WO2009000554A2 - Biogas plant comprising a fermenter - Google Patents

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WO2009000554A2
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Definitions

  • the invention relates to a biogas plant with a fermenter, in which a nutrient medium can be introduced, through the fermentation biogas can be generated, and a method for pressure control of such a biogas plant.
  • Such a fermenter and a biogas plant using this fermenter are known.
  • the fermentation of the nutrient medium in the fermenter produces biogas, which accumulates in a gas storage area of the fermenter.
  • an overpressure is built up in the fermenter, which entails that the known biogas plant must be pressure-resistant.
  • Such a biogas plant must therefore be approved by the authorities and regularly checked by experts. This leads in a disadvantageous manner not only high production costs, but also high operating and maintenance costs.
  • a method for controlling a fermentation of a substrate and a corresponding device in which the hydrogen partial pressure in the substrate is determined and by means of which the fermentation is controlled.
  • the plant described in this document has a container in which the substrate to be fermented is located. Three measuring points are connected to a control unit, the first measuring point supplying a hydrogen partial pressure, the second measuring point a pH value and the third measuring point a redox value of the substrate to be fermented.
  • the control unit receives the measured data and based on values stored in a memory unit or of stored functional relationships of the measured variables with one another a suitable control of the fermentation is carried out.
  • DE 10 2004 047 560 describes a biogas measuring device and a method for measuring biogas volume, in which a bioreactor is sealed off to the outside so that all gas volumes generated in the bioreactor can be detected by a measuring chamber of a gas volume measuring device.
  • DE 198 44 315 describes a method and an arrangement for determining the anaerobic degradability of organic substances, in which the gas pressure in a closed and thermostable vessel is constantly measured and evaluated.
  • the changes in the gas pressure and the pH of the redox potential during the process are as so specifically influenced that the pH and the redox potential remain approximately constant.
  • EP 1 762 607 describes a biogas plant control method for a biogas plant, which consists of a fermenter tank, at least one basic metering device for a basic biomass and a control device for controlling at least one process parameter as a controlled variable of the fermentation process.
  • the control of a control deviation with respect to at least one process parameter is carried out by a control metering a specific amount of an associated and the respective process parameters influencing the fermentation process rule biomass held for a control intervention in a Regelvorrats employer and by means of a control metering device as an actuator according to a Adjusted signal is added.
  • biogas plant of the type mentioned and a method for pressure control of such a biogas plant in such a way that a simplified production and / or lower operating and maintenance costs of the biogas plant can be achieved.
  • the biogas plant has a pressure sensor, by which the pressure of the biogas contained in the fermenter can be detected, that a sensor signal of the pressure sensor is passed to a control device which sets the actual pressure of the biogas with a or predetermined target pressure compares, and that the control device generates at least one the filling amount of the nutrient medium in the fermenter regulating signal by which the supply and / or the removal of the nutrient medium in or out of the fermenter is regulated.
  • the method according to the invention proposes that the pressure of the biogas contained in the fermenter be detected by a gas sensor, and a sensor signal generated by the gas sensor be added to a control unit. directed, and that by the control device, the amount of nutrient medium in the fermenter is controlled so that the control device compares the detected by the pressure sensor actual pressure of the biogas with a predetermined or predetermined target pressure, and that at a low pressure of the biogases located in the fermenter increases the supply of nutrient medium and / or reduces the removal of the nutrient medium from the fermenter and reduces the supply of nutrient medium and / or the removal of nutrient medium from the fermenter is increased at a high pressure of the biogas.
  • the biogas plant according to the invention which is suitable both for the mezophilic and the thermophilic area, advantageously achieves the effect that the pressure in the fermenter is regulated by the controlled supply and / or removal of nutrient medium into and out of the fermenter Fermenter located, produced by fermentation of the nutrient medium biogas regulated and thus below a certain pressure value, in particular under atmospheric pressure, is durable.
  • the reliability of the biogas plant according to the invention is increased.
  • the gas storage area available in the biogas is reduced or increased and thus the gas pressure prevailing in the fermenter is increased or decreased.
  • the amount of biogas produced by the fermentation is proportional to the amount of nutrient medium contained in the fermenter, so that by regulating the amount of nutrient medium in the fermenter in an advantageous manner, a regulation of the pressure of the biogas is made possible.
  • the control device evaluating the sensor signal of the pressure sensor advantageously regulates the function of the components of the biogas plant which cause the supply and / or removal of the nutrient medium, so that a fully automatic operation of the same is made possible in an advantageous manner.
  • An advantageous development of the invention provides that the pressure is kept below the atmospheric pressure. This has the advantage that thereby the fermenter and thus the biogas plant can be very simple.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the control device regulates a feed device for the nutrient medium and / or the inflow of nutrient medium regulating valves and / or at least one feed pump.
  • This measure has the advantage that in this way the supply of the nutrient medium to the fermenter can be regulated in a particularly simple manner.
  • a further advantageous development of the invention provides that the control device regulates the outflow of regulating valves located in the fermenter in the fermenter. In this way, it is possible in a simple manner to regulate the nutrient medium in the fermenter on the discharge side.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the supply device for supplying the nutrient medium to the fermenter has a mixing device by means of which the nutrient medium can be mixed with a gaseous medium and the mixture thus formed can be fed into the fermenter.
  • a mixing device by means of which the nutrient medium can be mixed with a gaseous medium and the mixture thus formed can be fed into the fermenter.
  • a further advantageous development of the invention provides that the gaseous medium used for mixing the nutrient medium is the biogas obtained in the fermenter. Such a measure has the advantage of a particularly cost-effective operation.
  • a further advantageous development of the invention provides that, completely or partially fermented nutrient medium taken from the fermenter is passed to the mixing device, where it is mixed with the nutrient medium to be fed into the fermenter. medium and the gaseous medium and in turn fed into the fermenter.
  • Such a procedure has the advantage that this allows a circulating operation of the fermenter, which causes an improved fermentation and thus an increased gas production.
  • Figure 1 is a schematic representation of a biogas plant
  • FIG. 1 shows a biogas plant, generally designated 1, which has a fermenter 2 to which the nutrient medium M to be fermented in the fermenter 2 can be fed via a feed line 3.
  • biogas B By the fermentation of the nutrient medium biogas B is generated, which accumulates in a gas storage area 2a of the fermenter 2 and is discharged via a gas discharge line 4 from the fermenter 2 by valves 5a and 5b is opened or closed accordingly.
  • the biogas B discharged from the fermenter 2 is either - as here - fed via a gas line 4a to a consumer 6 or fed into an external gas line system.
  • Such a biogas plant 1 is known and therefore need not be explained further.
  • the accumulation of the biogas B obtained by the fermentation of the nutrient medium M in the gas storage area 2 a of the fermenter 2 causes an overpressure to be built up as a result.
  • the well-known Fermenter 2 usually approved by the authorities and regularly checked by experts.
