EP2475762A2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung fermentierbarer substanzen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur behandlung fermentierbarer substanzen

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EP2475762A2
EP2475762A2 EP10752558A EP10752558A EP2475762A2 EP 2475762 A2 EP2475762 A2 EP 2475762A2 EP 10752558 A EP10752558 A EP 10752558A EP 10752558 A EP10752558 A EP 10752558A EP 2475762 A2 EP2475762 A2 EP 2475762A2
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EP
European Patent Office
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tank
fermentation
mixing
container
digestate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10752558A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Seine Roelofs
W.J.H. Kuster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JWF BEHEER BV
ROMIL BEHEER BV
Original Assignee
JWF BEHEER BV
ROMIL BEHEER BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JWF BEHEER BV, ROMIL BEHEER BV filed Critical JWF BEHEER BV
Publication of EP2475762A2 publication Critical patent/EP2475762A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023—Methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34—Internal compartments or partitions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/36—Means for collection or storage of gas; Gas holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/04—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/12—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/06—Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a process for the treatment of fermentable organic substances comprising their anaerobic fermentation in at least one fermentation tank and means for mixing the digestate, wherein the supplied fresh digestate is first fed to a mixing container, in which the digestate mixed, optionally crushed and one thick slurry is mixed and this mixture is then fed to a fermentation tank for further fermentation.
  • the subject matter of the present invention is furthermore an apparatus for use in a method of the aforementioned kind. Due to the expected exhaustion of natural oil and natural gas resources in the near future, one is looking for new energy sources that can be used permanently. Particularly interesting are energy sources that have a lower potential for danger than nuclear power and that can be used without damaging the climate.
  • biomass for example, manure can be used, which is obtained in large quantities in cattle-rearing farms.
  • sewage sludge, manure, biowaste, leftovers or biomass can be processed from purpose-grown energy crops.
  • other organic waste of any kind can be mixed into the biomass.
  • the biogas is then released and the electricity is fed into the grid.
  • today biogas is also increasingly being fed into the public gas grid after gas treatment (methane enrichment).
  • the treatment of the fermentation takes place in mostly larger containers in which initially a hydrolysis takes place in which the biopolymers are enzymatically broken down into smaller components such as fatty acids, sugars, amino acids, which then in the subsequent fermentation of anaerobic bacteria to small organic acids and finally to Be implemented acetic acid. From the acetic acid is then formed in the further reaction methane.
  • agitators for example immersion agitators
  • immersion agitators are predominantly used in the state of the art today.
  • agitators for example immersion agitators, which are mechanically moved up and down in the container.
  • a biogas fermenter in which an axial agitator for circulating the biomass is arranged in the digester outside the actual fermenter.
  • biomass is sucked from the plenum in circulation pipes, mixed by an arranged in the tube agitator and pumped back into the fermenter.
  • agitators located within the digester space itself may be detrimental.
  • the inhomogeneity and toughness of the biomass in the digester causes problems in the circulation by means of conventional agitators.
  • the solution described here proposes to move the agitator into the area outside the digester.
  • a biogas plant in which a plurality of annular fermentation tanks are arranged concentrically with each other.
  • the main fermenter is concentric inside and the digestate then passes into a radially outer annular channel container, which serves as Nachfermenter.
  • the containers are separated from each other.
  • the digestate passes through the intermediate ring wall from the main fermenter open at the top directly into the secondary fermenter or is pumped from one pump located above the container from one into the other container.
  • the containers have a common gas reservoir above the container compartments, which are separated from one another only by intermediate walls.
  • no mixing container is used in the sense of the present invention.
  • the fermentation room is mainly used for biogas production, and the digestate only reaches the fermentation area after it has largely fermented.
  • both containers are open at the top and connected to each other via a common gas bell.
  • the calming room here contains a fixed bed reactor and has the task of returning active biomass still present in the fermentation material by overflowing back into the fermentation tank and returning it to it.
  • mixing containers are provided.
  • a breiförmiges material is pumped into a special disk reactor, which consists of a horizontal tube in which there is a motor-driven shaft with perforated discs, wherein in this disc reactor biogas production takes place.
  • a biogas plant is described with an outer container and an inner container arranged concentrically within this, wherein in addition a radially extending partition between both containers is provided.
  • the two containers have a common gas space above the slurry level and via appropriate devices such as a circulation line and an overflow is a direct transfer of the fermentation from the inner to the outer container and vice versa for the purpose of mixing provided.
  • a circulation line and an overflow is a direct transfer of the fermentation from the inner to the outer container and vice versa for the purpose of mixing provided.
  • German patent DE 10 96 754 C it is generally known to use a vacuum pressure pump for conveying media containing high solids such as manure. the, by means of which the medium sucked, filled into a container and from this by pressure can be pushed out.
  • the cited document refers to slurry tankers by means of which liquid manure for fertilization can be applied to fields and contains no suggestion for the use of such pumping devices in connection with biogas plants.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for the treatment of organic substances of the type mentioned above, which (s) with structurally simple technical means effective mixing of the organic substances or the fermentation material already in the phase before the feed allows for cylindrical container or fermentation tank. Furthermore, the aim is to supply the fermentation tank as thick and homogeneous medium with the lowest possible water content, so as to increase the yield in biogas production.
  • the digestate after a certain residence time by means of a vacuum pressure pumping system conveyed out of the mixing container and then conveyed into the fermentation tank.
  • the organic products to be treated are thus first supplied to the annular mixing tank, which is separated by a wall from the actual tank, in particular fermentation tank, which has the advantage that the fermentation process in the main tank is independent of the mixing process.
  • the gas space above the fermentation tank is completely separate from the gas space of Anmisch experiments.
  • the mixing container can, for example, be smaller in volume, in particular substantially smaller, than the container (fermenting container).
  • the new material to be treated is effectively mixed in this mixing container and only after a defined period container (fermentation tank) supplied.
  • a further advantage is obtained if, according to a preferred development of the method according to the invention, the weight of the substance quantity taken from the mixing container and / or the quantity of substance supplied to the fermentation container is detected, for example by using a vacuum pressure pump with a tank, which is positioned on a weighing device, by means of which the weight of each filled in the tank amount of substance and / or the amount of substance discharged therefrom can be detected.
  • the amounts recorded in this case can each be recorded or stored in a computer, so that a later evaluation is possible. This allows more precise control and process optimization.
  • each of the fermentation tank supplied amount of digestate has other advantages.
  • the present invention provides according to a preferred development that, for example, if one ascertains a rise of the gas roof, which signals an increasing amount of gas in the fermentation tank, the amount of digestate, which is supplied to the fermentation tank per unit time, slightly reduced. If you notice a drop in the gas roof, you can increase the amount of digestate supplied.
  • the supply of the respective quantity of fermentation material or its removal from the mixing container can be achieved via the vacuum pressure pumping system. orderly weighing device are accurately detected and thus controlled automatically. It is thus possible to run this process in a controlled manner and thereby achieve that a cogeneration plant operated with the biogas produced is always operated as far as possible under full load.
  • the mixing tank can then take place in fermentation processes preferably already a hydrolysis of the fermentation.
  • a substantially homogeneous, in particular viscous, mixture is already being produced, so that homogeneous new fermentation material is supplied to the main container at a defined point in time, which has the lowest possible water content. This makes it possible to achieve a more even fermentation process in the main container.
  • the mixing container may also be designed as a partial ring and partly extend around the fermentation container at the circumference.
  • the mixing container does not have to be ring-shaped and does not necessarily have to extend around the fermentation tank, but according to a variant of the invention may also have a different geometric shape and be accommodated at a different location separately from the fermentation tank.
  • the mixing in the mixing tank can be done by stirrers, which are arranged for example laterally on the walls. It does not bother when foreign objects such as stones with the digestate get into the mixing container, as these foreign objects fall in the mixing container on the ground and you can preferably use a vacuum pressure pumping system to the digestate from the mixing container and into the fermentation tank to promote.
  • the digestate does not come into contact with mechanical parts of a pump that would be damaged by such foreign bodies.
  • conventional agitators can be used.
  • the fresh material to be treated can be conveyed several times in a circle in the annular mixing container, until the desired degree of mixing and, if appropriate, hydrolysis are reached. This also gives you better control over the amount of newly added material to be treated.
  • the width of the mixing container extending annularly around the fermentation container is less than the radius of the cylindrical portion of the fermentation container, wherein preferably the width of the mixing container is less than half the radius of the cylindrical container. haride part of the fermentation tank amounts.
  • the height of the mixing container is less than the height of the cylindrical portion of the fermentation tank, wherein the mixing container is preferably angeord net in the bottom region of the fermentation tank, in particular below the container u ing soil n levels.
  • the amount of material to be treated in the mixing container is thus preferably only a fraction of the amount of the fermentation product in the fermentation tank.
  • the mixing container can be mixed from the freshly supplied organic substances, a viscous slurry, for example, with a dry matter of 20% to 35%. However, this depends very much on which substances are mixed.
  • a viscous slurry for example, with a dry matter of 20% to 35%.
  • these depends very much on which substances are mixed.
