EP1957628A1

EP1957628A1 - Transporteinrichtung für biomasse in einem fermenter zur erzeugung von biogas

Info

Publication number: EP1957628A1
Application number: EP06829394A
Authority: EP
Inventors: Peter Lutz
Original assignee: Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-08-20
Also published as: BRPI0619581A2; CN101326278A; EA013339B1; EA200870009A1; WO2007065688A1; DE202005019132U1; JP2009518172A; US20080307705A1

Abstract

Es wird eine Transportvorrichtung (20) für Biomasse in einem Fermenter (2) zur Erzeugung von Biogas sowie ein damit ausgerüsteter Grossfermenter bereitgestellt, die bzw. bei dem eine ausreichende Transportleistung der Biomasse durch den Transportkanal (18) hindurch gewährleistet ist. Dies wird durch das Vorsehen von Transportkissen (24-i) auf dem Boden, den Seitenwänden und/oder an der Decke bzw. der Abdeckung des Transportkanals erreicht. Durch periodisches Befüllen und wieder Entleeren der Transportkissen wird mittels einer peristaltischen Bewegung die Biomasse durch den Transportkanal bewegt.

Description

Beschreibung

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TRANSPORTEINRICHTUNG FÜR BIOMASSE IN EINEM FERMENTER ZUR ERZEUGUNG VON BIOGAS

Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung für Biomasse in einem 10 Fermenter zur Erzeugung von Biogas nach Anspruch 1 , einen Großfermen- ter zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse nach Anspruch 7 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Großfermenters nach Anspruch 11.

Bislang hat sich die Biogastechnik hauptsächlich auf die "Nassvergä- 5 rung" von Gülle und/oder Bioabfällen aus dem kommunalen Bereich konzentriert. Anlagen und Vorrichtungen zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse nach dem Nassgärverfahren sind z. B aus Druckschriften AT 408230 B₁ WO 96/12789, DE 3228391 A1 , AT 361885 B und DE 19746636 A1 bekannt.

0

Aus der DE 3228391 A1 ist hierbei ein Faulbehälter in Form eines elastischen Schlauches bekannt, bei dem die Biomasse mittels einer künstlich erzeugten Peristaltik durch den Schlauch befördert werden. Die peristalti- sche Bewegung wird mittels über den Schlauch gezogene Schlingen, die 5 zusammengezogen werden, mittels über den Schlauch gezogenen Manschetten, die mit Druckluft beaufschlagt werden oder mittels über die Länge des Schlauches verteilte Stempel, die aufeinander folgend in den Schlauch hineindrücken, erzeugt. 0 Aus der DE 19746636 A1 ist Faulbehälter in Form eines Rundsilos bekannt, wobei der eigentliche Faulbehälter im Zentrum des Rundsilos angeordnet und von einem ringförmigen Zwischenbereich umgeben ist.

Aus der AT 361885 B ist ebenfalls ein Faulbehälter in Form eines5 Rundsilos bekannt, der eine zylindrische Außenwand und eine zylindrische

Innenwand umfasst, wodurch ein ringförmiger Transportkanal gebildet wird.

Die verflüssigte Biomasse wird zugeführt, durchfließt den Transport und wird wieder entnommen. Zusätzlich ist aus der AT 361885 B bekannt, zwischen der Innen- und der Außenwand eine zylindrische Mittelwand vorzusehen, wodurch ein innerer und ein äußerer Transportkanalring gebildet werden. Nachwachsende Rohstoffe mit hohen Trockensubstanzgehalten (z.B.

Mais-, Gras-, Ganzpflanzensilage) oder Festmiste können bei diesen„flüssigen" Verfahren nur in begrenztem Umfang beigemischt werden.

Die so genannte "Trockenfermentation" erlaubt es, schüttfähige Bio- massen aus der Landwirtschaft, aus Bioabfällen und kommunalen Pflegeflächen zu methanisieren, ohne die Materialien in ein pumpfähiges, flüssiges Substrat zu überführen. Es können Biomassen mit bis zu 50% Trockensubstanzanteil vergoren werden. Dieses Trockenfermentations-Verfahren ist beispielsweise in der EP 0 934 998 beschrieben.

Bei der "trockenen" Vergärung wird das zu vergärende Material nicht in eine flüssige Phase eingerührt, wie das zum Beispiel bei der Flüssigvergärung von Bioabfällen der Fall ist. Stattdessen wird das in den Fermenter eingebrachte Gärsubstrat ständig feucht gehalten, indem das Perkolat am Fer- menterboden abgezogen und über der Biomasse wieder versprüht wird. So werden optimale Lebensbedingungen für die Bakterien erreicht. Bei der Re- zirkulation des Perkolats kann zusätzlich die Temperatur reguliert werden, und es besteht die Möglichkeit, Zusatzstoffe für eine Prozessoptimierung zuzugeben.