  • the described biogas plant 1 now makes it possible to keep the pressure in the fermenter 2 below a certain pressure level, for example below atmospheric pressure, by providing that by a corresponding regulation of the filling quantity F of the nutrient medium M by a change in the supply of the nutrient medium M and / or the removal of an already in the fermenter 2, completely or partially fermented nutrient medium M 'of the prevailing in the fermenter 2 total pressure below a predetermined or predetermined pressure value, preferably under a bar, is maintained.
  • the pressure of the biogas B produced in the fermenter 2 is detected continuously, quasi-continuously or at certain discrete points in time by means of a gas pressure sensor 20 and the sensor signal generated by the gas pressure sensor 20 is fed to a control device 30.
  • the control device 30 compares the detected by the pressure sensor 20 actual pressure of the biogas B with a predetermined or predetermined target pressure. If the pressure of the biogas B in the line 4 and thus in the fermenter 2 is too high, the supply of the nutrient medium M is reduced and / or the nutrient medium M 'is increasingly removed from the fermenter 2 via discharge lines 8a, 8b, 8c.
  • gas pressure in the fermenter 2 is too low, for example as a result of excessively high removal of the biogas B, nutrient medium M is supplied to the fermenter 2 to a greater extent and nutrient medium M 'is removed from the fermenter 2 to a lesser extent, thus increasing gas production and increasing the production of gas gas G is available. decreasing gas storage area 2a of the fermenter 2 and thereby the gas pressure is increased. It is also possible to feed the fermenter 2 already fermented nutrient medium M ', which was discharged via the line 8c, again via a line 8e in order to increase the short-term possible removal of gas without loss of pressure.
  • the control device is connected via signal lines - which for reasons of clarity are not shown in FIG. 1 - to the components described below.
  • the biogas plant 1 has a first feed pump 31 which serves to feed the substrate-like nutrient medium M fed thereto, for example a primary sludge, into the fermenter 2.
  • a check valve 34 which is signal-operated by the control device serves to regulate the inflow of the nutrient medium M to the first feed pump 31.
  • a second feed pump 32 which can be controlled by the control device is provided.
  • Valves 33a and 33b serve to regulate the supply of the medium supplied by the feed pumps 31 and 32, respectively.
  • the nutrient medium M thus formed is directed to a feed device 10 of the biogas plant 1, which will be described in detail below.
  • This feed device 10 is connected via a feed line 3 to an inlet opening 3 'of the fermenter.
  • the fermenter 2 has a plurality of removal points 7a, 7b, into the discharge lines 8a, 8b open, which adjustable by the control device valves 9a, 9b are open and shut off.
  • the completely or partially fermented nutrient medium M 'removed via the removal points 7a and / or 7b from the fermenter 2 can then be removed via a further discharge line 8c, which can be opened and closed by a valve 9c signaled by the regulating device.
  • a valve 9c signaled by the regulating device.
  • the nutrient medium M to be supplied to the fermenter 2 is mixed with a gaseous medium G before it is fed.
  • This has the advantage that the introduced into the fermenter 2 mixture of nutrient medium M and gaseous medium G ensures a mixing of the nutrient medium M located in the fermenter 2 by a from the inlet port 3 'of the feed line 3 outgoing nutrient medium flow S is generated, due to its caused by the gas admixture lower specific gravity in the nutrient medium M located in the fermenter 2 and thus ensures the same mixing.
  • the mixing of the introduced into the fermenter 2 nutrient medium M with the gaseous medium G is achieved in the case described here, characterized in that the inlet opening 3 'for the nutrient medium M upstream feed device 10 is formed as a mixing device 10', both the nutrient medium M than Also, the gaseous medium G is supplied and these two components are then mixed together in the mixing device 10 '.
  • the thus formed mixture of nutrient medium M and gaseous medium G is then passed via the supply line 3 from the mixing device 10 'to the inlet opening 3' of the fermenter 2.
  • the mixing device 10 ' has a first input 10a, via which the nutrient medium M of the mixing device 10' can be fed.
  • the nutrient medium M is primary sludge, which is supplied via the first feed pump 31 to the first inlet 10a of the mixing device 10 '.
  • the primary sludge is optionally still excess sludge, which optionally also contains a co-fermented, supplied via the second feed pump 32, wherein the supply of primary sludge and / or secondary sludge via the valves 33a, 33b can be regulated.
  • Shut-off valves 34a and 34b make it possible to control the supply of primary sludge to the first feed pump 31 or from excess sludge to the second coating pump 32.
  • the gaseous medium G is supplied to the mixing device 10 'via a second input 10b. It is particularly advantageous if the gaseous medium G used for mixing the nutrient medium M does not originate - at least in part - from an external gas source, but rather that the biogas B obtained in the fermenter 2 is used for this purpose. For this purpose, it is provided in the described exemplary embodiment that the biogas B removed from the gas storage area 2 a of the fermenter 2 is connected to the second inlet 10 b of the mixing facility. tion 10 is supplied by a provided with a valve 11 gas line 4b to the mixing device 10 'is guided.
  • the gaseous medium G is compressed prior to feeding into the mixing device 10 'still in a gas compressor 12 and is guided via a gas pump 13 to the mixing device 10', so that in the mixing device 10 'formed mixture of nutrient medium M and gaseous Medium G is fed with a sufficiently high pressure in the fermenter 2.
  • a measure has the advantage that, as a result, the mixture of nutrient medium M and gaseous medium G emerging from the inlet opening 3 'of the fermenter 2, which, as already mentioned, through this mixture has a lower specific gravity than the other nutrient medium M present in the fermenter 2 possesses, rises by this pressurization to an even better extent and thereby ensures an even better mixing of the nutrient medium M in the fermenter 2.
  • the gas compressor can - if necessary - be used without addition of the nutrient medium M for feeding the gaseous medium G.
  • the nutrient medium M, M 'present in the fermenter 2 can be homogenized.
  • a control valve 14 is arranged between the gas compressor 12 and the gas pump 13.
  • the mixing device 10 not only the nutrient medium M - here: the sewage sludge - and the gaseous medium G - here: obtained by the fermentation of the nutrient medium M biogas B - is fed, but that in an advantageous It is provided that the mixing device 10 'is also supplied from the fermenter 2 via a line 8d, fermented nutrient medium M' via a third input 10c, mixed with the nutrient medium M and the gaseous medium G and then from the Nutrient medium M and / or the recirculated, completely or partially fermented nutrient medium M 'and the gaseous medium G composite mixture is in turn fed into the fermenter 2.
  • Such an approach has the advantage that this allows a circulating operation of the fermenter 2, by which an improved mixing in the fermenter 2 nutrient medium M 1 M 1 is achieved.
  • the procedure described makes it possible to dispense with a required in known systems, additional delivery unit.
  • the biogas B removed from the fermenter 2 - as already described - a consumer 6 designed here as a gas engine 6 'for recovery the heat required for the fermentation process is supplied.
  • the gas engine 6 ' is connected via a feed line 6a and a discharge line 6b to a heat exchanger 16, which transfers the heat generated by the gas engine 6' and transferred via the lines 6a, 6b to the heat exchanger 16 to the returned nutrient medium M 'and thus for an energy input into the fermenter 2 provides.