  • suitable starting substances or admixture for example, corn, grass silage, cereal meal, bread waste and the like or liquids such as glycerol.
  • annular mixing container results from its geometry. This has unlike a square container no dead zones, which is much easier to achieve a uniform mixing.
  • the principle can also be applied to silos or containers for storing organic material, around which an annular or only partially annular mixing container is arranged. The fermentation processes could take place in this case, for example in another separate container. However, this makes procedural sense only if the actual fermentation tank is not too far away from the mixing tank in order to avoid excessive pumping paths.
  • a vacuum pressure pumping system is used to convey the material to be treated from the mixing container into the fermentation container.
  • This pumping system is particularly suitable for pumping viscous viscous media. Even if these foreign objects such as stones or the like contained that is not disturbing.
  • the material to be treated is first sucked in by vacuum, for example, in a tank and then pressed out by means of compressed air from this in the respective container. There is no risk that they will be damaged by foreign bodies, unlike the use of conventional pumps with moving mechanical components.
  • the material to be treated is therefore not pumped by a conventional mechanical pump directly from the mixing container into the fermentation tank, but first sucked out of the mixing tank and then pressed into the fermentation tank.
  • the mixing container is always at least partially filled during operation of the system. If a part of the mixing container is pumped from the mixing container into the fermentation container, fresh material to be treated can be pumped into the mixing container in order to keep the filling level (usually only partial filling) in the mixing container approximately constant. If it is determined that there is still no homogeneous mixture in the mixing tank, the residence time in the mixing tank can be extended. In anaerobic fermentation of fermentable organic media, hydrolysis occurs in the annular mixing vessel when the residence time in the mixing vessel is one or more days, for example.
  • the largely homogeneous already hydrolyzed digestate can then be pumped for further fermentation in the main fermenter. It is particularly advantageous if, according to a preferred development of the invention, fresh fermentation material to be filled into the mixing container is first pumped (sucked) from a storage container into a tank (of the vacuum pressure pumping system) and only then from the container to anm first of all, it is first pumped into a tank and then pumped into the fermentation tank and / or fermented fermented material is first pumped out of the fermentation tank into a tank and then removed from the fermentation tank Tank is pumped into a repository (storage container). In other words, the fresh digestate is not directly admitted to the inlet, but closer to the bottom of the vacuum pumping system.
  • the pump used for this purpose is located outside of this tank and outside the pipe route used to convey the fermentation product.
  • the pump itself thus does not come into contact with the digestate.
  • the tank of the vacuum pressure pumping system is located both in the vicinity of the mixing container and in the vicinity of the fermentation tank, there is the further advantage that the same tank and the same vacuum pressure pumping system to do so can be used to add fresh digestate in the To pump mixing container to empty the Anmischbehalter and to pump the pre-treated already in the mixing container fermentation in the fermentation tank and to remove from the fermentation tank fermented fermentation (digestate).
  • the pumping paths are thus very short, which is advantageous at high dynamic viscosity of the fermentation.
  • the present invention furthermore relates to an apparatus for use in a method of the type described above, which is characterized in that the fermentation container is cylindrical and the mixing container extends annularly or partially annularly around the cylindrical fermentation container, wherein both the respective spaces of the two Container in which the viscous fermentation medium is, as well as the respective gas chambers of the container above the fermentation medium are completely separated from each other.
  • Said at least partially cylindrical container may be for example a round silo, a basin or a container in which organic substances are accommodated.
  • the mixing container extends annularly preferably concentric with the axis of the container around it.
  • the mixing container may for example have a rectangular cross-section.
  • the present invention is in particular a device for treating fermentable organic substances by anaerobic fermentation in a fermentation tank comprising means for mixing the digestate, which are at least partially outside the fermentation container, which is characterized in that it comprises an annular or semi-annular mixing container comprises, to which the fresh digestate is supplied, which extends annularly or partially annularly around the circumference of the fermentation tank around, wherein a vacuum-pressure pumping system is provided as a means to promote the fermentation in the mixing container, said pumping system preferably also serves To convey the digestate from the mixing tank into the fermentation tank.
  • This fermenter is in particular a container for the production of biogas from fermentable organic substances.
  • the highest possible high-energy substance slurry is produced in the mixing container, which can then preferably be pumped into the fermentation tank by means of compressed air.
  • this pumping process is preferably carried out so that the digestate is pumped out of the mixing container and only then pumped into the fermentor.
  • This makes it possible, on the one hand, from the Mixing container removed amount to control, for example, to weigh or enrich and on the other hand, not necessarily removed from the Anmischbehalter amount of digestate with the same volume to be fed to the fermentation tank.
  • the vacuum pressure pumping system the mixture does not come in direct contact with mechanical parts of a pump, and comparatively short pumping paths result in an advantageous manner.
  • the mixing container according to the invention thus preferably forms an annular mixing device which extends around a fermentation tank or a silo and in which the fermentation process can already begin.
  • the hydrolysis already take place in the mixing tank. This depends inter alia on the type of biomass and the residence time in the mixing container.
  • further decomposition and fermentation steps can already take place in the mixing vessel, for example the acidogenesis / acetogenesis, where organic components of the biomass are converted by anaerobic bacteria into acids and consequently the pH in the mixture decreases.
  • the annular mixing container may, for example, have a lower height than the fermentation tank, and the mixing tank may also be arranged, for example, below the floor level of the environment (that is, admitted into the ground, as it were).
  • the mixing tank is a type of hydrolysis cellar which surrounds itself extends around the fermentation tank, which may also be embedded with its lowest area, for example, in the ground. This can be advantageous to keep the digestate in the mixing tank cooler or to achieve a more uniform temperature regardless of the season.
  • the fermenter itself is usually cylindrical in the production of biogas only in its lower portion and has upwards then a dome or bell in which collects the biogas.
  • the apparatus further comprises a vacuum pressure pumping system for conveying the organic substances or the digestate, comprising a tank to which a vacuum can be applied to aspirate the organic substances or the digestate and which comprises a closing device, wherein the organic substances or the fermentation material can then be discharged from the tank by means of compressed air.
  • this vacuum-pressure pumping system comprises at least one pump disposed outside the tank and at least one duct leading from the pump to the tank for pressurizing the tank with compressed air or applying a vacuum to the tank. This creates the possibility of even viscous medium, which optionally contains foreign bodies, in To suck the tank and then deploy by applying the tank with compressed air from this.
  • the mixing vessel comprises a volume separated from the fermentation vessel, wherein at least one digestive tract passes from the mixing vessel to the tank for filling or emptying the mixing vessel, and at least one line passes from the tank to the fermentation vessel, around the fermentation vessel to fill or empty, so that you can fill or empty, for example, with only one tank, both the mixing container and the fermentation tank.
  • the digestate can pass directly through an opening in the mixing tank or a line from the mixing tank directly into the fermentation tank.
  • FIG. 1 shows a plan view of a system according to the invention with a fermenting container and an annular mixing container;
  • FIG. 2 is a longitudinal section through the system of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a partially schematized detailed view of a vacuum-pressure pump system according to the invention for conveying the fermentation product in five different working phases;
  • Figure 4 is a schematic representation of a system according to the invention in six different phases of work.
  • a fermenting container 10 is shown, which is cylindrical in its lower region 11 and which has a curved dome 12 in its upper region, which is closed towards the top, so that the generated biogas can collect below this dome 12 , The biogas can then be diverted and used to generate electricity in, for example, an adjacent combined heat and power plant 13. As can be seen in particular from FIG.
  • the fermenter 10 in the lower part of the cylindrical region 11 is concentrically surrounded externally concentrically by an annular cross-sectionally rectangular mixing vessel 14, the latter being positioned so as to be flush with the bottom 15 of the fermentation vessel 10, while the mixing vessel is below 14 up close approximately at the level of the bottom surface 16 of the surrounding terrain plant.
  • Mixing container 14 is thus quasi embedded in the ground and he has a total of a much lower overall height than the fermentation tank. Accordingly, the capacity of the mixing container 14 is several times lower than that of the fermentation container 10th
  • a biological air filter 17 is usually used to eliminate the burden of the environment through unpleasant odors.
  • the annular mixing container 14 is separated at its radially inner side by a, for example, with the cylindrical portion 1 1 aligned partition wall 18 of the interior 19 of the fermentation tank 10.
  • a vacuum pressure pumping system 20 serves to fill the mixing tank 14 and the fermentation tank 14. This vacuum-pressure pumping system 20 may be disposed at the level of the bottom surface 16 so as to be above the mixing tank 14. In addition, the vacuum-pressure pump system is preferably located at a short distance to fermenter 10 and mixing tank 14, so as to ensure short pump paths.
  • This pumping system comprises a tank 21 with ports 22, 23 for one or more pumps so that vacuum or compressed air can be applied to the interior of the tank.
  • this tank 21 is empty. From a reservoir 24 shown schematically can be sucked through a line 25 25 fermented in the tank 21, if previously a negative pressure of, for example, 0.5 bar is applied to the interior of the tank 21, so that this then up to a predetermined Level, which is given for example by a float or the like, can be filled.