Aus der WO 02/06439 ist ein Bioreaktor bzw. ein Fermenter in Form einer Fertiggarage bekannt, der nach dem Prinzip der Trockenfermentation im so genannten Batch-Verfahren betrieben wird. Hierbei wird nach einer An- impfung mit bereits vergorenem Material wird das Gärsubstrat mit Radladem in den Fermenter gefüllt. Der garagenförmig aufgebaute Gärbehälter wird mit einem gasdichten Tor verschlossen. Die Biomasse wird unter Luftabschluss vergoren, dabei erfolgt keine weitere Durchmischung und es wird kein zusätzliches Material zugeführt. Das aus dem Gärgut sickernde Perkolat wird über eine Drainagerinne abgezogen, in einem Tank zwischengespeichert und zur Befeuchtung wieder über dem Gärsubstrat versprüht. Der Gär- prozess findet im mesophilen Temperaturbereich bei 34-37⁰C statt, die Temperierung erfolgt mittels einer Boden- und Wandheizung.

Auch aus DE 3341691 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur aneroben Behandlung organischer Substanzen mit hohem Feststoffanteil bekannt, bei dem auch Biogas entsteht. Hierbei wird die Biomasse einer Rinne walkenden, peristaltischen Bewegung unterworfen und damit durch den Faulbehälter befördert. Die peristaltische Bewegung wird dadurch erreicht, dass die Ränder der Rinne parallel zueinander eine auf- und abge- richtete Bewegung ausführen. Gleichzeitig werden bei der Auf- und Abbewe- gung von unten Taschen zur Erzeugung der walkenden Bewegung in die Rinne eingedrückt.

Das entstehende Biogas kann in einem Blockheizkraftwerk zur Gewin- nung von Strom und Wärme genutzt werden. Damit immer genug Biogas für das Blockheizkraftwerk zur Verfügung steht, werden in der Trockenfermenta- tionsanlage mehrere Gärbehälter zeitlich versetzt betrieben. Am Ende der Verweilzeit wird der Fermenterraum vollständig entleert und dann neu befüllt. Das vergorene Substrat wird einer Nachkompostierung zugeführt, so dass ein konventionellen Komposten vergleichbarer organischer Dünger entsteht. Eine derartige Anlage läuft in München sehr erfolgreich seit mehreren Jahren.

Bekannte Großfermenter arbeiten in der Regel im Batchbetrieb, d.h. die Biogasproduktion des Fermenters muss zum Be- und Entladen unterbrochen werden und der mit Biogas gefüllte Fermenter muss mit Luft geflutet werden.

Es wäre daher ein nach dem Prinzip der Trockenfermentation arbeitender

Großfermenter wünschenswert, bei dem kontinuierlich frische Biomasse zu- und verbrauchte Biomasse abgeführt wird, ohne dass die Erzeugung von Biogas unterbrochen wird. Hierzu ist es notwendig in dem Großfermenter eine Transportvorrichtung vorzusehen, mittels der die Biomasse von einem

Beladebereich zu einem Entladebereich transportiert wird.

Aus der WO 93/17091 ist eine geschlossene Kompostiervorrichtung bekannt, bei der im Behälterboden mit Druckluft beaufschlagbare Blasen - A -

angeordnet sind, um die Biomasse im Behälter zu durchmischen und um sie durch den Behälter hindurch von einem Beladebereich zu einem Entnahmebereich zu transportieren. Für die Erzeugung von Biogas unter Luftabschluss ist dieses Transportverfahren aufgrund der damit verbundenen Dichtigkeits- probleme (Explosionsgefahr) ungeeignet.

Aus der WO 2005/085411 A2 ist eine Transporteinrichtung für Biomasse in Fermentern bekannt, bei der am Boden und an den Seitenwänden des Fermenters Transportkissen angeordnet sind, die aufeinander folgend mit einem Fluid beaufschlagbar sind und damit eine Wellenbewegung erzeugen, um die Biomasse durch den Fermenter zu bewegen. Unter bestimmten Be- triebszuständen des Fermenters ist die Transportleistung derartiger Transportkissen eingeschränkt. Ausgehend von der aus der WO 2005/085411 A2 bekannten Transportvorrichtung ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Transportvorrichtung mit verbesserter Transportleistung für Biomasse in einem Fermenter zur Erzeugung von Biogas bereitzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs

1 bzw. 7.