  • the biogas plant 1 supplied nutrient medium M, ie the primary sludge to heat in the aforementioned manner. It is also possible to dispense with the above-described manner of obtaining the process heat to accelerate the fermentation of the nutrient medium M and the fermenter 2 by means of an external source - for example, electrically, geothermally, by burning fossil fuels or vegetable or thermal residues , etc. - to heat.
  • an external source for example, electrically, geothermally, by burning fossil fuels or vegetable or thermal residues , etc. - to heat.
  • the mixing device 10 ' is connected to the fermenter 2 supply line 3 is arranged in a cleaning of the empty fermenter 2 already existing manhole, so that thereby a simple and inexpensive way the Feeding of the fermenter 2 is possible without this costly implementation ments through the wall of the fermenter 2 and / or additional connections are required.

Abstract

The invention relates to a biogas plant which comprises a fermenter (2) into which a nutrient medium (M) can be introduced, which medium is fermented to produce biogas (B). The invention is characterized in that the biogas plant (1) comprises a pressure sensor (20) which detects the pressure of the biogas (B) present in the fermenter (2), a sensor signal of the pressure sensor (20) being transmitted to a control device which compares the actual pressure of the biogas (2) with a rated pressure that is or can be predetermined. The control device generates a signal controlling the filling quantity of the nutrient medium (M, M') present in the fermenter (2). Said signal can adjust the supply of the nutrient medium (M or M') to and/or the discharge thereof from the fermenter (2).

Description

Biogasanlage mit Fermenter Biogas plant with fermenter
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Biogasanlage mit einem Fermenter, in den ein Nährmedium einbringbar ist, durch dessen Fermentation Biogas erzeugbar ist, sowie ein Verfahren zur Druckregelung einer derartigen Biogasanlage.The invention relates to a biogas plant with a fermenter, in which a nutrient medium can be introduced, through the fermentation biogas can be generated, and a method for pressure control of such a biogas plant.
Ein derartiger Fermenter sowie eine diesen Fermenter verwendende Biogasanlage sind bekannt. Bei der Fermentation des im Fermenter befindlichen Nährmediums entsteht Biogas, welches sich in einem Gasspeicherbereich des Fermenters ansammelt. Hierdurch wird im Fermenter ein Überdruck aufgebaut, welcher mit sich bringt, dass die bekannte Biogasanlage drucksicher ausgeführt sein muss. Eine derartige Biogasanlage muss daher behördlich genehmigt und von Sachverständigen regelmäßig überprüft werden. Dies führt in nachteiliger Art und Weise nicht nur zu hohen Herstellungskosten, sondern auch zu hohen Betriebs- und Wartungskosten.Such a fermenter and a biogas plant using this fermenter are known. The fermentation of the nutrient medium in the fermenter produces biogas, which accumulates in a gas storage area of the fermenter. As a result, an overpressure is built up in the fermenter, which entails that the known biogas plant must be pressure-resistant. Such a biogas plant must therefore be approved by the authorities and regularly checked by experts. This leads in a disadvantageous manner not only high production costs, but also high operating and maintenance costs.
Aus der DE 10 2004 061 455 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Fermentation eines Substrats und eine entsprechende Vorrichtung bekannt, bei dem der Was- serstoffpartialdruck im Substrat bestimmt und anhand dessen die Fermentation gesteuert wird. Die in dieser Druckschrift beschriebene Anlage weist einen Behälter auf, in dem sich das zu fermentierende Substrat befindet. An eine Steuereinheit sind drei Messstellen angeschlossen, wobei die erste Messstelle einen Was- serstoffpartialdruck, die zweite Messstelle einen pH-Wert und die dritte Messstelle einen Redoxwert des zu fermentierenden Substrats liefert. Da sich diese Messgrößen in Abhängigkeit von der Fermentationsphase, die sich gerade im Substrat ereignet, ändern, kann der funktionelle Zusammenhang der Größen untereinander Aussagen darüber geben, welche Fermentationsphase gerade gegeben ist und welches Prozessmilieu gerade optimal erforderlich ist, so dass eine Steuerung im Hinblick auf ein optimales und an die Phase angepasstes Milieu im Substrat möglich ist. Die Steuereinheit empfängt die Messdaten und anhand von in einer Speichereinheit abgelegter Werte bzw. von abgelegten funktionalen Zusammenhängen der Messgrößen untereinander wird eine passende Steuerung der Fermentation vorgenommen.From DE 10 2004 061 455 a method for controlling a fermentation of a substrate and a corresponding device is known in which the hydrogen partial pressure in the substrate is determined and by means of which the fermentation is controlled. The plant described in this document has a container in which the substrate to be fermented is located. Three measuring points are connected to a control unit, the first measuring point supplying a hydrogen partial pressure, the second measuring point a pH value and the third measuring point a redox value of the substrate to be fermented. Since these measured variables change as a function of the fermentation phase, which is taking place in the substrate, the functional relationship of the quantities can provide statements as to which fermentation phase is currently taking place and which process environment is currently optimally required, so that a control with respect to an optimal and adapted to the phase environment in the substrate is possible. The control unit receives the measured data and based on values stored in a memory unit or of stored functional relationships of the measured variables with one another a suitable control of the fermentation is carried out.
Die DE 10 2004 047 560 beschreibt eine Biogas-Messeinrichtung und ein Verfahren zur Messung von Biogasvolumen, bei dem ein Bioreaktor nach außen gasdicht so abgeschlossen ist, dass sämtliche in dem Bioreaktor erzeugten Gasvolumina durch eine Messkammer eines Gasvolumen-Messgeräts erfassbar sind.DE 10 2004 047 560 describes a biogas measuring device and a method for measuring biogas volume, in which a bioreactor is sealed off to the outside so that all gas volumes generated in the bioreactor can be detected by a measuring chamber of a gas volume measuring device.
Die DE 198 44 315 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung der anaeroben Abbaubarkeit von organischen Stoffen, bei dem der Gasdruck in einem geschlossenen und thermostabilen Gefäß ständig gemessen und ausgewertet wird. Dabei werden die sich während der Durchführung des Verfahrens ergebenden Änderungen des Gasdrucks sowie des pH-Werts des Redoxpotenti- als so gezielt beeinflusst, dass der pH-Wert und das Redoxpotential annähernd konstant bleiben.DE 198 44 315 describes a method and an arrangement for determining the anaerobic degradability of organic substances, in which the gas pressure in a closed and thermostable vessel is constantly measured and evaluated. The changes in the gas pressure and the pH of the redox potential during the process are as so specifically influenced that the pH and the redox potential remain approximately constant.