  • the filling level for example, via weighing cells or similar devices (that is, weighing the content of the tank).
  • the second figure at the top right shows the tank 20 in this way via the line 25 from the reservoir 24 is gradually filled with digestate 26.
  • the third figure of Figure 3 in the center left shows the state after the filling of the tank 21, wherein the supply of digestate from the reservoir 24 was sucked into the tank 21.
  • the tank 21 is emptied and the digestate is in the mixing tank 14.
  • the digestate can be transferred via the tank 21 from the reservoir 24 into the mixing tank 14 without the pump , which creates negative pressure or overpressure in the tank or the piping system between the pump and the tank at all come into contact with the digestate.
  • the digestate is rather sucked by vacuum from the one container 24 into the tank 21 and pressed by pressure from the tank 21 back out into the other container 14.
  • the pump can therefore not be affected by contamination in the digestate.
  • Figure 4 shows in the first illustration at the top left of the fermentation tank 10 and the mixing tank 14. Also shown is the tank 21 described above, in the supply line 25 from a supply of fermentation material, not shown, due to the negative pressure in the tank 21, the digestate in this is sucked in.
  • the pump 28, which sucks air from the tank 21 via the line 29 is also shown schematically.
  • the tank 21 is already largely filled in the illustration with the digestate.
  • the second illustration in Figure 4 in the left center shows the process of pumping the
  • the mixing container 14 can be filled with the fresh digestate, which remains in the mixing container for a while, for example 1, 2 days or more.
  • the third illustration in Figure 4 bottom left shows the process of suction of digestate from the mixing tank 14 out into the tank 21, in which case the pump 28 sucks again, so that in the tank 21, a negative pressure and the fermentation product via the line 30th is sucked back into the tank after it has remained in the mixing tank 14 for the duration of the hydrolysis phase.
  • the fourth illustration in FIG. 4 at the top right shows how the fermentation material is now pumped out of the tank 21 via the line 31 into the fermentation tank 10, by pressurizing it with compressed air by means of the pump 28.
  • the same line system can be used for the pumping process or the tank 21 has several outputs for digestate as indicated in the diagram.
  • the digestate is again pumped from the fermentation tank 10 back into the tank 21 by the pump 28 again sucks, so that a negative pressure in the tank 21 is formed.
  • the mixing tank is preferably always partially filled. If this
  • Mixing container for example, has a content of 400 m 3 , you pump, for example, from the mixing container per day 100 m 3 through the tank into the fermentation tank 10. Several times a week you mix again fresh digestate from a supply first in the tank 21 and then from this Preferably, the process is carried out so that the mixing container 14 always partially, for example, always remains about half filled.
  • a residence time of the digestate in the mixing vessel to achieve hydrolysis is preferably about two days or longer. In the hydrolysis phase (as well as in the subsequent following fermentation in the main tank) it is important to make sure that you work in the absence of oxygen.
  • An advantage of the method lies in the fact that when conveying fresh digestate into the mixing tank 14, the digestate present there is displaced and due to the ring shape of the mixing container in this the fermentation is quasi promoted on a circular path. As a result, the added fresh fermentation mixed in the discharge area with such digestate, which already has a longer residence time in the mixing tank.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung fermentierbarer organischer Substanzen umfassend deren anaerobe Vergärung in einem Gärbehälter (10) sowie Einrichtungen zur Durchmischung des Gärguts, welche wenigstens teilweise außerhalb des Gärbehälters angeordnet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zugeführte frische Gärgut zunächst einem Anmischbehälter (14) zugeführt, welcher sich bevorzugt ringförmig um den Gärbehälter herum erstreckt, in diesem Anmischbehälter wird das Gärgut auf einem Ringweg gefördert, zu einem dickflüssigen Brei vermischt und erst nach einer Verweildauer mittels eines Vakuum-Druck-Pumpsystems (20) aus dem Anmischbehälter heraus gefördert und dem Gärbehälter zugeführt. Die jeweils dem Anmischbehälter entnommene Menge des Gärguts kann gemessen werden, wenn der dazu verwendete Tank auf Wiegezellen steht. Durch die Erfindung wird ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Behandlung organischer Substanzen zur Verfügung gestellt, welche(s) eine effektive Durchmischung des Gärguts bereits in der Phase vor der Zuführung zum zylindrischen Behälter oder Gärbehälter ermöglicht, eine bessere Förderung des Gärguts und eine bessere Steuerung des Gärprozesses.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung fermentierbarer Substanzen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung fermentierbarer organischer Substanzen umfassend deren anaerobe Vergärung in wenigstens einem Gärbehälter sowie Einrichtungen zur Durchmischung des Gärguts, wobei das zugeführte frische Gärgut zunächst einem Anmischbehälter zugeführt wird, in dem das Gärgut angemischt, gegebenen- falls zerkleinert und zu einem dickflüssigen Brei vermischt wird und dieses Gemisch erst danach einem Gärbehälter zugeführt wird zur weiteren Fermentierung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren der vorgenannten Art. Aufgrund der in einiger Zeit zu erwartenden Erschöpfung der natürlichen Erdöl- und Erdgasressourcen ist man auf der Suche nach neuen Energieträgern, die sich dauerhaft nutzen lassen. Interessant sind dabei insbesondere Energieträger, die ein geringeres Gefahrenpotential aufweisen als die Kernkraft und die sich ohne Klimaschädigung nutzen lassen. Eine der bekannten Möglichkeiten, die Nutzung von Wasserstoff, hat den Nachteil, dass es sich um ein an der Luft hochexplosives Gas handelt, dessen Handhabung schwierig ist, so dass diese Technologie ein hohes Gefahrenpotential birgt. Andere bekannte Methoden zur Nutzung alternativer Energieträger in Form der so genannten nachwachsenden Rohstoffe, zum Beispiel die Gewinnung von Rapsölmethylester aus dem Rapsanbau, haben den Nachteil eines vergleichsweise niedrigen Ertrags pro Hektar Anbaufläche und sind daher zum voll- ständigen Ersatz fossiler Brennstoffe wenig geeignet. Eine der Methoden zur Gewinnung von Energie aus alternativen Quellen, nämlich die Herstellung von Biogas (im wesentlichen Methan) aus Biomasse, hat in den letzten Jahren weiter an Bedeutung gewonnen. Dabei wird durch anaerobe Vergärung von Biomasse verschiedener Herkunft mittels Mikroorganismen Biogas gewonnen. Als Biomasse kann beispielswei- se Gülle eingesetzt werden, die in Agrarbetrieben mit Rinderhaltung in großen Mengen anfällt. Alternativ kann auch beispielsweise Klärschlamm, Mist, Bioabfälle, Speisereste oder Biomasse aus gezielt angebauten Energiepflanzen verarbeitet werden. Es können außerdem andere organische Abfälle jeglicher Art in die Biomasse eingemischt werden. Das Biogas wird dann in der Regel anschließend verströmt und der Strom in das Netz eingespeist. Alter- nativ wird heute Biogas auch in zunehmendem Umfang nach einer Gasaufbereitung (Methananreicherung) in das öffentliche Gasnetz eingespeist. Die Behandlung des Gärguts erfolgt in meist größeren Behältern, in denen zunächst eine Hydrolyse erfolgt, bei der die Biopolymere enzymatisch in kleinere Bausteine wie Fettsäuren, Zucker, Aminosäuren zerlegt werden, die dann in der nachfolgenden Fermentation von anaeroben Bakterien zu kleinen organischen Säuren und schließlich zu Essigsäure umgesetzt werden. Aus der Essigsäure entsteht dann in der weiteren Umsetzung Methan.
Für die Durchmischung des Gärmediums in Gärbehältern für die Biogasherstellung werden nach dem Stand der Technik heute überwiegend Rührwerke beispielsweise Tauchrührwerke verwendet. Seltener werden auch beispielsweise wie in der DE 37 37 870 A 1 beschrieben plattenförmige Mischkörper eingesetzt, die im Behälter mechanisch auf und ab bewegt werden.
In der DE 10 2007 024 947 A1 ist ein Biogasfermenter beschrieben, bei dem ein axiales Rührwerk zur Umwälzung der Biomasse im Faulraum außerhalb des eigentlichen Fermenters angeordnet ist. Dabei wird Biomasse aus dem Faulraum in Umwälzungsrohre eingesaugt, durch ein in dem Rohr angeordnetes Rührwerk durchmischt und wieder in den Fermenter zurückgepumpt. Es wird hier darauf hingewiesen, dass die Verwendung von Rührwerken, die innerhalb des Faulraums selbst angeordnet sind , nachteilig sein kann. Bei- spielsweise ist es bei einem Defekt notwendig, den kompletten Faulraum zu entleeren. Außerdem bereitet die Inhomogenität und Zähigkeit der im Faulraum befindlichen Biomasse Probleme bei der Umwälzung mittels herkömmlicher Rührwerke. Die hier beschriebene Lösung schlägt vor, das Rührwerk in den Bereich außerhalb des Faulraums zu verlagern. Da allerdings die Biomasse aus dem Faulraum in Umwälzungsrohre eingesaugt wird und eben- falls über Rohre wieder in den Faulraum zurückgepumpt wird, ergeben sich strömungstechnische Behinderungen bedingt durch die vergleichsweise geringen Querschnitte dieser Rohre. Außerdem ist bauartbedingt der Anteil der Biomasse, der jeweils eine Durchmischung erfährt, vergleichsweise gering bezogen auf den Gesamtanteil des Volumens der Biomasse im Behälter. Auch neue Biomasse wird bei dieser bekannten Anlage dem Gärbehälter über eine rohrförmige Zuführungsvorrichtung zugeführt, wodurch sich entsprechende Einschränkungen ergeben.
