaktorraum 2. Im ersten Reaktorraum, der innerhalb des zweiten Reaktorraumes angeordnet ist, findet ein erster Fermentationsprozeß (Hydrolyse- und Säure­ bildung) und im zweiten Reaktorraum ein zweiter Fermentations­ prozeß (Methanbildung) statt.The drawing shows a combined biogas reactor with a first reactor room 1 and a second reactor room 2 . In the first reactor space, which is arranged within the second reactor space, a first fermentation process (hydrolysis and acid formation) and in the second reactor space, a second fermentation process (methane formation) takes place.

Der erste Reaktorraum 1 weist einen hochgezogenen Boden mit kegelförmiger Bodenfläche 19 auf und wird gebildet von einem doppelwandigen Zylinder 8, zwischen dessen Wänden ein ring­ zylindrischer Zwischenraum 40 gebildet ist. Der Zylinder 8 endet oberhalb des kegelförmigen Bodens 19, so daß zwischen Zylinder 8 und Boden 19 ein Ringspalt 11 gebildet wird, über den der erste Reaktorraum 1 mit dem zweiten Reaktorraum 2 in offener Verbindung steht. Das untere Teil des doppelwandigen Zylinders 8 ist als Mischinjektor 10 ausgebildet.The first reactor chamber 1 has a raised base with a conical base surface 19 and is formed by a double-walled cylinder 8 , between the walls of which an annular cylindrical intermediate space 40 is formed. The cylinder 8 ends above the conical bottom 19 , so that an annular gap 11 is formed between the cylinder 8 and the bottom 19 , through which the first reactor chamber 1 is in open connection with the second reactor chamber 2 . The lower part of the double-walled cylinder 8 is designed as a mixing injector 10 .

Die Zylinderwand 8 wird von einem weiteren Zylinder 9 beabstandet umgeben, so daß eine zylindrische Ringkammer 44 gebildet wird, die als Überlaufkammer ausgebildet ist und beabstandet zum Boden des zweiten Reaktorraumes 2 endet, so daß ein weiterer Ringspalt 46 gebildet wird, der wie auch der Ringspalt 11 in eine Injektions­ mischkammer 45 führt, die begrenzt wird vom Kegelboden 19, der zylindrischen Wand 9 sowie vom Mischinjektor 10. Über den Zwischen­ raum 40 kann Biogas unter Druck mittels eines Gasverdichters 5 dem Mischinjektor zugeführt werden. Der Saugstutzen des Gasver­ dichters 5 ist an einen Biogasraum 42 des Reaktorraumes 2 ange­ schlossen und der Druckstutzen des Gasverdichters ist mit dem Zwischenraum 40 des Doppelwandzylinders 8 verbunden.The cylinder wall 8 is surrounded by a further cylinder 9 at a distance, so that a cylindrical annular chamber 44 is formed which is designed as an overflow chamber and ends at a distance from the bottom of the second reactor space 2 , so that a further annular gap 46 is formed which, like the annular gap 11 leads into an injection mixing chamber 45 , which is delimited by the conical base 19 , the cylindrical wall 9 and the mixing injector 10 . Via the intermediate space 40 , biogas can be fed to the mixing injector under pressure by means of a gas compressor 5 . The suction port of the Gasver poet 5 is connected to a biogas chamber 42 of the reactor chamber 2 and the pressure port of the gas compressor is connected to the space 40 of the double wall cylinder 8 .

Das untere Ende des Zylinders 9 ist als Wärmetauscher 12 ausge­ bildet. Mit Hilfe des Mischinjektors 10 wird eine hydraulische Kreisumwälzung des Substrates im Reaktorraum 2 hervorgerufen, wie dies durch die Linie 48 angedeutet ist. Eine weitere thermische Zirkulation des Substrates wird durch den Wärmetauscher 12 hervor­ gerufen. Diese thermische Zirkulation überlagert die hydraulische Umwälzung. The lower end of the cylinder 9 is formed as a heat exchanger 12 . With the help of the mixing injector 10 , a hydraulic circulation circulation of the substrate in the reactor space 2 is brought about, as is indicated by the line 48 . A further thermal circulation of the substrate is brought about by the heat exchanger 12 . This thermal circulation overlaps the hydraulic circulation.