Die EP 1 762 607 beschreibt ein Biogasanlagen-Regelungsverfahren für eine Biogasanlage, die aus einem Fermenterbehälter, wenigstens einer Basis- Zudosier-Vorrichtung für eine Basis-Biomasse und einer Regeleinrichtung zu der Regelung wenigstens eines Prozessparameters als Regelgröße des Fermentationsprozesses besteht. Die Ausregelung einer Regelabweichung bezüglich wenigstens eines Prozessparameters erfolgt durch eine Regel-Zudosierung einer bestimmten Menge einer zugeordneten und den jeweiligen Prozessparameter beim Fermentationsprozess beeinflussenden Regel-Biomasse, die für einen Regeleingriff in einem Regelvorratsbehälter vorgehalten und mittels einer Regel- Zudosier-Vorrichtung als Stellglied entsprechend einem Stellsignal zudosiert wird.EP 1 762 607 describes a biogas plant control method for a biogas plant, which consists of a fermenter tank, at least one basic metering device for a basic biomass and a control device for controlling at least one process parameter as a controlled variable of the fermentation process. The control of a control deviation with respect to at least one process parameter is carried out by a control metering a specific amount of an associated and the respective process parameters influencing the fermentation process rule biomass held for a control intervention in a Regelvorratsbehälter and by means of a control metering device as an actuator according to a Adjusted signal is added.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Biogasanlage der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Druckregelung einer solchen Biogasanlage derart weiterzubilden, dass eine vereinfachte Herstellung und/oder niedrigere Betriebs- und Wartungskosten der Biogasanlage erzielbar sind.It is an object of the present invention, a biogas plant of the type mentioned and a method for pressure control of such a biogas plant in such a way that a simplified production and / or lower operating and maintenance costs of the biogas plant can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Biogasanlage dadurch gelöst, dass die Biogasanlage einen Drucksensor aufweist, durch welchen der Druck des im Fermenter befindlichen Biogases erfassbar ist, dass ein Sensorsignal des Drucksensors zu einer Regeleinrichtung geleitet wird, welche den Ist-Druck des Biogases mit einem vorgegeben oder vorgebbaren Soll-Druck vergleicht, und dass die Regeleinrichtung mindestens ein die Füllmenge des im Fermenter befindlichen Nährmediums regelndes Signal erzeugt, durch welches die Zufuhr und/oder die Abfuhr des Nährmediums in oder aus dem Fermenter regulierbar ist.This object is achieved by the biogas plant according to the invention in that the biogas plant has a pressure sensor, by which the pressure of the biogas contained in the fermenter can be detected, that a sensor signal of the pressure sensor is passed to a control device which sets the actual pressure of the biogas with a or predetermined target pressure compares, and that the control device generates at least one the filling amount of the nutrient medium in the fermenter regulating signal by which the supply and / or the removal of the nutrient medium in or out of the fermenter is regulated.
Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt zur Lösung der vorgenannten Aufgabe vor, dass durch einen Gassensor der Druck des im Fermenter befindlichen Biogases erfasst und ein vom Gassensor erzeugtes Sensorsignal zu einer Regelein- richtung geleitet wird, und dass durch die Regeleinrichtung die Menge des im Fermenter befindlichen Nährmediums derart geregelt wird, dass die Regeleinrichtung den vom Drucksensor erfassten Ist-Druck des Biogases mit einem vorgebbaren oder vorgegebenen Soll-Druck vergleicht, und dass bei einem zu geringen Druck des im Fermenter befindlichen Biogases die Zufuhr des Nährmediums erhöht und/oder die Abfuhr des Nährmediums aus dem Fermenter verringert und bei einem zu großen Druck des Biogases die Zufuhr von Nährmedium verringert und/oder die Abfuhr von Nährmedium aus dem Fermenter erhöht wird.In order to achieve the above-mentioned object, the method according to the invention proposes that the pressure of the biogas contained in the fermenter be detected by a gas sensor, and a sensor signal generated by the gas sensor be added to a control unit. directed, and that by the control device, the amount of nutrient medium in the fermenter is controlled so that the control device compares the detected by the pressure sensor actual pressure of the biogas with a predetermined or predetermined target pressure, and that at a low pressure of the biogases located in the fermenter increases the supply of nutrient medium and / or reduces the removal of the nutrient medium from the fermenter and reduces the supply of nutrient medium and / or the removal of nutrient medium from the fermenter is increased at a high pressure of the biogas.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise bei der erfindungsgemäßen, sowohl für den mezophilen als auch den thermophilen Bereich geeigneten Biogasanlage erreicht, dass durch die geregelte Zu- und/oder Abfuhr von Nährmedium in den bzw. aus dem Fermenter der Druck des im Fermenter befindlichen, durch Fermentierung des Nährmediums erzeugten Biogases regelbar und somit unterhalb eines gewissen Druckwertes, insbesondere unter dem atmosphärischen Druck, haltbar ist. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Biogasanlage erhöht. Durch die Regelung der im Fermenter befindlichen Füllmenge wird einerseits der im Biogas zur Verfügung stehende Gasspeicherbereich verkleinert oder vergrößert und somit der im Fermenter herrschende Gasdruck vergrößert bzw. verkleinert. Des weiteren ist die Menge des durch die Fermentierung erzeugten Biogases proportional zur Menge des im Fermenter befindlichen Nährmediums, so dass durch die Regelung der im Fermenter befindlichen Menge des Nährmediums in vorteilhafter Art und Weise eine Regelung des Drucks des Biogases ermöglicht wird. Die das Sensorsignal des Drucksensors auswertende Regeleinrichtung regelt in vorteilhafter Art und Weise die Funktion der die Zufuhr und/oder Abfuhr des Nährmediums bewirkenden Bauteile der Biogasanlage, so dass in vorteilhafter Art und Weise ein vollautomatischer Betrieb derselben ermöglicht wird.By means of the measures according to the invention, the biogas plant according to the invention, which is suitable both for the mezophilic and the thermophilic area, advantageously achieves the effect that the pressure in the fermenter is regulated by the controlled supply and / or removal of nutrient medium into and out of the fermenter Fermenter located, produced by fermentation of the nutrient medium biogas regulated and thus below a certain pressure value, in particular under atmospheric pressure, is durable. As a result, the reliability of the biogas plant according to the invention is increased. By regulating the amount of charge in the fermenter, on the one hand, the gas storage area available in the biogas is reduced or increased and thus the gas pressure prevailing in the fermenter is increased or decreased. Furthermore, the amount of biogas produced by the fermentation is proportional to the amount of nutrient medium contained in the fermenter, so that by regulating the amount of nutrient medium in the fermenter in an advantageous manner, a regulation of the pressure of the biogas is made possible. The control device evaluating the sensor signal of the pressure sensor advantageously regulates the function of the components of the biogas plant which cause the supply and / or removal of the nutrient medium, so that a fully automatic operation of the same is made possible in an advantageous manner.