In der DE 10 2007 005 069 A 1 ist eine Biogasanlage beschrieben, bei der mehrere ringförmige Gärbehälter konzentrisch ineinander angeordnet sind. Bei dieser bekannten Biogasanlage liegt jedoch der Hauptfermenter konzentrisch innen und das Gärgut gelangt danach in einen radial außen liegenden Ringkanal-Behälter, der als Nachfermenter dient. Durch Zwi- schenringwände sind die Behälter voneinander abgetrennt. Das Gärgut gelangt jedoch durch Überströmen über die Zwischenringwand vom nach oben hin offenen Hauptfermenter unmittelbar in den Nachfermenter oder wird von einer oberhalb des Behälters angeordneten Pumpe vom einen in den anderen Behälter gepumpt. Die Behälter haben hier einen gemeinsamen Gasspeicher oberhalb der nur durch Zwischenwände voneinander getrennten Behälter- abteile. Bei dieser bekannten Biogasanlage wird kein Anmischbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung verwendet. Es ist insbesondere kein Anmischprozess vorgesehen, bei dem eine Hydrolyse des Gärguts stattfindet. Alle Behälterabteile dienen vielmehr zur Biogaserzeugung, das heißt es läuft dort der eigentliche Gärprozess ab. Das Gärgut wird innerhalb des Behälter vom Behälterabteil des Hauptfermentes in dasjenige des Nachfermenters gepumpt, es wird jedoch nicht zwischen einzelnen Gärstufen aus dem Behälter heraus gepumpt. Die Verwendung der ringförmig ineinander angeordneten Behälterabteile geschieht bei dieser bekannten Biogasanlage deshalb, weil man einen gemeinsamen Gasspeicher über den getrennten Behälterabteilen schaffen will. Aus der DE 10 2005 054 323 A1 ist eine weitere Biogasanlage bekannt, bei der sich der Gärraum eines Hauptfermenters, in dem die Biogaserzeugung erfolgt, ringförmig um einen Beruhigungsraum herum erstreckt. Das Gärmaterial wird von dem Gärraum direkt in den Beruhigungsraum gepumpt. Im Gärraum erfolgt überwiegend die Biogaserzeugung und in den Beruhigungsraum gelangt das Gärgut erst, nachdem es weitgehend ausgegoren ist. Jedoch sind beide Behälter nach oben hin offen und über eine gemeinsame Gasglocke miteinander verbunden. Der Beruhigungsraum enthält hier einen Festbettreaktor und hat die Aufgabe, im Gärmaterial noch vorhandene aktive Biomasse durch Überlaufen wieder in den Gärbehälter zurückzufü h ren u n d d a m i t zu rü ck zu gewi n n e n . Au c h h i e r i st ke i n Anmischbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Die DE 197 46 636 A1 beschreibt ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit einer Biogasanlage, bei der sich innerhalb eines Reaktorgehäuses ein kleinerer Misch-, Fermenta- tions- und Vorversorgungsbehälter befindet, in dem das frische organische Material einer anaeroben Fermentation unterworfen und mit Hilfe einer Kreislaufschnecke zerkleinert wird. Dieses vorgesäuerte organische Material gelangt dann über eine innerhalb des Reaktorgehäuses angeordnete Zufuhreinrichtung in einen zylindrischen Reaktionsbehälter, der sich im Zentrum des Reaktorgehäuses befindet und mit einer Heizeinrichtung versehen ist, so dass in diesem Reaktionsbehälter das organische Material aufgeheizt werden kann. Aus dem Reaktionsbehälter gelangt dann das im Wesentlichen bereits vergorene Material in einen Zwischenbereich, der sich konzentrisch um den Reaktionsbehälter herum erstreckt. In diesem Zwischenbereich erfolgt jedoch nur noch ein Nachgasen und Lagern des zuvor behan- delten Materials, das heißt der Reaktionsbehälter ist als Hauptgärbehälter anzusehen. Auch bei dieser bekannten Anlage wird das Material aus dem kleineren Mischbehälter unmittelbar in den Reaktionsbehälter gefördert und ebenso gelangt es aus dem Reaktionsbehälter ummittelbar in den Zwischenbereich. In der DE 199 28 663 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Bioabfällen beschrieben, bei dem zunächst das Gärgut zerkleinert wird und dann unter Zugabe von Wasser in einen separaten zylindrischen Hydrolysebehälter gegeben wird, wo es durch ein Rührwerk umgewälzt und homogenisiert wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch eine aerobe Hydrolyse angestrebt, wozu man eine Luftmenge in das Gärgut einbläst. Von dem Hydrolysebehälter wird das Gärgut in einen Vorlagebehälter gepumpt, in dem ständig gerührt wird. Von diesem Vorlagebehälter wird dann ein breiförmiges Material in einen speziellen Scheibenreaktor gepumpt, der aus einem liegenden Rohr besteht, in dem sich eine motorisch angetriebene Welle mit Lochscheiben befindet, wobei in diesem Scheibenreaktor die Biogaserzeugung erfolgt. In der DE 195 38 579 C1 ist eine Biogasanlage beschrieben mit einem äußeren Behälter und einem konzentrisch innerhalb dieses angeordneten inneren Behälter, wobei zusätzlich eine in radialer Richtung verlaufende Trennwand zwischen beiden Behältern vorgesehen ist. Die beiden Behälter weisen jedoch einen gemeinsamen Gasraum über dem Güllepegel auf und über entsprechende Vorrichtungen wie eine Umlaufleitung und einen Überlauf ist eine direkte Überführung des Gärguts vom inneren zum äußeren Behälter und umgekehrt zwecks Durch mischung vorgesehen. Es ist somit kein Anmischbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung vorhanden, in dem ein getrennter andersartiger Fermentationsprozess abläuft und es ist auch nicht vorgesehen, die Verweildauer des Gärguts in dem einen Behälter unabhängig von den in dem anderen Behälter ablaufenden Prozessen zu steuern.
Aus der Deutschen Patentschrift DE 10 96 754 C ist es grundsätzlich bekannt, für das Fördern von Dickstoffe enthaltenden Medien wie Gülle eine Vakuum-Druck-Pumpe zu verwen- den, mittels derer das Medium angesaugt, in einen Behälter gefüllt und aus diesem durch Druck wird heraus gedrückt werden kann. Die genannte Druckschrift bezieht sich jedoch auf Güllewagen mittels derer Gülle zur Düngung auf Felder ausgebracht werden kann und enthält keine Anregung zur Verwendung derartiger Pumpvorrichtungen im Zusammenhang mit Biogasanlagen.