Bei dem aus der WO 2005/085411 A2 bekannten Großfermenter hat sich herausgestellt, dass bei bestimmten Betriebszuständen so viel Perkolat entsteht, dass die Biomasse aufschwimmt. Damit greifen die am Boden befestigten Transportkissen nicht mehr an der Biomasse an und rühren lediglich im Perkolat. Zusätzlich erfährt die Biomasse durch die Biogasbildung eine Volumenausdehnung, so dass die Biomasse auch an die Decke bzw. Abdeckung des Transportkanals anstößt und folglich am Weitertransport bzw. am Weiterschwimmen gehindert wird. Durch das Vorsehen von Transportkissen and der Decke bzw. der Abdeckung des Transportkanals und/oder an den Seitenwänden des Transportkanals wird eine verbesserte Transportleistung erzielt. Damit wird auch bei einem Aufschwimmen der Biomasse auf einer Perkolatansammlung auf dem Boden oder durch ein An- stoßen der Biomasse an die Abdeckung eine ausreichende Transportieis- tung gewährleistet. Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von in Transportrichtung hintereinander angeordneten Transportkissen, die sukzessive mit Fluid gefüllt und wieder entleert werden. Die Transportkissen sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zusätzlich auch auf der Bodenplatte des Faulbehälters angeordnet und befestigt. Durch das Auf und Ab der Transportkissen wird über die gesamte Breite des Transportkanals eine die Biomasse transportierende Wellenbewegung erzeugt.

Die Transportkissen auf dem Boden werden vorzugsweise mit Flüssigkeit, insbesondere mit warmem Wasser betrieben, während die Transportkissen an der Abdeckung vorzugsweise mit einem Gas betrieben werden, das mit dem Biogas kein explosives Gemisch bildet.

Durch das Vorsehen einer Transportkissenabdeckung wird verhindert, dass sich zwischen den Transportkissen Biomasse einlagert und dort verbleibt. Zusätzlich können Transportkissen auch paarweise einander zugeordnet und gegenüberliegend an den Seitenwänden angeordnet sein. Auch hierdurch wird eine peristaltische Bewegung der Biomasse durch den Transportkanal erreicht bzw. unterstützt. Die Transporteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich in herkömmliche Bioreaktoren oder Fermenter einbauen, wie sie beispielsweise aus der WO 02/06439 A oder der WO 2005/085411 A2 bekannt sind. Hierdurch werden erfindungsgemäße Großfermenter nach Anspruch 7 bereit gestellt. Bei den Großfermentern gemäß Anspruch 7 wird frische Biomasse in einem Beladebereich über eine Schleuse in den ständig Biogas produzierenden Großfermenter eingebracht. Im Großfermenter wird die Biomasse durch die Transporteinrichtung von dem Beladebereich zu einem Entladebereich transportiert. Während des Transports der Biomasse entsteht Biogas und die Biomasse wird "verbraucht". Im Entladebereich wird die "verbrauch- te" Biomasse über eine Schleuse entnommen. Damit ist auch bei der Erzeu- gung von Biogas nach dem Prinzip der Feststoffmethanisierung ein kontinuierlicher Betrieb möglich.

Insbesondere bei Großfermentern zur Erzeugung von Biogas aus Bio- masse treten häufig Dichtigkeitsprobleme, insbesondere an den Ecken und Kanten der Behälter sowie an den Öffnungen zum Be- und Entladen auf. Aus dem Bereich der Nassvergärung, bei der die verflüssigte Biomasse in und aus dem Faulbehälter gepumpt werden kann, sind daher Rundbehälter bekannt, die weniger Ecken und Kanten mit Dichtigkeitsproblemen aufwei- sen. Bei der Feststoffmethanisierung in Großfermentern werden diese Rundbehälter aufgrund der Probleme beim Be- und Entladen im Batch- Betrieb nicht eingesetzt. Durch die Transportvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und den damit möglichen kontinuierlichen Betrieb lassen sich in vorteilhafter weise auch bei der„Trockenvergärung" Rundbehälter einsetzen - Anspruch 9.

Durch die Rundbauweise des Großfermenters werden Dichtungsprobleme erheblich verringert, da die Außenwand bzw. die Innenwand lediglich auf Druck bzw. Zug belastet werden. Die üblichen Dichtigkeitsprobleme von Ecken und Kanten werden jedoch vermieden. Durch die Konstruktion mit einer kreisringförmigen Innenwand und einer die Innenwand umgebenden kreisringförmigen Außenwand ergibt sich ein ringförmiger Fermenterbehälter mit einem ringförmigen Transportkanal. Dieser Kreisringzylinder wird durch eine Trennwand unterteilt. Die Biomasse wird auf einer Seite der Trennwand in einem Beladebereich kontinuierlich zugeführt und auf der anderen Seite der Trennwand am Ende des Transportkanals in einem Entladebereich kontinuierlich abgeführt. Die Zufuhr der frischen Biomasse im Beladebereich und die Entnahme der verbrauchten Biomasse im Entladebereich erfolgt über Schleusen, beispielsweise durch ein Flüssigkeitsbad nach Art eines Siphon.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich zu den unteren, oberen und/oder seitlichen Transportkissen im Bereich der Beladeeinrichtung ein Schubkissen vorgesehen, das sich in Transportrichtung expandieren lässt und somit die Biomasse zusätzlich in Transportrich- tung drückt - Anspruch 8 und 11. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Großfermenters gemäß der vorliegenden Erfindung anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 13.