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Druck unterhalb des atmosphärischen Drucks gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch der Fermenter und somit die Biogasanlage besonders einfach aufgebaut sein kann.An advantageous development of the invention provides that the pressure is kept below the atmospheric pressure. This has the advantage that thereby the fermenter and thus the biogas plant can be very simple.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Regeleinrichtung eine Einspeiseeinrichtung für das Nährmedium und/oder den Zufluss des Nährmediums regelnde Ventile und/oder mindestens eine Beschickungspumpe regelt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass hierdurch in besonders einfacher Art und Weise die Zufuhr des Nährmediums zum Fermenter regelbar ist.A further advantageous embodiment of the invention provides that the control device regulates a feed device for the nutrient medium and / or the inflow of nutrient medium regulating valves and / or at least one feed pump. This measure has the advantage that in this way the supply of the nutrient medium to the fermenter can be regulated in a particularly simple manner.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Regeleinrichtung den Abfluss von im Fermenter befindlichem Nährmedium regelnde Ventile regelt. Auf diese Art und Weise wird in einfacher Art und Weise eine abfuhrsei- tige Regelung des im Fermenter befindlichen Nährmediums ermöglicht.A further advantageous development of the invention provides that the control device regulates the outflow of regulating valves located in the fermenter in the fermenter. In this way, it is possible in a simple manner to regulate the nutrient medium in the fermenter on the discharge side.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die die Zufuhr des Nährmediums zum Fermenter bewirkende Einspeiseeinrichtung eine Mischeinrichtung aufweist, durch die das Nährmedium mit einem gasförmigen Medium vermischbar und das derart gebildete Gemisch in den Fermenter einspeisbar ist. Eine derartige Maßnahme hat den Vorteil, dass hierdurch eine verbesserte Durchmischung des im Fermenter befindlichen Nährmediums erzielbar ist, so dass eine verbesserte Fermentation des Nährmediums erzielbar ist, die zu einer erhöhten Gaserzeugungsquote führt.A further advantageous embodiment of the invention provides that the supply device for supplying the nutrient medium to the fermenter has a mixing device by means of which the nutrient medium can be mixed with a gaseous medium and the mixture thus formed can be fed into the fermenter. Such a measure has the advantage that as a result an improved mixing of the nutrient medium in the fermenter can be achieved, so that an improved fermentation of the nutrient medium can be achieved, which leads to an increased gas generation rate.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das zur Vermischung des Nährmediums verwendete gasförmige Medium das im Fermenter gewonnene Biogas ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil einer besonders kostengünstigen Betriebsweise.A further advantageous development of the invention provides that the gaseous medium used for mixing the nutrient medium is the biogas obtained in the fermenter. Such a measure has the advantage of a particularly cost-effective operation.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus dem Fermenter entnommenes, ganz oder teilweise fermentiertes Nährmedium zur Mischeinrichtung geleitet, dort mit dem in den Fermenter einzuspeisenden Nähr- medium und dem gasförmigen Medium vermischt und wiederum in den Fermenter eingespeist wird. Eine derartige Vorgehensweise besitzt den Vorteil, dass hierdurch ein Umwälzbetrieb des Fermenters ermöglicht wird, der eine verbesserte Fermentation und somit eine erhöhte Gaserzeugung bewirkt.A further advantageous development of the invention provides that, completely or partially fermented nutrient medium taken from the fermenter is passed to the mixing device, where it is mixed with the nutrient medium to be fed into the fermenter. medium and the gaseous medium and in turn fed into the fermenter. Such a procedure has the advantage that this allows a circulating operation of the fermenter, which causes an improved fermentation and thus an increased gas production.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, dass im Folgenden anhand der einzigen Figur erläutert wird. Es zeigt:Further details and advantages of the invention can be taken from the exemplary embodiment, which will be explained below with reference to the single figure. It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer BiogasanlageFigure 1 is a schematic representation of a biogas plant
In Figur 1 ist nun eine allgemein mit 1 bezeichnete Biogasanlage dargestellt, die einen Fermenter 2 aufweist, dem über eine Zuführleitung 3 das im Fermenter 2 zu fermentierende Nährmedium M zuführbar ist. Durch die Fermentation des Nährmediums wird Biogas B erzeugt, welches sich in einem Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 ansammelt und über eine Gasabführleitung 4 aus dem Fermenter 2 abführbar ist, indem Ventile 5a bzw. 5b entsprechend geöffnet bzw. geschlossen wird. Das aus dem Fermenter 2 abgeführte Biogas B wird entweder - wie hier - über eine Gasleitung 4a einem Verbraucher 6 zugeführt oder in ein externes Gasleitungssystem eingespeist. Eine derartige Biogasanlage 1 ist bekannt und muss daher nicht mehr weiter erläutert werden.FIG. 1 shows a biogas plant, generally designated 1, which has a fermenter 2 to which the nutrient medium M to be fermented in the fermenter 2 can be fed via a feed line 3. By the fermentation of the nutrient medium biogas B is generated, which accumulates in a gas storage area 2a of the fermenter 2 and is discharged via a gas discharge line 4 from the fermenter 2 by valves 5a and 5b is opened or closed accordingly. The biogas B discharged from the fermenter 2 is either - as here - fed via a gas line 4a to a consumer 6 or fed into an external gas line system. Such a biogas plant 1 is known and therefore need not be explained further.
Die Ansammlung des durch die Fermentation des Nährmediums M gewonnenen Biogases B im Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 bewirkt, dass hierdurch ein Überdruck aufgebaut wird. Dies hatte zur Folge, dass die bis jetzt verwendeten Fermenter 2 und somit die Biogasanlage 1 hinreichend drucksicher ausgeführt sein mussten, um den gesetzlichen Vorgaben, zum Beispiel der deutschen Druckbehälterverordnung, zu genügen. Darüber hinaus müssen die bekannten Fermenter 2 in der Regel behördlich genehmigt und regelmäßig durch Sachverständige geprüft werden.The accumulation of the biogas B obtained by the fermentation of the nutrient medium M in the gas storage area 2 a of the fermenter 2 causes an overpressure to be built up as a result. This had the consequence that the hitherto used fermenter 2 and thus the biogas plant 1 had to be designed sufficiently pressure-resistant to meet the legal requirements, for example, the German pressure vessel regulation. In addition, the well-known Fermenter 2 usually approved by the authorities and regularly checked by experts.