Bei einer Biogasanlage ist es vorteilhaft, bereits in der Anmischphase einen vergleichsweise dickflüssigen energiereichen Brei aus dem Gärgut herzustellen. Ein solcher dickflüssiger Brei ist jedoch schlecht pumpfähig. Daher ist die Verwendung von Rohren mit begrenztem Quer- schnitt ebenso nachteilig wie zu lange Pumpwege, da dann das dickflüssige Gärgut über längere Wege angesaugt werden muss.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Behandlung organischer Substanzen der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welche(s) mit konstruktiv einfachen technischen Mitteln eine effektive Durchmischung der organischen Substanzen oder des Gärguts bereits in der Phase vor der Zuführung zum zylindrischen Behälter oder Gärbehälter ermöglicht. Weiterhin wird angestrebt, dem Gärbehälter möglichst dickflüssiges und homogenes Medium mit einem möglichst geringen Wassergehalt zuzuführen, um so die Ausbeute bei der Biogasherstellung zu erhöhen.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 9.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Gärgut nach einer gewissen Verweildauer mittels eines Vakuum-Druck-Pumpsystems aus dem Anmischbehälter heraus gefördert und dann in den Gärbehälter gefördert wird. Die zu behandelnden organischen Produkte werden also zunächst dem ringförmigen Anmischbehälter zugeführt, der durch eine Wandung von dem eigentlichen Behälter, insbesondere Gärbehälter, getrennt ist, was den Vorteil hat, dass der Gärvorgang im Hauptbehälter von dem Prozess des Anmischens unabhängig verläuft. Auch der Gasraum oberhalb des Gärbehälters ist vollkommen getrennt von dem Gasraum des Anmischbehälters. Der Anmischbehälter kann beispielsweise im Fassungsvolumen kleiner, insbesondere wesentlich klei ner sei n als d er H au pt(gär)behälter. Das neue Behandlungsgut wird in diesem Anmischbehälter effektiv vermischt und erst nach einem definierten Zeitraum dem Hauptbe- hälter (Gärbehälter) zugeführt. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die Verweildauer in dem Anmischbehälter nach Bedarf gewählt und variiert werden kann. Die in dem Anmischbehälter ablaufenden Umwandlungsprozesse verlaufen völlig unabhängig von den Fermentationsvorgängen im Gärbehälter. Es ist bei der erfindungsgemäßen Lösung keineswegs so, dass die Zugabe einer bestimmten Menge des dem Anmischbehälter zugeführten frischen Mediums dazu führt, dass eine entsprechende Menge an Gärgut aus dem Anmischbehälter in den Gärbehälter gelangt, wie dies bei bekannten Systemen der Fall ist, die Zwischenwände zwischen beiden Behältern aufweisen, über die das Gärgut überströmen kann. Das erfindungsgemäße Verfah ren ist som it wesentl ich flexi bler. Ma n ka n n bei spielsweise d em Anmischbehälter geringere Mengen an Gärgut entnehmen, als man ihm zuvor zugeführt hat, wenn man beispielsweise die Verweilzeit im Anmischbehälter erhöhen will. Man kann auch dem Gärgut, welches man dem Anmischbehälter entnimmt, weitere Substanzen zumischen, bevor man das Gärgut in den Gärbehälter pumpt. Eine unkontrollierte Vermischung des Mediums im Anmischbehälter mit demjenigen im Gärbehälter wird vermieden. Man hat bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit, die Konsistenz des dem Anmischbehälter entnommenen Gärguts zunächst zu kontrollieren und sich gegebenenfalls für eine längere Verweildauer oder ein Zusetzen weiterer Substanzen zu entscheiden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens das Gewicht der jeweils dem Anmischbehälter entnommenen Substanzmenge und/oder der dem Gärbehälter zugeführten Substanzmenge erfasst wird, beispielsweise, indem man eine Vakuum-Druck-Pumpe verwendet mit einem Tank, der auf einer Wiegeeinrichtung positioniert ist, mittels derer das Gewicht der jeweils in den Tank eingefüllten Substanzmenge und/oder der aus diesem abgeführten Substanzmenge erfassbar ist. Die dabei erfassten Mengen kann man jeweils aufzeichnen oder in einem Rechner abspeichern, so dass eine spätere Auswertung möglich ist. Dies ermöglicht eine präzisere Kontrolle und eine Optimierung der Verfahrensabläufe.
Die vorgenannte Erfassung der jeweils dem Gärbehälter zugeführten Menge an Gärgut hat weitere Vorteile. Es gibt viele Biogasanlagen mit einem beweglichen (inneren) Gasdach, welches sich mit zunehmender Gasmenge im Behälter nach oben bewegt. Die vorliegende Erfindung sieht gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung vor, dass man, wenn man beispielsweise ein Steigen des Gasdachs feststellt, welches eine zunehmende Gasmenge im Gärbehälter signalisiert, die Menge an Gärgut, die dem Gärbehälter pro Zeiteinheit zugeführt wird, etwas verringert. Wenn man ein Absinken des Gasdachs feststellt, kann man die zugeführte Menge an Gärgut erhöhen. Die Zufuhr der jeweiligen Menge an Gärgut bzw. dessen Entnahme aus dem Anmischbehälter kann über die dem Vakuum-Druck-Pumpsystem zu- geordnete Wiegeeinrichtung genau erfasst und somit automatisch gesteuert werden. Man kann somit diesen Prozess geregelt ablaufen lassen und dadurch erreichen, dass ein mit dem erzeugten Biogas betriebenes Blockheizkraftwerk immer möglichst unter Volllast betrieben wird.
In dem Anmischbehälter kann dann bei Fermentationsprozessen bevorzugt bereits eine Hydrolyse des Gärguts stattfinden. Im Anmischbehälter wird bereits ein weitgehend homogenes, insbesondere dickflüssiges Gemisch erzeugt, so dass dem Hauptbehälter homogenes neues Gärgut zu einem definierten Zeitpunkt zugeführt wird, welches einen möglichst geringen Wassergehalt hat. Dadurch lässt sich ein gleichmäßigerer Gärvorgang im Hauptbehälter erzielen.
Grundsätzlich kann nach einer Abwandlung des vorgenannten Prinzips im Rahmen der Erfindung der Anmischbehälter auch teilringförmig ausgebildet sein und sich teilweise am Um- fang um den Gärbehälter herum erstrecken. Der Anmischbehälter muss nicht ringförmig geformt sein und muss sich auch nicht unbedingt um den Gärbehälter herum erstrecken, sondern kann gemäß einer Variante der Erfindung auch eine andere geometrische Form aufweisen und an einem anderen Ort separat von dem Gärbehälter untergebracht sein. Die Durchmischung im Anmischbehälter kann durch Rührwerke erfolgen, die beispielsweise seitlich an dessen Wänden angeordnet werden. Dabei stört es nicht, wenn Fremdkörper wie beispielsweise Steine mit dem Gärgut in den Anmischbehälter gelangen, da diese Fremdkörper im Anmischbehälter auf den Boden fallen und man vorzugsweise ein Vakuum-Druck- Pumpsystem verwenden kann, um das Gärgut aus dem Anmischbehälter heraus und in den Gärbehälter zu fördern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Pumpsystemen kommt das Gärgut dabei nicht mit mechanischen Teilen einer Pumpe in Berührung, die durch derartige Fremdkörper beschädigt würden. Im Gärbehälter selbst können herkömmliche Rührwerke verwendet werden. Das frische Behandlungsgut kann in dem ringförmigen Anmischbehälter mehrfach im Kreis gefördert werden, solange bis der gewünschte Durchmischungsgrad und gegebenenfalls bei Hydrolyse Abbauzustand erreicht ist. Man hat so auch eine bessere Kontrolle über die Menge des neu zugemischten Behandlungsguts. Bevorzugt ist die Breite des sich ringförmig um den Gärbehälter herum erstreckenden Anmischbehälters geringer als der Radius des zylindrischen Teils des Gärbehälters, wobei vorzugsweise die Breite des Anmischbehälters weniger als die Hälfte des Radius des zylind- rischen Teils des Gärbehälters beträgt. Bevorzugt ist auch die Höhe des Anmischbehälters geringer als die Höhe des zylindrischen Teils des Gärbehälters, wobei der Anmischbehälter vorzugsweise im Bodenbereich des Gärbehälters, insbesondere unterhalb des den Behälter u mgebenden Boden n iveaus angeord net ist. Die Menge des Behandlungsguts im Anmischbehälter beträgt somit bevorzugt nur einen Bruchteil der Menge des Gärguts im Gärbehälter.
Im Anmischbehälter kann aus den frisch zugeführten organischen Substanzen ein dickflüssiger Brei angemischt werden, beispielsweise mit einer Trockensubstanz von 20 % bis 35 %. Dies hängt jedoch stark davon ab, welche Substanzen zugemischt werden. Neben den üblichen vergärbaren organischen Substanzen für die Herstellung von Biogas (insbesondere Gülle) eignen sich als Ausgangssubstanzen oder Beimischung beispielsweise Mais, Grassilage, Getreideschrot, Brotabfälle und dergleichen oder auch Flüssigkeiten wie zum Beispiel Glycerin.
Ein weiterer Vorteil des ringförmigen Anmischbehälters ergibt sich aus dessen Geometrie. Dieser hat anders als ein eckiger Behälter keine Totzonen, wodurch sich wesentlich einfacher eine gleichmäßige Durchmischung erreichen lässt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann man das Prinzip auch anwenden auf Silos oder Behälter zur Lagerung von organischem Material, um die herum man einen ringförmigen oder nur teilringförmigen Anmischbehälter anordnet. Die Gärprozesse könnten in diesem Fall beispielsweise in einem weiteren separaten Behälter stattfinden. Allerdings macht dies verfahrenstechnisch nur dann Sinn, wenn sich der eigentliche Gärbehälter in nicht zu großer Entfernung von dem Anmischbehälter befindet, um zu große Pumpwege zu vermeiden.