Im Reaktorraum 1 ist oberhalb des Kegelbodens 19 zentral eine Strahlpumpe 7 mit seitlich offener Düsenmischkammer angeordnet, die das Substrat im Reaktorraum 1 von unten ansaugt und nach oben pumpt. Die Strahlpumpe 7 ist umgeben von der Wendel eines rohrförmigen Wärmetauschers 6, der damit als Leitrohr wirkt, wie auch die ringförmige Zwischenkammer 44, wodurch eine hydrau­ lische Kreisumwälzung des Substrates im Reaktorraum 1 bewirkt wird, wie dies durch die Linien 50 angedeutet ist. Diese hydrau­ lische Umwälzung wird überlagert von einer thermischen Zirkula­ tion, die hervorgerufen wird durch den Wärmetauscher 6.In the reactor chamber 1 , a jet pump 7 with a laterally open nozzle mixing chamber is arranged centrally above the cone bottom 19 , which sucks the substrate in the reactor chamber 1 from below and pumps it upwards. The jet pump 7 is surrounded by the coil of a tubular heat exchanger 6 , which thus acts as a guide tube, as well as the annular intermediate chamber 44 , whereby a hy metallic circular circulation of the substrate in the reactor chamber 1 is effected, as indicated by the lines 50 . This hydrau lic circulation is superimposed by a thermal circulation, which is caused by the heat exchanger 6th

Die Vorlauf- und Rücklaufanschlüsse der Wärmetauscher 12 und 6 sind mit den Bezugszeichen 15 und 20 bzw. 16 und 18 bezeichnet. Die gewendelten Wärmetauscherrohre 23 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff (beispielsweise Polypropylen) (Fig. 3). Als Stützkonstruktion dienen jeweils zwei einzelne U-förmige Rohre 24, die gleichzeitig Verteilerrohre für den Vorlauf und den Rücklauf bilden. Die Rohre werden mittels justierbarer Rohrbuchsen 26 durch die Reaktorwand geführt. Mit dem Bezugszeichen 25 ist ein Entlüftungsventil bezeichnet. Die im Fermentationsraum 2 biologisch abgebauten Substanzen sammeln sich in dem umlaufenden trichter­ förmigen Boden 29.The flow and return connections of the heat exchangers 12 and 6 are designated by the reference numerals 15 and 20 or 16 and 18 . The coiled heat exchanger tubes 23 are preferably made of plastic (for example polypropylene) ( FIG. 3). Two individual U-shaped tubes 24 each serve as the support structure, which simultaneously form distributor tubes for the flow and the return. The tubes are guided through the reactor wall by means of adjustable tube bushings 26 . A vent valve is designated by the reference numeral 25 . The substances biodegraded in the fermentation room 2 collect in the surrounding funnel-shaped bottom 29 .

Im Reaktorraum 2 sind noch zwei Austragsstutzen 13 und 14 ange­ ordnet, die wahlweise über ein Drei-Wegeventil 21 mit einem Doppel- U-Rohr 22 verbindbar sind zum Austragen biologisch abgebauter Sub­ strate. Austragsstutzen 13 befindet sich in Bodennähe und der Aus­ tragstutzen 14 etwa in halber Höhe des Reaktorraumes 2. Der erste U-Rohr-Schenkel 28 ist über eine Leitung 30 mit dem Biogasraum 42 verbunden.In the reactor chamber 2 , two discharge nozzles 13 and 14 are arranged, which can optionally be connected via a three-way valve 21 to a double U-tube 22 for discharging biodegradable sub strates. Discharge nozzle 13 is located near the bottom and the discharge nozzle 14 is approximately halfway up the reactor space 2 . The first U-tube leg 28 is connected to the biogas chamber 42 via a line 30 .

Das im Reaktorraum 2 entstehende Biogas CH4 + CO2 ist über ein Absperrorgan 3 und das im Reaktorraum 1 entstehende saure Biogas CO2 + H2S ist über ein differenzdruckgeregeltes Überströmventil 4 ableitbar. The resulting biogas in the reactor chamber 2 CH 4 + CO 2 is connected via a shut-off element 3 and the resulting acidic biogas in the reactor space 1 CO 2 + H 2 S can be derived via a differential pressure-controlled overflow valve. 4