Insbesondere bei der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen als Biomasse kann der hohe Flüssigkeitsgehalt der Biomasse zu einer zu starken Verflüssigung der Biomasse in dem Faulbehälter führen. Dies würde zu einer starken Beeinträchtigung der Transportwirkung der Transportvorrichtung mit Transportkissen führen. Dadurch, dass die nur halbvergorene Biomasse nach einem Durchlauf aus dem Faulbehälter entnommen, ent- wässert und für einen erneuten Durchlauf in den Faulbehälter eingegeben wird, wird die zu starke Verflüssigung vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das der halbvergorenen Biomasse entzogene Perkolat filtriert und das entstehende Filtrat mit den darin konzentrierten Mikroorganismen wird wieder dem Fermenter zugeführt. Hierdurch verbessert sich die Biogasproduktion.

Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigt die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen: Es zeigt:

Fig. 1 einen schematische Darstellung eines lang gestreckten Großfermenters dessen Boden mit Transportkissen bedeckt ist; Fig. 2 eine Aufsicht auf den Transportkanal der Ausführungsform nach Fig. 1 mit einem Schubkissen;

Fig. 3a -3c Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung der durch die Transportkissen erzeugten Wellenbewegung mittels einer beispielhaften Ansteuerung;

Fig. 4a - 4c Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung der durch die Transportkissen erzeugten Wellenbewegung mittels einer alternativen Ansteuerung;

Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung der Transportkissen;

Fig. 6 eine alternative Ausgestaltung, bei der die Transportkissen mit einer Abdeckung versehen ist, die die Wellenbewegung an die darüber liegende Biomasse weitergibt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Großfermenters in Rundbauweise gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Aufsicht auf den Boden des runden Großfermenters nach Fig. 7 mit entsprechend geformten Transportkissen;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung durch den Transportkanal der Ausfüh- rungsform nach Fig. 1 bzw. Fig. 7; und

Fig. 10 eine alternative Ausgestaltung eines runden Großfermenters.

Fig. 1 zeigt schematisch einen lang gestreckten, quaderförmigen Groß- fermenter 2 mit einer rechteckigen Bodenplatte 4, eine Deckenwand 5, einer rechten Seitenwand 6, einer linken Seitenwand 7, einer Stirnwand 8 und einer Rückwand 9. Der Großfermenter 2 umfasst an einem Ende eine Beladebereich 10 mit einer die Stirnwand 8 durchsetzenden Beladeeinrichtung 12 - angedeutet durch einen Pfeil - und am anderen Ende einen Entladebereich 14 mit einer die Rückwand 9 durchsetzenden Entladeeinrichtung 16 - eben- falls durch einen Pfeil bezeichnet. Zwischen Beladebereich 10 und Entladebereich 14 ist ein durch die beiden Seitenwände 6 und 7 begrenzter Transportkanal 18 ausgebildet. Der Transportkanal 18 ist mit einer Transporteinrichtung 20 versehen. Mittels der Beladeeinrichtung 12 wird im Beladebe- reich 10 frische Biomasse 22 kontinuierlich zugeführt. Durch die Transporteinrichtung 20 wird die Biomasse 22 zum anderen Ende des Großfermenters 2 zum Entladebereich 14 befördert. Aus dem Entladebereich 14 wird Biomasse 22 mittels der Entladeeinrichtung 16 entnommen. Die Zufuhr von frischer Biomasse und der Austrag der vergorenen Biomasse kann auch durch die Decke 5 oder die Seitenwände 7 und 8 erfolgen.

