DE8129366U1 - Vorrichtung zur verarbeitung einer biomasse zu biogas - Google Patents

Description

Die Erfindung "bezieht sich, auf eine Torrichtung zur Verarbeitung einer Biomasse, wie Gülle, Kot oder Schlachtereiabfälle, durch anaeroben Abbau in einem alkalischen Medium zu Biogas.

Der Kreislauf des Kohlenstoffs in der ETatur ist im wesentlichen gekennzeichnet durch Fixierung des in der Luft enthaltenen Kohlenstoffdioxyds in Form von organischen Verbindungen, die in der Pflanze bei der Photοsynthese gebildet werden. Der größte Teil der erzeugten Biomasse zerfällt in der Rückreaktion en der Luft meist mit Hilfe serober Bakterien wieder in Kohlenstoffäioxyd und Wasser. Unter anaeroben Bedingungen und im neutralen bis schwach alkalischen pH-Bereich ist es jedoch möglich, den Abbau so zu steuern, daß das entstehende Gas überwiegend zu zwei Drittel aus Methan und zu einem Di-ittel aus COo besteht. Daneben werden noch geringe Mengen von HgS und NH^ gebildet. Der Huckstand findet dann Verwendung als hochwertiger Dünger.

Während der Verarbeitung der Gülle zu Biogas ändert sioh je nach fortschreitendem Verarbeitungsverlauf das spezifische Gewicht der Biomasse. Es werden bei der Gasbildung einer seits Feststoffteile der Biomasse durch stark gasende Bläschen in den oberen Teil eines Biogasbehälters bzw. Faulbehälters transportiert. Diese Feststoffteile setzen sich auf der Biomasse als Schwemmschicht fest. Dadurch wird der Abfluß des Biogases behindert oder sogar gestoppt. Der sich so verändernde Verarbeitungsprczeß überhöht die Temperatur in Säurereaktor und Biogasbehalter und unterbricht dadurch den Vergasungsprozeß· Andererseits sinken andere Teile der Biomasse mit hohem Feststoffgehalt. Sie sammeln sich am Boden des Biogasbehälters und bilden dort eine Sinkschicht, Da sich die entgaste und verflüssigte Gülle gleichfalls im unteren Drittel des Biogasbehälters sammelt, besteht die Gefahr einer Verstopfung des Abflußrohrs für die entgaste Gülle in den Endlagerbehälter. Das hat zur Folge, daß die

'Biogasproduktion nachläßt. Sowohl die Schwemm- als auch die Sinkschicht beeinflussen also die Biogasausbeute negativ. Das macht sich insbesondere bei Durchflußverfahren mit täglicher neuer Biomassenbeschickung bemerkbar, deren Erwärmung im Reaktorkern stattfindet. Im Reaktorkern schließlich sammeln sich gleichzeitig je nach Fütterungsart, insbesondere bei Geflügelgülle, am Boden aus Sand und Kalk bestehende Gülleteile. Diese müssen alle paar Monate entleert, insbesondere ausgewachen und die Anlage muß gesäubert werden.

Aus der DE-OS 29 39 169 ist ein Biogasbehälter bekannt, bei welchem im Innern des Faulbehälters ein mit einer Umwälzpumpe versehenes Rohr angeordnet ist, dessen untere öffnung sich im unteren Teil des Paulbehälters befindet und dessen obere öffnung eine Hochdruckdüse aufweist, die auf die Oberfläche der zu vergasenden Biomasse gerichtet ist. Durch diese Maßnahme ist aber nur diejenige Störung des Vergasungsprozesses - und damit das Problem nur unvollständig - angegangen, die durch die Bildung einer Schwemmschicht verursacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine intensivere Verarbeitung der Biomasse zu erreichen, insbesondere die Biogasproduktion durch Beseitigung der Schwemm- und Sinkschichten zu erhöhen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die kenn-' zeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Sehwemasehicnt dureh flüssigkeit und SinksehiehtpaEtikel besehwert, in tiefere Seile des faulraumes gedrückt und dort von anaeroben Bakterien weiter zu Biogas verarbeitet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erhöht somit die Biogasproduktion wesentlich