Die beschriebene Biogasanlage 1 erlaubt es nun, den Druck im Fermenter 2 unterhalb eines bestimmten Druckniveaus, zum Beispiel unterhalb des atmosphärischen Drucks, zu halten, indem vorgesehen ist, dass durch eine entsprechende Regelung der Füllmenge F des Nährmediums M durch eine Änderung der Zufuhr des Nährmediums M und/oder der Abfuhr eines bereits im Fermenter 2 befindlichen, ganz oder teilweise fermentierten Nährmediums M' der im Fermenter 2 herrschende Gesamtdruck unterhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Druckwerts, vorzugsweise unter einem Bar, gehalten wird. Hierzu wird mittels eines Gasdrucksensors 20 der Druck des im Fermenter 2 erzeugten Biogases B kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder zu gewissen diskreten Zeitpunkten erfasst und das vom Gasdrucksensor 20 erzeugte Sensorsignal einer Regeleinrichtung 30 zugeführt wird. Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 1 die zu der Regeleinrichtung 30 laufenden und von ihr abgehenden Signalleitungen nicht gezeigt. Die Regeleinrichtung 30 vergleicht den vom Drucksensor 20 erfassten Ist-Druck des Biogases B mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Druck. Ist nun der Druck des Biogases B in der Leitung 4 und somit im Fermenter 2 zu hoch, wird die Zufuhr des Nährmediums M reduziert und/oder es wird vermehrt das Nährmedium M' aus dem Fermenter 2 über Abfuhrleitungen 8a, 8b, 8c abgeführt. Hierdurch wird das Volumen des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M, M' reduziert und dadurch die Produktion des Biogases B durch Fermentierung des Nährmediums verringert und der dem erzeugten Biogas B zur Verfügung stehende Gasspeicherbereich 2a erhöht, was in einer Absenkung des Gasdrucks im Fermenter 2 resultiert.The described biogas plant 1 now makes it possible to keep the pressure in the fermenter 2 below a certain pressure level, for example below atmospheric pressure, by providing that by a corresponding regulation of the filling quantity F of the nutrient medium M by a change in the supply of the nutrient medium M and / or the removal of an already in the fermenter 2, completely or partially fermented nutrient medium M 'of the prevailing in the fermenter 2 total pressure below a predetermined or predetermined pressure value, preferably under a bar, is maintained. For this purpose, the pressure of the biogas B produced in the fermenter 2 is detected continuously, quasi-continuously or at certain discrete points in time by means of a gas pressure sensor 20 and the sensor signal generated by the gas pressure sensor 20 is fed to a control device 30. For the sake of clarity, the signal lines running to and from the control device 30 are not shown in FIG. The control device 30 compares the detected by the pressure sensor 20 actual pressure of the biogas B with a predetermined or predetermined target pressure. If the pressure of the biogas B in the line 4 and thus in the fermenter 2 is too high, the supply of the nutrient medium M is reduced and / or the nutrient medium M 'is increasingly removed from the fermenter 2 via discharge lines 8a, 8b, 8c. As a result, the volume of nutrient medium M, M 'present in fermenter 2 is reduced, thereby reducing the production of biogas B by fermenting the nutrient medium and increasing the gas storage area 2a available to biogas B produced, which results in a reduction of the gas pressure in fermenter 2 ,
Ist der Gasdruck im Fermenter 2 - etwa infolge einer zu hohen Entnahme des Biogases B - zu gering, wird dem Fermenter 2 verstärkt Nährmedium M zugeführt und/oder im verringertem Maße Nährmedium M' aus dem Fermenter 2 entnommen, so dass die Gasproduktion erhöht und der dem Gas G zur Verfügung ste- hende Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 verringert und dadurch der Gasdruck erhöht wird. Es ist auch möglich, dem Fermenter 2 bereits fermentiertes Nährmedium M', welches über die Leitung 8c abgeführt wurde, wiederum über eine Leitung 8e zuzuführen, um die ohne Druckverlust mögliche Gasentnahmemenge kurzfristig zu erhöhen.If the gas pressure in the fermenter 2 is too low, for example as a result of excessively high removal of the biogas B, nutrient medium M is supplied to the fermenter 2 to a greater extent and nutrient medium M 'is removed from the fermenter 2 to a lesser extent, thus increasing gas production and increasing the production of gas gas G is available. decreasing gas storage area 2a of the fermenter 2 and thereby the gas pressure is increased. It is also possible to feed the fermenter 2 already fermented nutrient medium M ', which was discharged via the line 8c, again via a line 8e in order to increase the short-term possible removal of gas without loss of pressure.
Um die Regelung des Gasdrucks im Fermenter 2 nun einfach durchführen zu können, ist die Regeleinrichtung über Signalleitungen - die aus Gründen der Ll- bersichtlichkeit in der Figur 1 nicht gezeigt sind - mit den nachfolgend beschriebenen Komponenten verbunden. Die Biogasanlage 1 weist eine erste Beschickungspumpe 31 auf, welche dazu dient, dass das ihr zugeführte substratartige Nährmedium M, zum Beispiel ein Primärschlamm, in den Fermenter 2 einzuspeisen. Ein von der Regeleinrichtung signalbeaufschlagtes Absperrventil 34 dient dazu, den Zufluss des Nährmediums M zu der ersten Beschickungspumpe 31 zu regulieren. Um dem über die erste Beschickungspumpe 31 zugeführten Nährmedium noch weitere Komponenten, zum Beispiel das aus dem Fermenter 2 zurückgeführte, teilweise fermentierte Nährmedium M' oder ein Co-Ferment zusetzen zu können, ist eine von der Regeleinrichtung ansteuerbare zweite Beschickungspumpe 32 vorgesehen. Ventile 33a und 33b dienen dazu, die Zufuhr des von den Beschickungspumpen 31 bzw. 32 zugeführten Mediums zu regulieren.In order to be able to easily carry out the regulation of the gas pressure in the fermenter 2, the control device is connected via signal lines - which for reasons of clarity are not shown in FIG. 1 - to the components described below. The biogas plant 1 has a first feed pump 31 which serves to feed the substrate-like nutrient medium M fed thereto, for example a primary sludge, into the fermenter 2. A check valve 34 which is signal-operated by the control device serves to regulate the inflow of the nutrient medium M to the first feed pump 31. In order to be able to add further components to the nutrient medium supplied via the first feed pump 31, for example the partially fermented nutrient medium M 'returned from the fermenter 2 or a co-ferment, a second feed pump 32 which can be controlled by the control device is provided. Valves 33a and 33b serve to regulate the supply of the medium supplied by the feed pumps 31 and 32, respectively.
Das derart gebildete Nährmedium M wird zu einer Einspeiseeinrichtung 10 der Biogasanlage 1 geleitet, welche weiter unten im Detail beschrieben wird. Diese Einspeiseinrichtung 10 ist über eine Zuführleitung 3 mit einer Einlassöffnung 3' des Fermenters verbunden. Durch eine Regelung der Beschickungspumpen 31 und 32, der Ventile 33a, 33b und 34 und/oder der Einspeiseinrichtung 10 ist es somit in vorteilhafter Art und Weise möglich, die Zufuhr des Nährmediums M entsprechend zu regulieren.The nutrient medium M thus formed is directed to a feed device 10 of the biogas plant 1, which will be described in detail below. This feed device 10 is connected via a feed line 3 to an inlet opening 3 'of the fermenter. By controlling the feed pumps 31 and 32, the valves 33a, 33b and 34 and / or the feed device 10, it is thus possible in an advantageous manner to regulate the supply of the nutrient medium M accordingly.
Der Fermenter 2 weist mehrere Entnahmestellen 7a, 7b auf, in die Abfuhrleitungen 8a, 8b münden, welche durch die Regeleinrichtung regulierbare Ventile 9a, 9b offen- und absperrbar sind. Das über die Entnahmestellen 7a und/oder 7b aus dem Fermenter 2 entnommene, ganz oder teilweise fermentierte Nährmedium M' kann dann über eine weitere Abfuhrleitung 8c, die durch ein von der Regeleinrichtung signalbeaufschlagtes Ventil 9c offen- und schließbar ist, abgeführt werden. Durch eine entsprechende Regelung der Ventile 9a-9c ist es somit wieder möglich, die Abfuhr des Nährmediums M' aus dem Fermenter 2 entsprechend zu steuern.The fermenter 2 has a plurality of removal points 7a, 7b, into the discharge lines 8a, 8b open, which adjustable by the control device valves 9a, 9b are open and shut off. The completely or partially fermented nutrient medium M 'removed via the removal points 7a and / or 7b from the fermenter 2 can then be removed via a further discharge line 8c, which can be opened and closed by a valve 9c signaled by the regulating device. By a corresponding regulation of the valves 9a-9c, it is thus again possible to control the removal of the nutrient medium M 'from the fermenter 2 accordingly.