Bevorzugt wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Vakuum-Druck-Pumpsystem verwendet, um das Behandlungsgut vom Anmischbehälter in den Gärbehälter zu fördern. Dieses Pumpsystem eignet sich besonders zum Pumpen von dickflüssigen zähen Medien. Selbst wenn diese Fremdkörper wie Steine oder dergleichen enthalten ist das nicht störend. Das Behandlungsgut wird dabei durch Unterdruck zunächst angesaugt, beispielsweise in einen Tank und dann mittels Druckluft aus diesem herausgepresst in den jeweiligen Behälter. Es besteht anders als bei der Verwendung herkömmlicher Pumpen mit bewegten mechanischen Bauteilen nicht die Gefahr, dass diese durch Fremdkörper beschädigt werden. Das Behandlungsgut wird demnach nicht durch eine herkömmliche mechanische Pumpe unmittelbar vom Anmischbehälter in den Gärbehälter gepumpt, sondern erst aus dem Anmischbehälter abgesaugt und dann in den Gärbehälter gepresst. Es können beispielsweise jeweils nur kleinere Mengen (bezogen auf die Gesamtmenge des Behandlungsguts, welches in der Anlage verarbeitet werden kann) in den Anmischbehalter gepumpt werden. Es ist vorteilhaft, wenn der Anmischbehalter im Betrieb der Anlage stets mindestens teilweise gefüllt ist. Wird von dem durchmischten Behandlungsgut ein Teil aus dem Anmischbehalter in den Gärbehälter gepumpt, kann frisches Behandlungsgut in den Anmischbehälter nachgepumpt werden, um den Füllstand (in der Regel nur Teilfüllung) im Anmischbehälter etwa konstant zu halten. Wenn festgestellt wird, dass im Anmischbehälter noch kein homogenes Gemisch vorliegt, lässt sich die Verweildauer im Anmischbehälter ver- längern. Bei anaerober Vergärung fermentierbarer organischer Medien tritt im ringförmigen Anmischbehälter Hydrolyse ein, wenn die Verweildauer im Anmischbehälter beispielsweise ein oder mehrere Tage beträgt. Das weitgehend homogene bereits hydrolysierte Gärgut kann dann zur weiteren Fermentierung in den Hauptgärbehälter gepumpt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung in den Anmischbehälter zu füllendes frisches Gärgut zunächst aus einem Vorratsbehälter in einen Tank (des Vakuum-Druck-Pumpsystems) gepumpt (gesaugt) und erst danach aus d em Ta n k i n d en An m isch beh ä lter gepu m pt (gedrückt) wi rd u n d/od er a u s d em Anmischbehälter entnommenes vorbehandeltes Gärgut zunächst in einen Tank gepumpt und dann in den Gärbehälter gepumpt wird und/oder fermentiertes Gärgut erst aus dem Gärbehälter in einen Tank gepumpt und dann aus dem Tank in ein Endlager (Lagerbehälter) gepumpt wird . Mit anderen Worten, das frische Gärgut wird demnach nicht direkt in den An m i sch be h ä lter g epu m pt, son d ern zu n äch st i n d en Ta n k d es Va ku u m-Druck- Pumpsystems. Die dazu benutzte Pumpe befindet sich außerhalb dieses Tanks und außer- halb des für den Fördervorgang des Gärguts benutzten Leitungswegs. Die Pumpe selbst kommt somit nicht mit dem Gärgut in Berührung. Man kann für das Ansaugen des Mediums in den Tank des Vakuum-Druck-Pumpsystems und für das Herauspressen des Mediums aus diesem gegebenenfalls das gleiche Leitungssystem benutzen. Es wird also vorzugsweise nicht Gärgut vom Anmischbehälter direkt in den Gärbehälter transferiert, sondern immer vermittels des zwischengeschalteten Tanks. Wenn dabei Steine oder andere Fremdkörper mitgesaugt werden ist dies nicht störend.
Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Tank des Vakuum-Druck- Pumpsystems sowohl in der Nähe des Anmischbehälters als auch in der Nähe des Gärbehälters angeordnet ist, ergibt sich der weitere Vorteil, dass der gleiche Tank und das gleiche Vakuum-Druck-Pumpsystem dazu benutzt werden können, u m frisches Gärgut i n den Anmischbehalter zu pumpen, um den Anmischbehalter zu entleeren und um das bereits im Anmischbehalter vorbehandelte Gärgut in den Gärbehälter zu pumpen und aus dem Gärbehälter ausgegorenes Gärgut (Gärrest) zu entnehmen. Die Pumpwege sind somit sehr kurz, was bei hoher dynamischer Viskosität des Gärguts von Vorteil ist. Hierbei ist es beispiels- weise auch vorteilhaft, wenn der Anmischbehälter unterhalb des den Gärbehälter umgebenden Bodenniveaus angeordnet ist, so dass der Tank neben dem Gärbehälter und oberhalb des tiefer liegenden Anmischbehälters angeordnet werden kann und sich daher in unmittelbarer Nähe zu beiden Behälter befindet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gärbehälter zylindrisch ausgebildet ist und der Anmischbehälter sich ringförmig oder teilringförmig um den zylindrischen Gärbehälter herum erstreckt, wobei sowohl die jeweiligen Räume der beiden Behälter, in denen sich das dickflüssige Gärmedium befindet, als auch die jeweiligen Gasräume der Behälter oberhalb des Gärmediums voneinander vollständig abgetrennt sind. Der genannte wenigstens teilweise zylindrische Behälter kann beispielsweise ein rundes Silo, ein Becken oder ein Behälter sein, in dem organische Substanzen aufgenommen sind. Der Anmischbehälter erstreckt sich ringförmig vorzugsweise konzentrisch zur Achse des Behälters um diesen herum. Der Anmischbehälter kann beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Vorrichtung zur Behandlung fermentierbarer organischer Substanzen durch anaerobe Vergärung in einem Gärbehälter umfassend Einrichtungen zur Durchmischung des Gärguts, welche wenigstens teilweise au- ßerhalb des Gärbehälters angeordnet sind, wobei diese dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen ringförmigen oder teilringförmigen Anmischbehälter umfasst, dem das frische Gärgut zugeführt wird, welcher sich ringförmig oder teilringförmig am Umfang um den Gärbehälter herum erstreckt, wobei ein Vakuum-Druck-Pumpsystem als Einrichtung vorgesehen ist, um das Gärgut in den Anmischbehälter zu fördern, wobei dieses Pumpsystem bevorzugt auch dazu dient, das Gärgut vom Anmischbehälter in den Gärbehälter zu fördern. Dieser Gärbehälter ist insbesondere ein Behälter zur Herstellung von Biogas aus vergärbaren organischen Substanzen. In dem Anmischbehälter wird insbesondere ein möglichst dickflüssiger energiereicher Substanzbrei hergestellt, der dann bevorzugt mittels Druckluft in den Gärbehälter gepumpt werden kann. Dieser Pumpvorgang erfolgt dabei jedoch vorzugsweise so, dass das Gärgut erst aus dem Anmischbehälter heraus gepumpt wird und erst danach in den Gärbehälter gepumpt wird. Es gibt somit bevorzugt keine direkte Verbindungsleitung zwischen Anmischbehälter und Gärbehälter. Dadurch wird es zum einen möglich, die aus dem Anmischbehalter entnommene Menge zu kontrollieren, beispielsweise zu wiegen oder anzureichern und zum anderen muss nicht zwangsläufig die aus dem Anmischbehalter entnommene Menge an Gärgut mit gleichem Volumen dem Gärbehälter zugeführt werden. Durch Verwendung des Vakuum-Druck-Pumpsystems kommt zudem das Gemisch nicht in direkten Kontakt mit mechanischen Teilen einer Pumpe und es ergeben sich in vorteilhafter Weise vergleichsweise kurze Pumpwege.
Der erfindungsgemäße Anmischbehälter bildet somit bevorzugt eine ringförmige sich um einen Gärbehälter oder ein Silo herum erstreckende Mischvorrichtung, in der bereits der Fermentierungsvorgang beginnen kann. Insbesondere kann bei der anaeroben Vergärung mittels Bakterien zur Herstellung von Biogas die Hydrolyse bereits in dem Anmischbehälter erfolgen. Dies hängt unter anderem ab von der Art der Biomasse und der Verweildauer in dem Anmischbehälter. Gegebenenfalls können auch weitere Zersetzungs- und Fermentationsschritte bereits in dem Anmischbehälter erfolgen, beispielsweise die Acidogenese /Acetogenese, wobei organische Bausteine der Biomasse durch anaerobe Bakterien zu Säuren umgesetzt werden und folglich der pH-Wert in dem Gemisch sinkt.
Der ringförmige Anmischbehälter kann beispielsweise eine geringere Höhe aufweisen als der Gärbehälter und der Anmischbehälter kann auch beispielsweise unter dem Boden-Niveau der Umgebung angeordnet sein (also quasi in den Boden eingelassen.) In diesem Fall handelt es sich um eine Art Hydrolysekeller, der sich ringsum um den Gärbehälter erstreckt, welcher ebenfalls mit seinem untersten Bereich beispielsweise in den Boden eingelassen sein kann. Dies kann vorteilhaft sein, um das Gärgut in dem Anmischbehälter kühler zu halten oder eine gleichmäßigere Temperatur unabhängig von der Jahreszeit zu erreichen. Der Gärbehälter selbst ist bei der Herstellung von Biogas meist nur in seinem unteren Teilbereich zylindrisch und hat nach oben hin anschließend einen Dom oder eine Glocke, in der sich das Biogas sammelt.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Vakuum-Druck-Pumpsystem, um die orga- nischen Substanzen oder das Gärgut zu fördern, umfassend einen Tank, an den ein Vakuum anlegbar ist, um die organischen Substanzen oder das Gärgut anzusaugen und der eine Schließvorrichtung umfasst, wobei die organischen Substanzen oder das Gärgut anschließend mittels Druckluft aus dem Tank ausbringbar sind. Vorzugsweise umfasst dieses Vakuum-Druck-Pumpsystem wenigstens eine außerhalb des Tanks angeordnete Pumpe sowie wenigstens eine von der Pumpe zum Tank führende Leitung für Luft, um den Tank mit Druckluft zu beaufschlagen oder einen Unterdruck an den Tank anzulegen. Dies schafft die Möglichkeit, auch dickflüssiges Medium, welches gegebenenfalls Fremdkörper enthält, in den Tank zu saugen und anschließend durch Beaufschlagung des Tanks mit Druckluft aus diesem auszubringen.