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und verhindert gleichzeitig die Verstopfung des Abflußrohres für die entgaste Gülle in den Endlagerbehälter, da sich dickere Sinkschichten nicht mehr bilden. Die Verwirbelung erfolgt vorteilhaft unter gleichzeitiger Verdünnung. Die Auflockerung der Biomasse-Sinkschicht durch thermischen Auftrieb stellt eine wesentliche Unterstützung für die Sinkschichtbeseitigung dar. Die sonst erforderliche Entleerung und Säuberung des Säurereaktors alle paar Monate ist durch die Erfindung überflüssig gemacht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung eines Faulbehälters zur Durchführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielhaft erläutert*

Gülle mit einem Feststoffgehalt von bis zu 12% wird aus einem zeichnerisch nicht dargestellten Vorlagerbehälter von unten durch ein Rohr 1 in einen Säurereaktor 2 gepumpt, der im Inneren eines Faulbehälters 3 angeordnet ist. Der Säurereaktor 2 ist so dimensioniert, daß die täglich eingepumpte Güllemenge sich drei Tage in ihm befindet und anschließend in den umgebenden Faulbehälter 3 abgegeben wird* Während dieser Zeit wird die Gülle mittels einer "im~Saurereäktqr 2 angeordneten TEteizsclilange 4- äuf~die

3 sorgt eine an der Außenwand sieh befindliehe Heizspirale 5 für den Ersatz der entstehenden Wärmeabstrahlungsverluste, so daß die temperatur im Faulbehälter immer auf der gewünschten !Temperatur gehalten werden kann.

Im Säurereaktor 2 wird die Gülle in den Zustand versetzt, in dem die Biogasproduktion vollanlaufen kann, "wobei, gleichzeitj eine teilweise Zersetzung der organischen Stoffe erfolgt. Der pH-Wert der Gülle, der von Haus aus zwischen 7,5 und 8,5 liegt, wird innerhalb des ersten Tages im Säurereaktor durch die Erwärmung und die erste Verarbeitung bis auf einen pH-Wert 5 gesenkt. Durch die im Faulbehälter 3 ablaufende Reaktion wird der pH-Wert nachfolgend auf 6,9 bis 7,1 angehoben.

Hn Paulbehälter 3 wird bei Temperaturen zwischen 37° bis 56⁰C unter Ausschluß von Sauerstoff die Biomasse in Biogas (2/3 CH₄, 1/3 CO^) verwandelt, wobei die Feststoffe y^ei1;Sekend _' verarbeitet werden. Hierbei ist es zur gleichmäßigen Gaserzeugung wichtig, daß die Temperatur im Inneren des Faulbehälters 3 konstant gehalten wird* Dies erfolgt über die Heizspirale 5 und eine Umwälzpumpe , die mittels eines Thermostaten geregelt werden.

Bei der Gasproduktion ändert sich das spezifische Gewicht der Biomasse je nach fortschreitendem Verarbeitungsverlauf. Die leichten"Feststoffe sammeln sich an der Oberfläche und setzen sich dort als Schwemmschicht fest. Dies hat zur Folge, daß eine unerwünschte Temperaturerhöhung eintritt, wodurch der. Vergasurigsprozeß unterbrochen wird. Andere Teile der Biomasse mit hohem Feststoffgehalt sammeln sieh am Soden des Faulbehälters und bilden, dost eine Sinkschicht, Da sich die entgaste und verflüssigte Gülle gleichfalls im unteren Drittel des Biogasbehälters sammelt, besteht die Gefahr einer Verstopfung des Abflußrohres 7 für die entgaste Gülle in den nicht dargestellten Endlagerbehälter* Das hat zur Folge, daß die

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Biogasproduktion nachläßt. Im Säurereaktor 2 sammeln sich gleichzeitig je nach Fütterungsart, insbesondere bei Geflügelgülle, zugemischte mineralische Stoffe, wie Kalk, Sand, Mergel od.dgl. am Boden und bilden dort gleichfalls eine Sinkschicht.