Durch die Regelung der Zufuhr des Nährmediums M und/oder der Abfuhr des Nährmediums M' durch die Regeleinrichtung ist es somit in einfacher Art und Weise möglich, die Füllmenge des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M, M' derart zu regeln, dass der Druck des durch die Fermentation des Nährmediums M' erzeugten Biogases unterhalb eines gewissen Grenzwertes, vorzugsweise unterhalb des atmosphärischen Drucks, bleibt. Im letztgenannten Falle ist es somit nicht mehr erforderlich, den Fermenter 2 und somit die Biogasanlage 1 drucksicher auszuführen, was deren Herstellung sowie deren Wartungs- und Betriebskosten deutlich verringert.By regulating the supply of the nutrient medium M and / or the removal of the nutrient medium M 'by the control device, it is thus possible in a simple manner to regulate the filling amount of the nutrient medium M, M' present in the fermenter 2 in such a way that the pressure of the biogas produced by the fermentation of the nutrient medium M 'remains below a certain limit, preferably below the atmospheric pressure. In the latter case, it is therefore no longer necessary to perform the fermenter 2 and thus the biogas plant 1 pressure-resistant, which significantly reduces their production and their maintenance and operating costs.
Bei der hier beschriebenen Biogasanlage 1 ist des weiteren vorgesehen, dass das dem Fermenter 2 zuzuführende Nährmedium M vor dessen Einspeisung mit einem gasförmigen Medium G vermischt wird. Dies besitzt den Vorteil, dass das in den Fermenter 2 eingebrachte Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigem Medium G für eine Durchmischung des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M sorgt, indem ein von der Einlassöffnung 3' der Zuführleitung 3 ausgehender Nährmedium-Strom S erzeugt wird, der aufgrund seines durch die Gasbeimischung bewirkten geringeren spezifischen Gewichts in dem im Fermenter 2 befindlichen Nährmedium M aufsteigt und derart für eine Durchmischung desselben sorgt. Bei der beschriebenen Biogasanlage 1 sind daher in vorteilhafter Art und Weise keine Einrichtungen wie zum Beispiel ein Rührwerk, Strömungsleitflächen oder Lufteinlassdüsen für einen separat eingebrachten Luftstrom mehr erforder- lich. Hierdurch reduzieren sich in vorteilhafter Art und Weise die Herstellungs-, Betriebs- und Wartungskosten der Biogasanlage 1 beträchtlich.In the biogas plant 1 described here, it is further provided that the nutrient medium M to be supplied to the fermenter 2 is mixed with a gaseous medium G before it is fed. This has the advantage that the introduced into the fermenter 2 mixture of nutrient medium M and gaseous medium G ensures a mixing of the nutrient medium M located in the fermenter 2 by a from the inlet port 3 'of the feed line 3 outgoing nutrient medium flow S is generated, due to its caused by the gas admixture lower specific gravity in the nutrient medium M located in the fermenter 2 and thus ensures the same mixing. In the biogas plant 1 described, therefore, no devices such as, for example, an agitator, flow guide surfaces or air inlet nozzles for a separately introduced air flow are required in an advantageous manner. Lich. As a result, advantageously reduce the manufacturing, operating and maintenance costs of the biogas plant 1 considerably.
Die Vermischung des in den Fermenter 2 einzubringenden Nährmediums M mit dem gasförmigen Medium G wird im hier beschriebenen Fall dadurch erreicht, dass die der Einlassöffnung 3' für das Nährmedium M vorgeschaltete Einspeiseinrichtung 10 als eine Mischeinrichtung 10' ausgebildet ist, der sowohl das Nährmedium M als auch das gasförmige Medium G zugeführt wird und diese beiden Komponenten dann in der Mischeinrichtung 10' miteinander vermischt werden. Das derart gebildete Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigem Medium G wird dann über die Zuführleitung 3 von der Mischeinrichtung 10' zu der Einlassöffnung 3' des Fermenters 2 geleitet.The mixing of the introduced into the fermenter 2 nutrient medium M with the gaseous medium G is achieved in the case described here, characterized in that the inlet opening 3 'for the nutrient medium M upstream feed device 10 is formed as a mixing device 10', both the nutrient medium M than Also, the gaseous medium G is supplied and these two components are then mixed together in the mixing device 10 '. The thus formed mixture of nutrient medium M and gaseous medium G is then passed via the supply line 3 from the mixing device 10 'to the inlet opening 3' of the fermenter 2.
Hierzu ist vorgesehen, dass die Mischeinrichtung 10' einen ersten Eingang 10a besitzt, über den das Nährmedium M der Mischeinrichtung 10' zuführbar ist. Das Nährmedium M ist im hier beschriebenen Fall Primärschlamm, der über die erste Beschickungspumpe 31 dem ersten Eingang 10a der Mischeinrichtung 10' zugeführt wird. Dem Primärschlamm wird optional noch Überschussschlamm, der gegebenenfalls noch ein Co-Ferment enthält, über die zweite Beschickungspumpe 32 zugeführt, wobei die Zufuhr von Primärschlamm und/oder Sekundärschlamm über die Ventile 33a, 33b regelbar ist. Absperrventile 34a und 34b erlauben es, die Zufuhr von Primärschlamm zur ersten Beschickungspumpe 31 bzw. von Cl- berschussschlamm zur zweiten Beschichtungspumpe 32 zu regeln.For this purpose, it is provided that the mixing device 10 'has a first input 10a, via which the nutrient medium M of the mixing device 10' can be fed. In the case described here, the nutrient medium M is primary sludge, which is supplied via the first feed pump 31 to the first inlet 10a of the mixing device 10 '. The primary sludge is optionally still excess sludge, which optionally also contains a co-fermented, supplied via the second feed pump 32, wherein the supply of primary sludge and / or secondary sludge via the valves 33a, 33b can be regulated. Shut-off valves 34a and 34b make it possible to control the supply of primary sludge to the first feed pump 31 or from excess sludge to the second coating pump 32.