Bei Reaktoren mit einem Inhalt von weniger als 300 m3 wird ein einziger Reaktorraum für den ersten Fermentationsprozeß verwendet, der zentral im Reaktorraum 2 für den zweiten Fermen­ tationsprozeß angeordnet ist, vgl. Fig. 1. Bei Reaktoren mit einem Inhalt von mehr als 300 m3 werden mehrere, beispielsweise drei einzelne Reaktorräume 32, 34, 36 für den ersten Fermenta­ tionsprozeß verwendet, die gleichmäßig verteilt im Reaktorraum 2 für den zweiten Fermentationsprozeß angeordnet sind, vgl. Fig. 2, wobei der Wirkungsbereich der einzelnen Reaktorräume so einge­ stellt wird, daß er bei 3 Reaktorräumen einen Aktionsradius auf­ weist, der etwa 25% des Gesamtdurchmessers des Reaktors 2 aus­ macht.In reactors with a content of less than 300 m 3 , a single reactor space is used for the first fermentation process, which is arranged centrally in the reactor space 2 for the second fermentation process, cf. Fig. 1. In reactors with a content of more than 300 m 3 several, for example three individual reactor rooms 32, 34, 36 are used for the first fermentation process, which are evenly distributed in the reactor room 2 for the second fermentation process, cf. Fig. 2, the area of action of the individual reactor rooms is set so that it has an operating radius in 3 reactor rooms, which makes up about 25% of the total diameter of the reactor 2 .

Der in der Zeichnung dargestellte Zweistufen-Reaktor ist in einem Raumverhältnis des ersten Reaktorraumes 1 für die Säurebildungs­ phase zum zweiten Reaktorraum 2 für die Methanbildungsphase von etwa 1 : 10 gebaut.The two-stage reactor shown in the drawing is built in a space ratio of the first reactor space 1 for the acid formation phase to the second reactor space 2 for the methane formation phase of about 1:10.

Der in der Zeichnung dargestellte Biogas-Reaktor arbeitet wie folgt. Der erste Reaktorraum 1 wird mit dem zu behandelnden Substrat über einen Absperrschieber 17 beschickt. Mit Hilfe der Strahlpumpe 7 wird das Substrat hydraulisch umgewälzt, wobei ein Verhältnis von Belebtschlamm zum eingespeisten frischen Sub­ strat von mindestens 3 : 1 eingestellt wird. Die Beschickung erfolgt dabei über eine externe Pumpe, die nicht dargestellt ist. Diese Pumpe ist mit dem Absperrschieber 17 sowie der Strahl­ pumpe 7 verbunden. Während der Beschickung, die quasi-kontinu­ ierlich erfolgt, wird mittels der Strahlpumpe 7, die an der Düsen­ mischkammer mit seitlichen Schlitzen versehen ist, Belebtschlamm angesaugt und mit dem eingespeisten Substrat gemischt. Dabei strömt während des Beschickungsvorganges Belebtschlamm von unten in den Wärmetauscher ständig nach. Nach der Beschickung des Reaktorraumes 1 wird durch den eingetretenen Temperaturabfall der Wärmetauscher 6 in Betrieb genommen, um die vorgesehene opti­ male Temperatur von ca. 30°C einzustellen und konstant zu halten. Durch die Einschaltung des Wärmetauschers findet, wie bereits erwähnt, eine weitere Umwälzung in Form einer thermischen Zirkulation des Substrates statt.The biogas reactor shown in the drawing works as follows. The first reactor chamber 1 is fed with the substrate to be treated via a gate valve 17 . With the help of the jet pump 7 , the substrate is hydraulically circulated, a ratio of activated sludge to the fresh feed substrate being set to at least 3: 1. The loading takes place via an external pump, which is not shown. This pump is connected to the gate valve 17 and the jet pump 7 . During the feed, which takes place quasi-continuously, activated sludge is sucked in by means of the jet pump 7 , which is provided with lateral slots on the nozzle mixing chamber, and mixed with the fed substrate. In the process, activated sludge continuously flows into the heat exchanger from below during the charging process. After loading the reactor chamber 1 , the heat exchanger 6 is started up by the temperature drop that has occurred in order to set the intended optimum temperature of approximately 30 ° C. and to keep it constant. By switching on the heat exchanger, as already mentioned, a further circulation takes place in the form of a thermal circulation of the substrate.