Besonders bevorzugt umfasst der Anmischbehalter ein von dem Gärbehälter abgetrenntes Volumen, wobei wenigstens eine Leitung für Gärgut von dem Anmischbehälter zu dem Tank verläuft, um den Anmischbehälter zu befüllen oder zu entleeren, und wobei wenigstens eine Leitung von dem Tank zum Gärbehälter verläuft, um den Gärbehälter zu befüllen oder zu entleeren, so dass man beispielsweise mit nur einem Tank sowohl den Anmischbehälter als auch den Gärbehälter befüllen oder entleeren kann. Es ist hingegen nicht vorgesehen, dass das Gärgut direkt über eine Öffnung im Anmischbehälter oder eine Leitung vom Anmischbehälter unmittelbar in den Gärbehälter gelangen kann.
Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt: Figur 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anlage mit Gärbehälter und ringförmigem Anmischbehälter;
Figur 2 einen Längsschnitt durch die Anlage von Figur 1 ; Figur 3 eine teils schematisierte Detailansicht eines erfindungsgemäßen Vakuum-Druck- Pumpen-Systems zum Fördern des Gärguts in fünf verschiedenen Arbeitsphasen;
Figur 4 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage in sechs verschiedenen Arbeitsphasen.
Es wird zunächst auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen und anhand dieser wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer möglichen Ausführungsform näher erläutert. Es ist ein Gärbehälter 10 dargestellt, der in seinem unteren Bereich 1 1 zylindrisch ausgebildet ist und der in seinem oberen Bereich einen gewölbten Dom 12 aufweist, der nach oben hin abge- schlössen ist, so dass sich unterhalb dieses Doms 12 das erzeugte Biogas sammeln kann. Das Biogas kann dann abgeleitet werden und zur Erzeugung von Strom in beispielsweise einem benachbarten Blockheizkraftwerk 13 dienen. Wie man insbesondere aus Figur 2 er- kennen kann, ist der Gärbehälter 10 im unteren Teil des zylindrischen Bereichs 1 1 außen konzentrisch von einem ringförmigen im Querschnitt rechteckigen Anmischbehälter 14 umgeben, wobei letztere so positioniert ist, dass er unten mit dem Boden 15 des Gärbehälters 10 horizontal fluchtend abschließt, während der Anmischbehälter 14 oben etwa in Höhe der Bodenoberfläche 16 des die Anlage umgebenden Geländes abschließt. Der
Anmischbehälter 14 ist somit quasi in den Boden eingelassen und er weist insgesamt eine wesentlich geringere Gesamthöhe auf als der Gärbehälter. Entsprechend ist auch das Fassungsvolumen des Anmischbehälters 14 um ein mehrfaches geringer als dasjenige des Gärbehälters 10.
Ein biologischer Luftfilter 17 dient in der Regel dazu, die Belastung der Umgebung durch unangenehme Gerüche zu beseitigen. Der ringförmige Anmischbehälter 14 ist an seiner radial inneren Seite durch eine beispielsweise mit dem zylindrischen Bereich 1 1 fluchtende Trennwand 18 von dem Innenraum 19 des Gärbehälters 10 getrennt. Ein Vakuum-Druck- Pumpsystem 20 dient dazu den Anmischbehälter 14 und den Gärbehälter 14 zu befüllen. Dieses Vakuum-Druck-Pumpensystem 20 kann auf dem Niveau der Bodenoberfläche 16 angeordnet sein, so dass es sich oberhalb des Anmischbehälters 14 befindet. Ausserdem ist das Vakuum-Druck-Pumpensystem bevorzugt in geringer Entfernung zu Gärbehälter 10 und Anmischbehälter 14 angeordnet, um so kurze Pumpwege sicher zu stellen.
Die Funktionsweise des Vakuum-Druck-Pumpsystems 20 wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur 3 näher erläutert. Dieses Pumpsystem umfasst einen Tank 21 mit Anschlüssen 22, 23, für eine oder mehrere Pumpen, so dass man das Innere des Tanks mit Vakuum oder Druckluft beaufschlagen kann. In der ersten Abbildung oben links in Figur 3 ist dieser Tank 21 leer. Aus einem schematisch dargestellten Vorratsbehälter 24 kann über eine Leitung 25 Gärgut 26 in den Tank 21 gesaugt werden, wenn zuvor ein Unterdruck von beispielsweise 0,5 bar an den Innenraum des Tanks 21 angelegt wird, so dass dieser dann in der Folge bis zu einem vorgegebenen Füllstand, der beispielsweise durch einen Schwimmer oder dergleichen vorgegeben wird, befüllt werden kann. Man kann auch alternativ den Füll- stand zum Beispiel über Wiegezellen oder ähnliche Einrichtungen kontrollieren (das heißt der Tank mit Inhalt wird gewogen.) In der zweiten Abbildung oben rechts ist dargestellt, wie der Tank 20 auf diese Weise über die Leitung 25 aus dem Vorratsbehälter 24 allmählich mit Gärgut 26 gefüllt wird. Die dritte Abbildung von Figur 3 in der Mitte links zeigt den Zustand nach der Befüllung des Tanks 21 , wobei der Vorrat an Gärgut aus dem Vorratsbehälter 24 in den Tank 21 gesaugt wurde. Es kann dann der Prozess der Entleerung des Tanks 21 beginnen, bei dem wie in der vierten Abbildung in Figur 3unten rechts dargestellt das Innere des Tanks 21 beispielsweise über den Anschluss 22 mit einem Überdruck von beispielsweise 1 ,5 bar beaufschlagt wird, so dass dadurch das Gärgut aus dem Tank 21 über eine weitere Leitung 27 in einen weiteren hier nur schematisch dargestellten Behälter gepumpt werden kann, beispielsweise in den ringförmigen Anmischbehälter 14 wie er in Figur 2 dargestellt ist.
In der fünften Darstellung, in Figur 3 links unten dargestellt, ist der Tank 21 geleert und das Gärgut befindet sich in dem Anmischbehälter 14. Somit kann das Gärgut über den Tank 21 aus dem Vorratsbehälter 24 in den Anmischbehälter 14 transferiert werden, ohne dass die Pumpe, die im Tank Unterdruck bzw. Überdruck erzeugt oder das Leitungssystem zwischen Pumpe und Tank überhaupt mit dem Gärgut in Berührung kommen. Das Gärgut wird vielmehr durch Unterdruck aus dem einen Behälter 24 in den Tank 21 gesaugt und durch Überdruck aus dem Tank 21 wieder heraus gepresst in den anderen Behälter 14. Die Pumpe kann daher auch nicht durch Verunreinigungen im Gärgut beeinträchtigt werden.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anlage wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die sechs schematischen Darstellungen von Figur 4 näher erläutert. Figur 4 zeigt in der ersten Darstellung oben links den Gärbehälter 10 und den Anmischbehälter 14. Ebenfalls dargestellt ist der zuvor beschriebene Tank 21 , in den über die Anfuhrleitung 25 aus einem nicht dargestellten Vorrat an Gärgut aufgrund des Unterdrucks in dem Tank 21 das Gärgut in diesen eingesaugt wird. Die Pumpe 28, die Luft aus dem Tank 21 über die Leitung 29 absaugt ist ebenfalls schematisch dargestellt. Der Tank 21 ist in der Darstellung bereits weitgehend mit dem Gärgut gefüllt. Die zweite Darstellung in Figur 4 links in der Mitte zeigt den Vorgang des Pumpens des
Gärguts aus dem Tank 21 über eine Zuführleitung 30 in den Anmischbehälter 14. Dazu wird der Innenraum des Tanks 21 mit Druck beaufschlagt, wobei dieser durch die Pumpe 28 erzeugt wird, die in diesem Fall Druckluft über die Leitung 29 in den Tank 21 gibt anstatt zu saugen. Auf diese Weise kann zunächst der Anmischbehälter 14 mit dem frischen Gärgut gefüllt werden, welches eine Zeit lang in dem Anmischbehälter verbleibt, beispielsweise 1 , 2 Tage oder länger.
Die dritte Darstellung in Figur 4 links unten zeigt den Vorgang des Ansaugens von Gärgut aus dem Anmischbehälter 14 heraus in den Tank 21 , wobei in diesem Fall die Pumpe 28 wieder ansaugt, so dass im Tank 21 ein Unterdruck entsteht und das Gärgut über die Leitung 30 wieder in den Tank gesaugt wird, nachdem es für die Dauer der Hydrolysephase in dem Anmischbehälter 14 geblieben ist. Die vierte Darstellung in Figur 4 rechts oben zeigt wie das Gärgut nun aus dem Tank 21 heraus über die Leitung 31 in den Gärbehälter 10 gepumpt wird, indem dieser mittels der Pumpe 28 mit Druckluft beaufschlagt wird. Hier kann eventuell zumindest teilweise das gleiche Leitungssystem für den Pumpvorgang genutzt werden oder der Tank 21 hat mehrere Ausgänge für Gärgut wie in der Schemazeichnung angedeutet.