Die Transporteinrichtung 20 besteht aus einer Mehrzahl von unmittelbar benachbart zueinander im Transportkanal 18 auf der Bodenplatte 4 angeordneten Transportkissen 24-i. Wie aus den Fig. 1 zu ersehen ist, erstre- cken sich die einzelnen Transportkissen 24-i über die gesamte Breite des Großfermenters 2 und haben die Form von in Höhenrichtung halbierten Zylindern mit ovaler Grundfläche. D. h. die Oberseite der Transportkissen ist gewölbt und nicht so gerade wie dies in den Darstellungen in Fig. 1 bis 6 erscheint. Die Ausdehnung der einzelnen Transportkissen 14- i nach oben kann durch periodische Zufuhr und Entnahme von Fluid mittels einer FIu- idsteuereinrichtung 26 periodische vergrößert und verkleinert werden. Durch die Zufuhr zu und Entnahme von Fluid aus unmittelbar benachbarten Transportkissen 24-i lässt sich eine Wellenbewegung erzeugen, durch die die Biomasse 22 von dem Beladebereich 12 zu dem Entladebereich 14 beför- dert wird.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf den vorderen Teil des Transportkanals 18 des Großfermenters nach Fig. 1. Im Beladebereich 10 ist an der Stirnwand 8 ein Schubkissen 25 angeordnet, das durch wiederholte Beaufschlagung mit Fluid Biomasse in Transportrichtung drückt. Je nach Höhe der Stirnwand 8 bzw. des Transportkanals 18 können auch mehrere übereinander angeordnete Schubkissen 25 vorgesehen werden.

Der kontinuierliche Transport von Biomasse 22 durch die Transportkis- sen 24-i ist in den Fig. 3a, 3b und 3c für einen mit Biomasse 22 gefüllten Großfermenter 2 schematisch dargestellt. Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen zur Veranschaulichung der transportierenden Wellenbewegung jeweils zehn ü- ber den Transportkanal 18 verteilte Transportkissen 24-1 bis 24-10. Im Entladebereich 14 ist kein Transportkissen vorgesehen.

Zunächst wird gemäß Fig. 3a in das letzte Transportkissen 24-10 vor dem Entladebereich 14 Fluid gegen das Gewicht der auf dem letzten Transportkissen 24-10 lagernden Biomasse 22 gepumpt und die auf dem letzten Transportkissen 24-10 lagernde Biomasse 22 wird angehoben und stürzt teilweise in den freien Entladebereich 14. Danach wird das Fluid aus dem letzten Transportkissen 24-10 entfernt bzw. abgepumpt. Gemäß Fig.3b wird gleichzeitig Fluid in das vorletzte Transportkissen 24-9 gepumpt. Daraufhin wird das Transportkissen 24-8 aufgepumpt während das Transportkissen 24-

9 entleert wird - Fig. 3c - bis schließlich das erste Transportkissen 24-1 auf- gepumpt und wieder entleert wird (nicht dargestellt). Danach beginnt der

Vorgang wieder beim letzten Transportkissen 24-10. Auf diese Weise wird eine Wellenbewegung erzeugt, die die Biomasse 22 von dem Beladebereich

10 kontinuierlich zu dem Entladebereich 14 befördert. Bei dieser Ansteuerung der einzelnen Transportkissen 24-i läuft die Wellenbewegung entgegen der Transportrichtung. Diese Ansteuerung dürfte bei sehr hohem Trockensubstanzanteil der Biomasse 22 besonders geeignet sein.

Die Figuren 4a bis 4c zeigen eine alternative Ansteuerung der einzelnen Transportkissen 24-i um den Transport der Biomasse 22 im Transport- kanal 18 von den Beladebereich 10 zu dem Entladebereich 14 zu bewirken. Insbesondere bei Biomasse 22 mit geringerem Trockensubstanzanteil und einem Flüssigkeitsspiegel über den Transportkissen, in dem die Trockensubstanz der Biomasse schwimmt, ist eine Wellenbewegung in Transportrichtung geeignet. Dies ist in den Fig. 4a bis 4c schematisch dargestellt.

Zunächst wird gemäß Fig. 4a in das erste Transportkissen 24-1 im Beladebereich 10 Flüssigkeit gegen das Gewicht der auf dem ersten Transportkissen 24-1 lagernden Biomasse 22 gepumpt und die Flüssigkeit über dem ersten Transportkissen 24-1 wird verdrängt. Als nächstes wird das zweite Transportkissen 24-2 mit Flüssigkeit aufgepumpt - siehe Fig. 4a. Dann wird - siehe Fig. 4b - die Flüssigkeit aus dem ersten Transportkissen 24-1 abgelassen und gleichzeitig wird das dritte Transportkissen 24-3 aufgepumpt, während das zweite Transportkissen 24-2 aufgepumpt bleibt. Als nächstes - siehe Fig. 4c - wird die Flüssigkeit aus dem zweiten Transportkissen abge- lassen und das vierte Transportkissen 24-4 wird aufgepumpt, während das dritte Transportkissen aufgepumpt bleibt. Auf diese Weise wird eine„Transportwelle" in Transportrichtung erzeugt, die die Biomasse 22 aus dem Beladebereich 10 zu dem Entladebereich 14 befördert. In diesem Fall ist der Entladebereich 14 nicht frei von Biomasse 22.