Während der Beschickung des Reaktorraumes 1 werden die im Kegelbodenbereich 19 angesammelten Stoffwechselprodukte über den Ringspalt 11 in die Injektionsmischkammer 45 gefördert und mit Belebtschlamm aus dem Reaktorraum 2 gemischt und mit Hilfe des Mischinjektors über die Zwischenringkammer 44 in den Reaktorraum 2 gefördert und durch gleichzeitige Kreisumwälzung entsprechend verteilt. Gleichzeitig erfolgt durch den Temperatur­ abfall im Reaktorraum 2, der mit einer optimalen Temperatur von ca. 35°C betrieben wird, die Einschaltung des Wärmetauschers 12. Auch im Reaktorraum 2 findet nach Abschaltung des Gasverdichters 5 bzw. des Mischinjektors 10 eine thermische Umwälzung über den Zwischenraum 44 durch die Wirkung des Wärmetauschers 12 statt. Eine Anordnung aus Gasverdichter 5, ringförmigen Zwischenraum 40 als Leitrohr, Mischinjektor 10 und ringförmige Zwischenkammer 44 als weiteres Leitrohr wird auch als Mammutpumpe bezeichnet.During the loading of the reactor chamber 1 , the metabolic products accumulated in the cone-bottom region 19 are conveyed via the annular gap 11 into the injection mixing chamber 45 and mixed with activated sludge from the reactor chamber 2 and conveyed into the reactor chamber 2 via the intermediate ring chamber 44 and distributed accordingly by simultaneous circulation . , The activation of the heat exchanger 12 is performed simultaneously by the temperature drop in the reactor compartment 2, which is operated with an optimum temperature of about 35 ° C. After the gas compressor 5 or the mixing injector 10 has been switched off, the reactor space 2 is also thermally circulated through the space 44 by the action of the heat exchanger 12 . An arrangement of gas compressor 5 , annular space 40 as a guide tube, mixing injector 10 and annular intermediate chamber 44 as a further guide tube is also referred to as a mammoth pump.

Durch die hydraulische und thermische Umwälzung des Substrates im Reaktorraum 2 wird über den Ringspalt 11 eine Reduktion des Wasserstoff-Partialdruckes im Sedimentationsbereich des Reaktor­ raumes 1 vorgenommen. Das im Reaktorraum 2 erzeugte Biogas (CH4 + CO2) wird über das Absperrorgan 3 entnommen und den Ver­ brauchern zugeführt. Das im Reaktorraum 1 erzeugte saure Biogas (CO2 + H2S) kann über das Regelventil 4 abgelassen werden.Due to the hydraulic and thermal circulation of the substrate in the reactor chamber 2 , a reduction of the hydrogen partial pressure in the sedimentation area of the reactor chamber 1 is carried out via the annular gap 11 . The biogas generated in the reactor room 2 (CH 4 + CO 2 ) is removed via the shut-off device 3 and supplied to the United States. The acidic biogas (CO 2 + H 2 S) generated in the reactor chamber 1 can be discharged via the control valve 4 .

Nach entsprechenden biologischen Abbau der organischen Substanzen sammeln sich diese im trichterförmigen Boden 29 bzw. wird der Faul­ schlamm aus dem Reaktorraum 2 über den Austragsstutzen 13 oder 14 gemäß der in den Reaktorraum 1 eingespeisten frischen Substrat­ menge ausgetragen. Der ausgetragene Faulschlamm fließt durch das Doppel-U-Rohr 22, das gleichzeitig als Siphon für eine Druckgas­ speicherung dient, durch den Anschluß an den Biogasraum 42 mit Hilfe der Verbindungsleitung 30. After appropriate biodegradation of the organic substances, they collect in the funnel-shaped bottom 29 or the digested sludge is discharged from the reactor chamber 2 via the discharge nozzle 13 or 14 according to the fresh substrate quantity fed into the reactor chamber 1 . The discharged digested sludge flows through the double U-tube 22 , which also serves as a siphon for storing compressed gas, through the connection to the biogas chamber 42 with the aid of the connecting line 30 .

Zur Erzielung eines günstigen Reaktorwirkungsgrades bei möglichst geringem Materialverbrauch wird ein Verhältnis zwischen Höhe und Durchmesser des Reaktors von etwa 2 : 1 gewählt.To achieve a favorable reactor efficiency at A ratio becomes the lowest possible material consumption between the height and diameter of the reactor of about 2: 1 chosen.

Weiter kann der Ringspalt 11 mit Hilfe der Vorrichtung 27 nachträglich in der Höhe eingestellt werden.Furthermore, the height of the annular gap 11 can be adjusted subsequently using the device 27 .