Der aus dem Faulbehälter 3 und dem Säurereaktor 2 bestehende Biogasbehälter gibt das gebildete Biogas an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Gasverbraucher ab. 8 ist die Ableitung für das entstandene Biogas und 9 eine Ventilanordnung. Die entgaste Gülle sammelt sich aufgrund ihres spezifischen Gewichts im unteren nrittel des Faulbehälters und wird dort durch den überdruck, der durch das Einpumpen der frischen Gülle in den Säufereaktor 2 in dem Faulbehälter 3 entsteht, ilber das Ableitungsrohr 7 einem nicht dargestellten Lagerbehälter zugeführt und findet von dort Verwendung als hochwertiger Dünger.

Die Ableitung für die Biomasse ist mit 10 bezeichnet. Der Säufereaktor 2 ist oben offen,, so daß die täglich eingepumpte Güllemenge nach drei Tagen durch überlauf in den umgebenden Faulbehälter 3 abgegeben wird.

Mit .11. ist eine Hochdruckdüse bezeichnet, die auf die Oberfläche der zu vergärenden Biomasse gerichtet ist. Im Faulraum 3 ist um den Säufereaktor 2 herum eine, sich schräg vom Boden 12· erhebende Prellplatte 14 angeordnet. Die Prellplatte ist eine Stahlplatte, auf der. sich die Sinksehieht alt hohem Biomassetroekenanteil absetzt. Diese Sinkschieht wird mit Hilfe der. Hoehdruckdüse .11 aufgewirbelt und verdünnt* und dann mitteis einer Umwälzpumpe 15 über¹· eine Steigleitung 16 mittels einer Hoehdruckdüse 1 7 ' auf die Schwemmschicht gepreßt, so daß diese befeuchtet ^;. und mit Sinkschichtpartikeln beschwert in den unteren Teil des Faulraumes 3 absinkt, wo sie von den anaeroben

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Bakterien, weiter zu Biogas verarbeitet, werden.

Unter der Prellplatte 14 ist eine Heizspirale 18 angeordnet. Diese ist mit Wasjer gefüllt, das auf eine Temperatur von etwa 40⁰C gebracht wird, so daß die über der Prellplatte 14 sich befindende Biomassesinkschiclit durch thermischen Auftrieb aufgelockert wird.

In dem Säurereaktor 2 sind gleichfalls eine. Hochdruckdüse 19, ein Saugrohr 20 und eine Umwälzpumpe .2 2 angeordnet. Die sich im Säurereaktor 2 bildende Sinkschicht wird gleichfalls mit Hilfe der Hochdruckdüse aufgewirbelt uii^ die Feststoffe werden im gleichen Vorgang aus dem Säurereaktor herausgesaugt.

Claims (1)

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   S c h u t zans-pruc h

   Vorrichtung zur Verarbeitung einer Biomasse, wie Gülle, Kot oder Schlachtereiabfälle, durch, anaeroben Abbau in einem alkalischen Medium zu Biogas, die aus einem Faulbehälter mit Zu- und Ableitungen für die Biomasse sowie einer Ableitung für das entstandene Biogas und einem in dem Faulbehälter angeordneten, oben offenen. Säurereaktor besteht, bei welcher im Inneren des Säurereaktors und des Faulbehälters über" Thermostaten steuerbare Heizspiralen sowie eine Umwälzanlage und ein an einer Umwälzpumpe angeschlossenes Rohr angeordnet sind,dessen untern öffnung sich im unteren Teil des Faulbehälters befindet- uri dessen obere öffnung eine Hochdruckdüse aufweist, die auf die Oberfläche der zu vergasenden Biomasse gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich um den Säuxereaktor befindlichen Faulraum eine sich schräg vom Boden abhebende Prellplatte, eine Steigleitung und eine Umwälzpumpe eingebaut sind, über der Prellplatte ein System von Düsen und unter der Prellplatte eine Heizspirale angeordnet sind und daß in dem Säurereaktor gleichfalls eine Hochdruckdüse, ein Saugrohr und eine Umwälzpumpe -angeordnet sind.