Nachdem das Gärgut die vorgesehene Zeitdauer lang in dem Gärbehälter 10 verblieben ist und die Fermentation abgeschlossen ist, wird wie in der fünften Darstellung von Figur 4 rechts Mitte gezeigt das Gärgut wieder aus dem Gärbehälter 10 zurück in den Tank 21 gepumpt, indem die Pumpe 28 wieder ansaugt, so dass ein Unterdruck in dem Tank 21 entsteht.
Schließlich wird in einem abschließenden Schritt gemäß der sechsten schematischen Dar- Stellung von Figur 4 rechts unten durch Druckbeaufschlagung des Tanks 21 das Gärgut
(Gärrest) aus diesem heraus über eine Leitung 32 in ein Endlager gepumpt. Hier kann gegebenenfalls teilweise das gleiche Leitungssystem benutzt werden welches auch für die Anfuhr von frischem Gärgut zum Tank dient (siehe Figur 4 erste Skizze). Der Tank kann aber auch über eine entsprechende Anzahl verschiedener Ausgänge verfügen. Es versteht sich, dass entsprechende Ventile an den Eingängen/Zuleitungen und Ausgängen/Abfuhrleitungen oder Stutzen des Tanks vorgesehen sind, um wahlweise die verschiedenen genannten Funktionen bei der Befüllung bzw. Entleerung des Tanks zu ermöglichen und die jeweils benötigten Eingänge/Ausgänge und/oder Leitungen zu öffnen oder zu schließen. Bei dem Betrieb einer Biogasanlage mit einem Anmischbehälter 14 gemäß der vorliegenden Erfindung ist man in der Regel bestrebt, in der Anmischphase/Hydrolysephase einen möglichst dickflüssigen energiereichen Brei herzustellen. Man pumpt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt jeweils kleinere Portionen des Gärprodukts aus dem
Anmischbehälter 14 in den Tank 21 und dann von dem Tank in den Gärbehälter 10. Den Anmischbehälter lässt man vorzugsweise immer teilweise gefüllt. Wenn dieser
Anmischbehälter beispielsweise einen Inhalt von 400 m3 hat, pumpt man beispielsweise aus dem Anmischbehälter pro Tag 100 m3 über den Tank in den Gärbehälter 10. Einige Male pro Woche mischt man wieder frisches Gärgut aus einem Vorrat zunächst in den Tank 21 und dann von diesem aus in den Anmischbehälter 14. Vorzugsweise führt man das Verfahren so, dass der Anmischbehälter 14 immer teilweise, beispielsweise immer etwa halb gefüllt bleibt. Eine Verweildauer des Gärguts im Anmischbehälter zur Erzielung einer Hydrolyse liegt bevorzugt bei etwa zwei Tagen oder länger. In der Hydrolysephase (ebenso wie bei der nach- folgenden Gärung im Hauptbehälter) ist es wichtig darauf zu achten, dass unter Ausschluss von Sauerstoff gearbeitet wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, dass beim Fördern von frischem Gärgut in den Anmischbehälter 14 das dort vorhandene Gärgut verdrängt wird und bedingt durch die Ringform des Anmischbehälters in diesem das Gärgut quasi auf einem Kreisweg gefördert wird. Dadurch vermischt sich das zugesetzte frische Gärgut im Einleitungsbereich mit solchem Gärgut, welches bereits eine längere Verweildauer im Anmischbehälter hat.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Gärbehälter
1 1 unterer zylindrischer Bereich
12 Dom
13 Blockheizkraftwerk
14 Anmischbehälter
15 Boden des Gärbehälters
16 Bodenoberfläche der Umgebung
17 biologischer Luftfilter
18 Trennwand
19 Innenraum
20 Vakuum-Druck-Pumpsystem
21 Tank
22 Anschluss
23 Anschluss (Stutzen)
24 Vorratsbehälter
25 Leitung
26 Gärgut
27 Leitung
28 Pumpe
29 Leitung
30 Leitung
31 Leitung
32 Leitung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Behandlung fermentierbarer organischer Substanzen umfassend deren anaerobe Vergärung in wenigstens einem Gärbehälter sowie Einrichtungen zur Durchmischung des Gärguts, wobei das zugeführte frische Gärgut zunächst einem Anmischbehälter (14) zugeführt wird, in dem das Gärgut angemischt, gegebenenfalls zerkleinert und zu einem dickflüssigen Brei vermischt wird und dieses Gemisch erst danach einem Gärbehälter zugeführt wird zur weiteren Fermentierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Gärgut nach einer gewissen Verweildauer mittels eines Vakuum-Druck-Pumpsystems (20) aus dem Anmischbehälter heraus gefördert und dann in den Gärbehälter (10) gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anmischbehälter (14) und der Gärbehälter (10) voneinander getrennte Behälter sind und keine unmittelbare direkte Fluidverbindung vom Anmischbehälter in den Gärbehälter vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gärgut in dem ringförmigen Anmischbehälter hydrolisiert wird, bevor es in den Gärbehälter gepumpt wird zur weiteren Fermentierung.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Vakuum-Druck-Pumpsystems (20) das Gärgut auch in den Anmischbehälter (14) und/oder innerhalb des Anmischbehälters gefördert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gärgut im Anmischbehälter zu einem dickflüssigen Brei mit vorzugsweise 20 % bis 35 % Trockensubstanz angemischt wird, bevor es in den Gärbehälter gepumpt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nur ein Bruchteil des in dem ringförmigen Anmischbehälter befindlichen angemischten Gärguts aus diesem entnommen und in den Gärbehälter gepumpt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anmischbehälter während des Betriebs der Anlage immer teilweise mit Gärgut gefüllt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Anmischbehalter (14) zu füllendes frisches Gärgut zunächst aus einem Vorrat in einen Tank (21 ) gepumpt und erst danach aus dem Tank in den Anmischbehälter gepumpt wird und/oder aus dem Anmischbehälter entnommenes vorbehandeltes Gärgut zunächst in einen Tank (21 ) gepumpt und dann in den Gärbehälter (10) gepumpt wird und/oder fermentiertes Gärgut erst aus dem Gärbehälter in einen Tank (21 ) gepumpt und dann aus dem Tank in ein Endlager gepumpt wird.
9. Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gärbehälter (10) zylindrisch ausgebildet ist und der Anmischbehälter sich ringförmig oder teilringförmig um den zylindrischen Gärbehälter (10) herum erstreckt, wobei sowohl die jeweiligen Räume der beiden Behälter, in denen sich das dickflüssige Gärmedium befindet, als auch die jeweiligen Gasräume der Behälter oberhalb des Gärmediums voneinander vollständig abgetrennt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des sich ringförmig um den Gärbehälter (10) herum erstreckenden Anmischbehälters (14) geringer ist als der Radius des zylindrischen Teils des Gärbehälters, wobei vorzugsweise die Breite des Anmischbehälters weniger als die Hälfte des Radius des zylindrischen Teils des Gärbehälters beträgt.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Anmischbehälters (14) geringer ist als die Höhe des zylindrischen Teils des Gärbehälters (10), wobei der Anmischbehälter vorzugsweise im Bodenbereich des Gärbehälters, insbesondere unterhalb des den Behälter umgebenden Bodenniveaus (16) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuum-Druck-Pumpsystem (20) vorgesehen ist, um die organischen Substanzen oder das Gärgut zu fördern, umfassend einen Tank (21 ), an den ein Vakuum anlegbar ist, um die organischen Substanzen oder das Gärgut anzusaugen und der eine Schließvorrichtung umfasst, wobei die organischen Substanzen oder das Gärgut anschließend mittels Druckluft aus dem Tank ausbringbar sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anmischbehälter (14) ein von dem Gärbehälter (10) abgetrenntes Volumen umfasst, dass wenigstens eine Leitung (30) für Gärgut von dem Anmischbehälter (14) zu dem Tank (21 ) verläuft, um den Anmischbehälter zu befüllen oder zu entleeren, und dass wenigstens eine Leitung (31 ) von dem Tank (21 ) zum Gärbehälter (10) verläuft, um den Gärbehälter zu befüllen oder zu entleeren.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum-Druck-Pumpsystem (20) wenigstens eine außerhalb des Tanks (21 ) angeordnete Pumpe (28) umfasst sowie wenigstens eine von der Pumpe zum Tank führende Leitung (29) für Luft, um den Tank mit Druckluft zu beaufschlagen oder einen Unterdruck an den Tank anzulegen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (21 ) auf einer Wiegeeinrichtung positioniert ist, mittels derer das Gewicht der jeweils in den Tank eingefüllten Substanzmenge und/oder der aus diesem abgeführten Substanzmenge erfaßbar ist.
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