Um bei verschiedenen Reaktorbelastungen - unter Berücksichtigung der im Fermentationsraum 2 mit Druck gespeicherten Gasmenge - ein konstantes Faulraumvolumen zu erzielen, wird durch eine Differenzdruckregelung, welche zwischen Fermentationsraum 1 und Fermentationsraum 2 erfolgt, das im Fermentationsraum 1 produzierte überschüssige Biogas (CO2 + H2S) durch das Über­ strömventil 4 abgelassen.To at various reactor pressures - taking into account the data stored in the fermentation chamber 2 with compressed gas quantity - to achieve a constant digester volume is controlled by a differential pressure control, which is performed between the fermentation chamber 1 and fermentation space 2, produced in the fermentation chamber 1 excess biogas (CO 2 + H 2 S ) drained through the overflow valve 4 .

Für Sonderfälle kann die Ablaßleitung des Überströmventiles 4 mit der Entnameleitung 3 zusammengeschaltet werden. In diesem Fall muß je nach Substratart das Gas über eine Gaswaschvor­ richtung bzw. Entschwefelungsanlage gereinigt werden.For special cases, the drain line of the overflow valve 4 can be connected to the removal line 3 . In this case, depending on the type of substrate, the gas must be cleaned via a Gaswaschvor device or desulfurization system.

Wie schon oben erwähnt, ist der untere Teil des doppelwandigen Zylinders 8 als Mischinjektor 10 ausgebildet. Über diesen Misch­ injektor wird Biogas unter Druck in den Reaktorraum 2 einge­ blasen, und zwar über in den Reaktorraum führende Löcher 60. Der Mischinjektor wird gebildet durch den unteren Teil der inneren Wandung des Zylinders 8, einen unter einem Winkel zu dieser inneren Wandung nach oben in den Reaktorraum 2 zeigen­ den umlaufenden Boden 62 und durch ein von der äußeren Wand des Zylinders 8 unter einem Winkel nach außen in den Reaktor­ raum zeigendes umlaufendes Teil 64, das mit dem Boden 62 verbun­ den ist. Die Löcher 60 sind in diesem Teil 64 nahe der Verbin­ dungsstelle mit dem Boden 62 ausgebildet. Der Winkel zwischen dem Boden 62 und der Innenwand des Zylinders 8 beträgt etwa 46° und der Winkel zwischen der Außenwandverlängerung des Zylinders 8 und dem Teil 64 etwa 18°. Durch diese Ausbildung wird ein im Quer­ schnitt etwa dreieckförmiger ringförmiger Ringraum im unteren Teil des doppelwandigen Zylinders 8 als Mischinjektor gebildet. Die Löcher 60 sind umfangsmäßig verteilt angeordnet. Es können meh­ rere Lochreihen mit zueinander versetzt angeordneten Löchern vorgesehen werden. In der Zeichnung (Fig. 4) sind zwei Lochreihen schematisch angedeutet. Die Löcher weisen vorzugs­ weise einen Durchmesser von etwa 4 mm auf. Vom unteren spitz­ winklig zulaufenden Ende 66 des Mischinjektors sind mehrere Entwässerungsrohre 68 nach oben geführt, die im Boden 62 mün­ den und etwa in Höhe der Löcher 60 enden, vorzugsweise mit geringem Abstand zu den Löchern.As already mentioned above, the lower part of the double-walled cylinder 8 is designed as a mixing injector 10 . Via this mixing injector, biogas is blown into the reactor space 2 under pressure, specifically through holes 60 leading into the reactor space. The mixing injector is formed by the lower part of the inner wall of the cylinder 8 , one at an angle to this inner wall upwards into the reactor chamber 2 , the circumferential bottom 62 and by an from the outer wall of the cylinder 8 at an angle to the outside in the reactor space revolving part 64 which is connected to the bottom 62 of the. The holes 60 are formed in this part 64 near the connec tion point with the bottom 62 . The angle between the bottom 62 and the inner wall of the cylinder 8 is approximately 46 ° and the angle between the outer wall extension of the cylinder 8 and the part 64 is approximately 18 °. This configuration forms a cross-section approximately triangular ring-shaped annular space in the lower part of the double-walled cylinder 8 as a mixing injector. The holes 60 are distributed around the circumference. Several rows of holes with mutually offset holes can be provided. In the drawing ( Fig. 4) two rows of holes are indicated schematically. The holes preferably have a diameter of about 4 mm. From the lower acute-angled end 66 of the mixing injector, several drainage pipes 68 are guided upwards, which end in the bottom 62 and end approximately at the height of the holes 60 , preferably at a short distance from the holes.