Je nach Länge des Transportkanals können auch mehrere sich durch den Transportkanal bewegende„Wellenberge" in Form von mit Fluid befüllten Transportkissen 24-i gebildet werden. Analog zu dem Ansteuerverfahren nach Fig. 3a bis 3c lässt sich auch hier die Richtung der Wellenbewegung umkehren.

Fig. 5 zeigt schematisch eine alternative Ausgestaltung der Transportkissen derart, dass die Oberfläche der Transportkissen 16-i in aufgepumpten Zustand in Transportrichtung geneigt ist. Durch diese Ausgestaltung wird die Förderwirkung erhöht.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Transporteinrichtung, die sich von den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass die Biomasse 22 nicht unmittelbar auf den Transportkissen 24-i aufliegt, sondern auf einer Transportkissenabdeckung 28 in Form einer Folie, die auf den Transportkissen 24-i aufliegt. Hierdurch wird verhindert, dass sich Biomasse dauerhaft zwischen benachbarten Transportkissen 24-i und 24-i+1 einlagert. Fig. 7 zeigt einen Großfermenter 40 in Rundbauweise mit einem kreiszylindrischen Faulbehälter 42. Der Großfermenter 40 umfasst eine ebene Bodenplatte 44. Von der Bodenplatte 44 erstreckt sich eine kreiszylinderi- sche Außenwand 46 in die Höhe. Die kreiszylindrische Außenwand 46 umschließt eine kreiszylinderische Innenwand 48 mit kleinerem Durchmesser. Durch eine nicht dargestellte Abdeckung wird der Raum zwischen Außen- und Innenwand 46, 48 geschlossen. Die gasdicht miteinander verbundene Bodenplatte 44, die Außenwand 46, die Innenwand 48 und die Abdeckung bilden den Faulbehälter 42. Der Faulbehälter 42 wird im Inneren durch eine Trennwand 52 unterteilt. Auf einer Seite der Trennwand 52 ist ein Beladebereich 54 mit einer die Außenwand 46 durchsetzenden Beladeeinrichtung 56 vorgesehen. Auf der anderen Seite der Trennwand 52 ist ein Entladebereich 58 mit einer die Außenwand 46 durchsetzenden Entladeeinrichtung 60 vorgesehen.

Zwischen Beladebereich 54 und Entladebereich 58 ist ein durch die Innenwand 48 und die Außenwand 46 begrenzter ringförmig verlaufender Transportkanal 62 ausgebildet. Im Transportkanal 62 ist eine Transporteinrichtung 64 der anhand der Figuren 2 bis 5 beschriebenen Art vorgesehen, die eine Mehrzahl von Transportkissen 66-i umfasst, die auf der Bodenplatte 54 unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, besitzen die Transportkissen 66-i in etwa die Form von Kuchenstücken mit gekappter Spitze, d. h. sie sind im Bereich der Außenwand 46 breiter als im Bereich der Innenwand 48.

Der Doppelpfeil 50 bezeichnet in Fig. 7 eine Ent- und Beladeeinrichtung, die zwischen dem Beladebereich 54 und dem Entladebereich 58 die Außenwand 46 durchdringend angeordnet ist. Über die Ent- und Beladevorrichtung 50 wird halbvergorene Biomasse 22 aus dem Faulbehälter 42 ent- nommen, entwässert und wieder in den Faulbehälter 42 zurückgeführt. Die Entwässerung kann beispielsweise mittels eines Separators erfolgen. Das in dem Separator anfallende Perkolat wird filtriert und das entstehende Filtrat wird wieder in den Fermenter zurück geführt. Durch die in dem Filtrat enthaltenen Mirkoorganismen wird die Umsetzungsrate der Biomasse 22 erhöht und die Biogasproduktion dadurch verbessert.

Die Transporteinrichtung 64 mit den Transportkissen 66-i ist in Fig. 8 in einer Ansicht von oben dargestellt. Die transportierende Wellenbewegung wird in analoger Weise zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erzeugt. Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Transportkanal 18 bzw. 62 der Ausführungsformen der Erfindung nach Fig. 1 bzw. 7. Wie aus Fig. 9 zu ersehen ist, sind auch an der Abdeckung 5 obere Transportkissen 67-i angeordnet. Die oberen Transportkissen 67-i sind spiegelbildlich zu den un- teren Transportkissen 24-i, 66-i an der Abdeckung 5 angeordnet. Zusätzlich können auch an den Seitenwänden 6, 7 bzw. an der Außenwand 46 und der Innenwand 48 seitliche Transportkissen 68-i vorgesehen werden. Hierbei sind die einander gegenüberliegenden seitlichen Transportkissen 68-i jeweils paarweise einander zugeordnet und werden synchron angesteuert. Auch die oberen und unteren Transportkissen 24-i, 66-i und 67-i können paarweise synchron angesteuert werden. Im Übrigen erfolgt die Ansteuerung der Transportkissen 67-i und 68-i analog zu der Ansteuerung der unteren Transportkissen 24-i bzw. 66-i. Die oberen, unteren und die seitlichen Transportkissen in einer Ebene können synchron angesteuert werden, so dass sich eine Perestaltikbewegung nach Art eines Darms ergibt.