Claims (22)

1. Biogasreaktor zur anaeroben Behandlung von organischen Substraten zur Erzeugung von Biogas mit einem ersten Reaktorraum für die Überfüh­ rung eines organischen Substrats in Stoffwechselprodukte, in erster Linie in Essig-, Butter- oder Capronsäure sowie Wasser­ stoff und Kohlendioxid, ferner mit einem zweiten, den ersten Reaktorraum umgebenden Reaktorraum zur Umwandlung der im ersten Reaktorraum entstandenen Stoffwechselprodukte in Biogas (Methan und Kohlendioxid), wobei im ersten und/oder zweiten Reaktorraum Einrichtungen zur Umwälzung der in den Reaktorräumen befindli­ chen Substanzen und Heizeinrichtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reaktorraum (1) und der zweite Reaktorraum (2) über einen Ringspalt (11) im Bodenbereich der Reaktorräume miteinander in Verbindung stehen, daß
die oberen, die Gasräume bildenden Teile der beiden Reaktorräume von­ einander getrennt sind, daß
der erste zentrale Reaktorraum (1) mit einer doppelwandigen be­ abstandet zum Boden des Reaktorraumes endenden Zylinderwand (8) ausgebildet ist, deren unteres Ende als Mischinjektor (10) aus­ gebildet ist und über deren Zwischenraum (40) ein Teil des er­ zeugten Biogases unter Druck von oben dem Mischinjektor zuführ­ bar ist für die Durchmischung der im Reaktorraum (1) erzeugten Stoffwechselprodukte mit Belebtschlamm des zweiten Reaktorrau­ mes (2) und zur Förderung der Mischung in den zweiten Reaktor­ raum, und daß
die Förderung der Mischung in den zweiten Reaktorraum über eine als Überlaufkammer ausgebildete ringförmige zylindrische Kammer (44) erfolgt, die von der Zylinderwand (8) und einer diese be­ abstandet umgebenden, im zweiten Reaktorraum (2) angeordneten zylindrischen Wand (9) gebildet wird, die unterhalb des Mischinjektors (10) mit Abstand zum Boden des Reaktorraumes (2) und oberhalb desselben endet.
1. Biogas reactor for the anaerobic treatment of organic substrates for the production of biogas with a first reactor space for the conversion of an organic substrate into metabolic products, primarily in acetic, butter or caproic acid and hydrogen and carbon dioxide, further with a second, the first reactor space surrounding the reactor space for converting the metabolic products formed in the first reactor space into biogas (methane and carbon dioxide), wherein in the first and / or second reactor space facilities for circulating the substances and heating devices located in the reactor spaces are arranged, characterized in that the first reactor space ( 1 ) and the second reactor space ( 2 ) are connected to one another via an annular gap ( 11 ) in the bottom region of the reactor spaces that
the upper parts of the two reactor spaces forming the gas spaces are separated from one another in that
the first central reactor chamber ( 1 ) with a double-walled be spaced to the bottom of the reactor chamber ending cylinder wall ( 8 ) is formed, the lower end of which is formed as a mixing injector ( 10 ) and, via the intermediate space ( 40 ), part of the biogas it produces under pressure from above the mixing injector bar for mixing the metabolic products generated in the reactor chamber ( 1 ) with activated sludge of the second reactor chamber ( 2 ) and to promote the mixture in the second reactor chamber, and that
the mixture is conveyed into the second reactor chamber via an annular cylindrical chamber ( 44 ) designed as an overflow chamber, which is formed by the cylinder wall ( 8 ) and a cylindrical wall ( 9 ) which is spaced apart and is arranged in the second reactor chamber ( 2 ), which ends below the mixing injector ( 10 ) at a distance from the bottom of the reactor space ( 2 ) and above it.
2. Biogasreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Reaktorraum (1) einen hochgezogenen Boden mit kegelförmiger Bodenfläche (19) aufweist, daß der Ringspalt (11) zwischen dem unteren Ende der Zylinderwand (8) und dem kegelförmigen Boden (19) gebildet ist, wobei die im er­ sten Reaktorraum (1) erzeugten Produkte über den Ringspalt (11) in eine unterhalb des Ringspaltes ausgebildete Injektionsmisch­ kammer (45) gelangen, die begrenzt wird vom kegelförmigen Boden (19), dem unteren Teil der zylindrischen Wand (9) und dem Mischinjektor (10). 2. Biogas reactor according to claim 1, characterized in that the first reactor chamber ( 1 ) has a raised bottom with a conical bottom surface ( 19 ), that the annular gap ( 11 ) between the lower end of the cylinder wall ( 8 ) and the conical bottom ( 19th ) is formed, the products produced in the most reactor chamber ( 1 ) passing through the annular gap ( 11 ) into an injection mixing chamber ( 45 ) formed below the annular gap, which is limited by the conical bottom ( 19 ), the lower part of the cylindrical wall ( 9 ) and the mixing injector ( 10 ). 3. Biogasreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur kreisförmigen Substratumwälzung im ersten Reaktorraum (1) eine Strahlpumpe (7) angeordnet ist, die eine seitlich offene Düsenmischkammer aufweist.3. Biogas reactor according to claim 1, characterized in that a jet pump ( 7 ) is arranged for circular substrate circulation in the first reactor chamber ( 1 ), which has a laterally open nozzle mixing chamber. 4. Biogasreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperatureinstellung ein senkrecht angeordneter, rohrför­ miger Wärmeaustauscher (6) im ersten Reaktorraum (1) angeordnet ist.4. Biogas reactor according to claim 1, characterized in that a vertically arranged, rohrför shaped heat exchanger ( 6 ) is arranged in the first reactor chamber ( 1 ) for temperature adjustment. 5. Biogasreaktor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strahlpumpe (7) innerhalb des Wärmeaustauschers (6) angeordnet ist.5. Biogas reactor according to claim 3 and 4, characterized in that the jet pump ( 7 ) is arranged within the heat exchanger ( 6 ). 6. Biogasreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der zylindrischen Wand (9) durch einen Wärme­ tauscher (12) gebildet wird.6. Biogas reactor according to claim 2, characterized in that the lower part of the cylindrical wall ( 9 ) is formed by a heat exchanger ( 12 ). 7. Biogasreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogas mit Hilfe des Gasverdichters (5) zugeführt wird, dessen Druckstutzen an den Zwischenraum (40) und dessen Saug­ stutzen an den Biogasraum (42) des Reaktorraumes (2) ange­ schlossen ist.7. Biogas reactor according to claim 1, characterized in that the biogas is supplied with the aid of the gas compressor ( 5 ), the pressure connection to the intermediate space ( 40 ) and the suction connection to the biogas chamber ( 42 ) of the reactor chamber ( 2 ) is connected. 8. Biogasreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (11) durch eine Vorrichtung (27), die mit dem Reaktorraum (1 und 2) verbunden ist, in der Höhe einstellbar ist.8. Biogas reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the annular gap ( 11 ) by a device ( 27 ) which is connected to the reactor space ( 1 and 2 ) is adjustable in height. 9. Biogasreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Mischinjektor (10) durch das untere Teil der zy­ lindrischen Innenwand des doppelwandigen Zylinders (8), durch einen unter einem spitzen Winkel vom Ende der zylindrischen In­ nenwand nach oben in den Reaktorraum (2) zeigenden umlaufenden Boden (62) und ein unter einem spitzen Winkel von der zylindri­ schen Außenwand des Zylinders (8) nach unten in den Reaktorraum (2) zeigendes umlaufendes Teil (64) gebildet wird, das mit dem Boden (62) verbunden ist und in dem umlaufend mehrere Löcher (60) ausgebildet sind.9. Biogas reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the mixing injector ( 10 ) through the lower part of the zy-cylindrical inner wall of the double-walled cylinder ( 8 ), by an at an acute angle from the end of the cylindrical In nenwand up in the Circulating bottom ( 62 ) facing the reactor space ( 2 ) and a peripheral part ( 64 ) pointing at an acute angle from the cylindrical outer wall of the cylinder ( 8 ) down into the reactor space ( 2 ) is formed, which with the bottom ( 62 ) is connected and in which a plurality of holes ( 60 ) are formed all around. 10. Biogasreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (60) kurz oberhalb der Verbindungsstelle des Teiles (64) mit dem Boden (62) angeordnet sind.10. Biogas reactor according to claim 9, characterized in that the holes ( 60 ) are arranged just above the junction of the part ( 64 ) with the bottom ( 62 ). 11. Biogasreaktor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere beabstandete Lochreihen mit versetzt zu­ einander angeordneten Löchern vorgesehen sind.11. Biogas reactor according to claim 9 or 10, characterized records that several spaced rows of holes with offset mutually arranged holes are provided. 12. Biogasreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im spitzwinklig zulaufenden Ende (66) des Mischinjektors (10) mehrere Entwässerungsrohre (68) angeordnet sind, die im Boden (62) nach oben geführt sind und in der Höhe der Löcher (60) en­ den.12. Biogas reactor according to claim 9, characterized in that in the acute-angled end ( 66 ) of the mixing injector ( 10 ) a plurality of drainage pipes ( 68 ) are arranged which are guided upwards in the bottom ( 62 ) and at the height of the holes ( 60 ) end up. 13. Biogasreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reaktorraum (1) aus mehreren ein­ zelnen zylindrischen Reaktorräumen besteht, die innerhalb des zweiten Reaktorraumes (2) angeordnet sind.13. Biogas reactor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first reactor space ( 1 ) consists of several individual cylindrical reactor spaces which are arranged within the second reactor space ( 2 ). 14. Biogasreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleiche, einzelne zylindrische Reaktorteilräume (32, 34, 36) vorgesehen sind.14. Biogas reactor according to claim 13, characterized in that three identical, individual cylindrical reactor subspaces ( 32, 34, 36 ) are provided. 15. Biogasreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen zylindrischen Reaktorteilräume so aufgeteilt sind, daß der Wirkungsbereich jedes Reaktorteilraumes einen Ra­ dius aufweist, der etwa 25% des Durchmessers des zweiten Reak­ torraumes (2) ausmacht. 15. Biogas reactor according to claim 14, characterized in that the individual cylindrical reactor subspaces are divided so that the area of action of each reactor subspace has a Ra dius, which makes up about 25% of the diameter of the second reactor space ( 2 ). 16. Biogasreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens des ersten Re­ aktorraumes (1) zum Volumen des zweiten Reaktorraumes (2) 1 : 2 bis 1 : 20, jedoch vorzugsweise 1 : 10 beträgt.16. Biogas reactor according to one of claims 1 to 15, characterized in that the ratio of the volume of the first rector space ( 1 ) to the volume of the second reactor space ( 2 ) is 1: 2 to 1:20, but preferably 1:10. 17. Biogasreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Höhe : Durchmesser des Bio­ gasreaktors etwa 2 : 1 beträgt.17. Biogas reactor according to one of claims 1 to 16, characterized characterized that the ratio height: diameter of the bio gas reactor is about 2: 1. 18. Biogasreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Boden des zweiten Reaktor­ raumes (2) nach unten trichterförmig verjüngt ausgebildet ist.18. Biogas reactor according to one of claims 1 to 17, characterized in that the annular bottom of the second reactor space ( 2 ) is formed funnel-shaped downwards. 19. Biogasreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reaktorraum (1) mit seiner Zylin­ derwand (8) und der zylindrischen Wand (9) als nach oben herausziehbarer Einsatz ausgebildet ist.19. Biogas reactor according to one of claims 1 to 18, characterized in that the first reactor chamber ( 1 ) with its cylinder wall ( 8 ) and the cylindrical wall ( 9 ) is designed as an insert which can be pulled out upwards. 20. Biogasreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem Boden (62) und der zylindrischen Innen­ wand des Zylinders (8) etwa 46° und der Winkel zwischen der Verlängerung der zylindrischen Außenwand des Zylinders (8) und dem Teil (64) etwa 18° beträgt.20. Biogas reactor according to claim 9, characterized in that the angle between the bottom ( 62 ) and the cylindrical inner wall of the cylinder ( 8 ) about 46 ° and the angle between the extension of the cylindrical outer wall of the cylinder ( 8 ) and the part ( 64 ) is approximately 18 °. 21. Biogasreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher U-förmige Vorlauf- und Rücklaufrohre (24) aufweist, die als Stützkonstruktion, Verteilerrohre und Entlüf­ tungsrohre dienen und zwischen denen eine Rohrwendel (23) ange­ ordnet ist.21. Biogas reactor according to claim 4, characterized in that the heat exchanger has U-shaped supply and return pipes ( 24 ), which serve as a support structure, distributor pipes and ventilation pipes and between which a coiled tubing ( 23 ) is arranged. 22. Biogasreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überströmventil (4) an den Gasraum des ersten Reaktorraumes (1) angeschlossen ist zur Einregelung ewa gleicher Gasdrucke in den getrennten Gasräumen.22. Biogas reactor according to claim 1, characterized in that an overflow valve ( 4 ) is connected to the gas space of the first reactor space ( 1 ) for regulating the same gas pressures in the separate gas spaces.
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