Fig. 10 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Transporteinrichtung 70 in einer Fig. 8 entsprechender Darstellungen. Die Transporteinrichtung 70 umfasst ebenfalls eine Mehrzahl von unteren Transportkissen 72-i, die in einem inneren Transportkanalring 74 und einem äußeren Transportkanalring 76 verteilt sind. Der innere und der äußere Transportkanalring 74, 76 werden durch eine konzentrisch zu der Innen- und Außenwand 48, 46 angeordneten Mittelwand 78 voneinander getrennt. Hierbei ist die Anzahl der Transportkissen 72-i im äußeren Transportkanalring 76 größer als im inneren Transportkanalring 74. In dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Transportkissen 72-i im äußeren Transportkanalring 76 doppelt so groß wie inneren Transportkanalring 74. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass Transportweg im äußeren Transportkanalring 76 länger ist als im inneren Transportkanalring 74. Die transportierende Wellenbewegung wird in analoger Weise zu den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bzw. 7 erzeugt. Wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können auch seitliche und obere Transportkissen vorgesehen werden. Auch bei den Transporteinrichtungen 64 und 70 kann eine Transportkissenabdeckung gemäß Fig. 6 vorgesehen werden. Auch die Ausgestaltung der Oberseite der Transportkissen gemäß Fig. 5 kann vorgesehen werden. Ebenso kann bei den Ausführungsformen nach Fig. 7 und 10 bzw. den Transporteinrichtungen 64 und 70 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 im Beladebereich 54 an der Trennwand 52 ein oder mehrere Schubkissen 25 angeordnet werden, um den Transport der Biomasse zu weg von der Trennwand 52 unterstützen. Die erfindungsgemäßen Großfermenter für den kontinuierlichen Betrieb eignen sich besonders für Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen, da diese aufgrund ihrer Homogenität durch die erfindungsgemäße Transporteinrichtung leicht zu befördern ist. Die vorstehend beschriebenen Darstellungen sind nicht maßstabsgetreu, sondern es handelt sich um Prinzipdarstellungen.

Bezugszeichenhste

2 Großfermenter

4 Bodenplatte

5 Deckenwand

6 linke Seitenwand

7 rechte Seitenwand

8 Stirnwand

9 Rückwand

10 Beladebereich

12 Beladeeinrichtung

14 Entladebereich

16 Entladeeinrichtung

18 Transportkanal

20 Transporteinrichtung

22 Biomasse

24-i untere Transportkissen

25 Schubkissen

26 Fluidsteuereinrichtung

28 Transportkissenabdeckung

30 Brettelemente

32 Scharnier- oder Gelenkverbindung

40 Großfermenter in Rundbauweise

42 Faulbehälter

44 Bodenplatte

46 Außenwand

48 Innenwand

52 Trennwand

50 zusätzliche Ent- und Beladeeinrichtung

54 Beladebereich

56 Beladeeinrichtung

58 Entladebereich

60 Entladeeinrichtung 62 Transportkanal

64 Transporteinrichtung

66-i untere Transportkissen

67-i obere Transportkissen 68-i seitliche Transportkissen

70 Transporteinrichtung

72-i untere Transportkissen

74 innerer Transportkanalring 76 äußerer Transportkanalring

78 Mittelwand

Claims

Patentansprüche

1. Transporteinrichtung für Biomasse (22), insbesondere aus nachwachsenden Rohstoffen, in einem Fermenter (2; 40) zur Erzeugung von Biogas, mit

einem Transportkanal (18; 62) mit einander gegenüberliegenden Seitenwänden (6, 7; 46, 48), die über eine Bodenfläche (4) und eine Abdeckung (5) miteinander verbunden sind,

einer Mehrzahl von über den Transportkanal (18; 62) verteilten, mit Fluid befüllbaren Transportkissen (14-i; 66-i; 72-i), die mit der zu transportierenden Biomasse (22) in Kontakt sind, und

einer Fluidsteuereinrichtung (26) zum sukzessiven Befüllen und Entleeren aufeinander folgender Transportkissen (24-i; 25, 66-i, 67-i; 68-i; 72-i), wodurch eine Wellenbewegung erzeugbar ist, durch die die Biomasse (22) durch den Transportkanal (18; 62) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet,

dass die Transportkissen (67-i; 68-i) an der Abdeckung (5) und/oder wenigstens einer der beiden Seitenwände (6, 7; 46, 48, 78) befestigt sind.

2. Transporteinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich untere Transportkissen (24-i; 66-i; 72-i) auf der Bodenfläche (4; 44) befestigt sind. 3. Transporteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Transportkissen (24-i; 66-i; 72-i) mit Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser befüllbar sind.

4. Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportkissen (67-i) an der Abdeckung (5) mit einem Gas befüllbar sind, das zusammen mit dem Biogas kein explosives Gasgemisch bildet.

5. Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den Transportkissen (24-i; 66-i;

72-i) eine Transportkissenabdeckung (28) vorgesehen ist, welche die durch die Transportkissen (24-i; 66-i; 72-i) erzeugbare Wellenbewegung auf die Biomasse (22) überträgt.

6. Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Transportkissen an den Seitenwänden (6, 7; 46, 48; 78) die Transportkissen (68-i) paarweise einander zugeordnet und einander gegenüberliegend angeordnet sind.

7. Großfermenter zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse nach dem Prinzip der Feststoff methanisierung, mit

einem gasdichten Faulbehälter (42) mit einer Bodenplatte (4; 44), einem Beladebereich (10; 54) mit einer den gasdichten Faulbehälter (42) durchsetzenden Beladeeinrichtung (12; 56) zum kontinuierlichen Zuführen von frischer Biomasse (22) in den Faulbehälter (42), einem Entladebereich (14; 58) mit einer den gasdichten Faulbehälter

(42) durchsetzenden Entladeeinrichtung (16; 58) zum Entnehmen von verbrauchter Biomasse (22) aus dem Faulbehälter (42),

einer Transporteinrichtung (20; 64; 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Transportieren der Biomasse (22) von dem BeIa- debereich (10; 54) zu dem Entladebereich (14, 58), und

einem Biogasentnahmeanschluss.

8. Großfermenter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Beladeeinrichtung (12; 56) wenigstens ein in Transport- richtung der Biomasse expandierbares mit Fluid befüllbares Schubkissen (25) vorgesehen ist.

9. Großfermenter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Faulbehälter (42) umfasst:

eine gasdichte, sich von der Bodenplatte (44) in die Höhe erstreckende zylinderische, insbesondere kreiszylinderische Außenwand (46),

eine gasdichte, sich von der Bodenplatte (44) in die Höhe erstreckende zylinderische, insbesondere kreiszylinderische Innenwand (48), eine gasdichten Abdeckung, die mit Außen- und Innenwand (46, 48) verbunden ist,

wodurch zwischen Bodenplatte (44), Außenwand (46), Innenwand (48) und Abdeckung der Faulbehälter (42) mit einer ringzylindrischen Form zur Aufnahme der Biomasse (22) festgelegt ist,

eine sich von der Bodenplatte (44) Außenwand (46) und Innwand (48) in die Höhe erstreckende Trennwand (52),

wobei die Beladeeinrichtung (56) auf einer Seite der Trennwand (52) die Außenwand (46) durchsetzt, und

wobei die Entladeeinrichtung (58) auf der anderen Seite der Trennwand (52) die Außenwand (46) durchsetzt.

10. Großfermenter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Innenwand (48) und Außenwand (46) ein Mittel- wand (78) sich von der Bodenplatte (44) in die Höhe erstreckt, wodurch zwischen Innenwand (48) und Mittelwand (78) ein innerer Transportkanalring (74) und zwischen Außenwand (46) und Mittelwand ein äußerer Transportkanalring (76) gebildet wird. 11. Großfermenter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schubkissen (25) an der Trennwand (52) angeordnet ist.

12. Großfermenter nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , gekennzeichnet durch eine Perkolatzirkuliereinrichtung, die einen Perkolatvorratsbe- hälter aufweist, der innerhalb der zylinderischen Innenwand (48) angeordnet ist.

13. Verfahren zum Betreiben eines Großfermenters nach einem der An- sprüche 7 bis 11 mit den Verfahrensschritten:

Zuführung von frischer Biomasse über die Beladeeinrichtung (12);

Entnahme von halbvergorener Biomasse über die Entladeeinrichtung (16; 60; 50);

Abtrennen von Perkolat aus der halbvergorenen Biomasse; Wiederzuführung der halbvergorenen Biomasse über die Beladeeinrichtung (12; 56; 50); und

Entnahme der vollständig vergorenen Biomasse über die Entladeeinrichtung (16; 60; 50).

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

Filtrieren des aus der halbvergorenen Biomasse (22) entfernten Per- kolats, und

Rückführung des Filtrats aus dem Perkolat in den Großfermenter.