Das gasförmige Medium G wird der Mischeinrichtung 10' über einen zweiten Eingang 10b zugeführt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zur Vermischung des Nährmediums M verwendete gasförmige Medium G - zumindest teilweise - nicht von einer externen Gasquelle stammt, sondern dass hierzu das im Fermenter 2 gewonnene Biogas B verwendet wird. Zu diesem Zweck ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das aus dem Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 entnommene Biogas B dem zweiten Eingang 10b der Mischeinrich- tung 10 zugeführt wird, indem eine mit einem Ventil 11 versehene Gasleitung 4b zu der Mischeinrichtung 10' geführt wird.The gaseous medium G is supplied to the mixing device 10 'via a second input 10b. It is particularly advantageous if the gaseous medium G used for mixing the nutrient medium M does not originate - at least in part - from an external gas source, but rather that the biogas B obtained in the fermenter 2 is used for this purpose. For this purpose, it is provided in the described exemplary embodiment that the biogas B removed from the gas storage area 2 a of the fermenter 2 is connected to the second inlet 10 b of the mixing facility. tion 10 is supplied by a provided with a valve 11 gas line 4b to the mixing device 10 'is guided.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das gasförmige Medium G vor dem Einspeisen in die Mischeinrichtung 10' noch in einem Gasverdichter 12 verdichtet und über eine Gaspumpe 13 zur Mischeinrichtung 10' geführt wird, so dass das in der Mischeinrichtung 10' gebildete Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigen Medium G mit einem hinreichend großen Druck in den Fermenter 2 eingespeist wird. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, dass hierdurch das aus der Einlassöffnung 3' des Fermenters 2 austretende Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigen Medium G, welches - wie bereits erwähnt - durch diese Mischung ein geringeres spezifisches Gewicht als das sonstige im Fermenter 2 befindliche Nährmedium M besitzt, durch diese Druckbeaufschlagung in einem noch besseren Maße aufsteigt und dadurch für eine noch bessere Durchmischung des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M sorgt.Preferably, it is provided that the gaseous medium G is compressed prior to feeding into the mixing device 10 'still in a gas compressor 12 and is guided via a gas pump 13 to the mixing device 10', so that in the mixing device 10 'formed mixture of nutrient medium M and gaseous Medium G is fed with a sufficiently high pressure in the fermenter 2. Such a measure has the advantage that, as a result, the mixture of nutrient medium M and gaseous medium G emerging from the inlet opening 3 'of the fermenter 2, which, as already mentioned, through this mixture has a lower specific gravity than the other nutrient medium M present in the fermenter 2 possesses, rises by this pressurization to an even better extent and thereby ensures an even better mixing of the nutrient medium M in the fermenter 2.
Der Gasverdichter kann - falls erforderlich - ohne Zugabe des Nährmediums M zur Einspeisung des gasförmigen Mediums G verwendet werden. Hierdurch kann das im Fermenter 2 befindliche Nährmedium M, M' homogenisiert werden.The gas compressor can - if necessary - be used without addition of the nutrient medium M for feeding the gaseous medium G. As a result, the nutrient medium M, M 'present in the fermenter 2 can be homogenized.
Optional kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Gasverdichter 12 und der Gaspumpe 13 ein Regelventil 14 angeordnet ist.Optionally, it can be provided that a control valve 14 is arranged between the gas compressor 12 and the gas pump 13.
In dem hier beschriebenen Fall ist vorgesehen, dass der Mischeinrichtung 10' nicht nur das Nährmedium M - hier: der Klärschlamm - und das gasförmige Medium G - hier: das durch die Fermentierung des Nährmediums M gewonnene Biogas B - zugeführt wird, sondern dass in vorteilhafter Art und Weise vorgesehen ist, dass der Mischeinrichtung 10' auch das aus dem Fermenter 2 über eine Leitung 8d entnommene, fermentierte Nährmedium M' über einen dritten Eingang 10c zugeführt wird, mit dem Nährmedium M und dem gasförmigen Medium G vermischt und dann das aus dem Nährmedium M und/oder dem rückgeführten, ganz oder teilweise fermentierten Nährmedium M' und dem gasförmigen Medium G zusammengesetzte Gemisch wiederum in den Fermenter 2 eingespeist wird. Eine derartige Vorgehensweise besitzt den Vorteil, dass hierdurch ein Umwälzbetrieb des Fermenters 2 ermöglicht wird, durch den eine verbesserte Durchmischung im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M1 M1 erzielbar ist. Die beschriebene Vorgehensweise erlaubt es, auf ein bei bekannten Anlagen erforderliches, zusätzliches Förderaggregat zu verzichten.In the case described here, it is provided that the mixing device 10 'not only the nutrient medium M - here: the sewage sludge - and the gaseous medium G - here: obtained by the fermentation of the nutrient medium M biogas B - is fed, but that in an advantageous It is provided that the mixing device 10 'is also supplied from the fermenter 2 via a line 8d, fermented nutrient medium M' via a third input 10c, mixed with the nutrient medium M and the gaseous medium G and then from the Nutrient medium M and / or the recirculated, completely or partially fermented nutrient medium M 'and the gaseous medium G composite mixture is in turn fed into the fermenter 2. Such an approach has the advantage that this allows a circulating operation of the fermenter 2, by which an improved mixing in the fermenter 2 nutrient medium M 1 M 1 is achieved. The procedure described makes it possible to dispense with a required in known systems, additional delivery unit.
Um nun dem Fermenter 2 die für eine rasche Fermentation des zugeführten Nährmediums M benötigte Prozesswärme zuzuführen, ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das aus dem Fermenter 2 entnommene Biogas B - wie bereits beschrieben - einem hier als Gasmotor 6' ausgebildeten Verbraucher 6 zur Gewinnung der für den Fermentationsprozess benötigten Wärme zugeführt wird. Der Gasmotor 6' ist über eine Zuführleitung 6a und eine Abführleitung 6b mit einem Wärmetauscher 16 verbunden, welcher die vom Gasmotor 6' erzeugte und über die Leitungen 6a, 6b zum Wärmetauscher 16 übertragenen Wärme an das rückgeführte Nährmedium M' abgibt und derart für einen Energieeintrag in den Fermenter 2 sorgt. Es ist aber auch möglich, anstelle des rückgeführten Nährmediums M' das der Biogasanlage 1 zugeführte Nährmedium M, also den Primärschlamm, auf die vorgenannte Art und Weise zu erwärmen. Auch ist es möglich, auf die vorstehend beschriebene Art und Weise der Gewinnung der Prozesswärme zur Beschleunigung der Fermentation des Nährmediums M zu verzichten und den Fermenter 2 mittels einer externen Quelle - zum Beispiel elektrisch, geothermisch, durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen oder pflanzlichen oder thermischen Reststoffen, etc. - zu beheizen.In order to supply the fermenter 2 with the process heat required for a rapid fermentation of the nutrient medium M supplied, it is provided in the described embodiment that the biogas B removed from the fermenter 2 - as already described - a consumer 6 designed here as a gas engine 6 'for recovery the heat required for the fermentation process is supplied. The gas engine 6 'is connected via a feed line 6a and a discharge line 6b to a heat exchanger 16, which transfers the heat generated by the gas engine 6' and transferred via the lines 6a, 6b to the heat exchanger 16 to the returned nutrient medium M 'and thus for an energy input into the fermenter 2 provides. But it is also possible, instead of the recirculated nutrient medium M 'the biogas plant 1 supplied nutrient medium M, ie the primary sludge to heat in the aforementioned manner. It is also possible to dispense with the above-described manner of obtaining the process heat to accelerate the fermentation of the nutrient medium M and the fermenter 2 by means of an external source - for example, electrically, geothermally, by burning fossil fuels or vegetable or thermal residues , etc. - to heat.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass - wie in Figur 1 schematisch angedeutet - die die Mischeinrichtung 10' mit dem Fermenter 2 verbindende Zuführleitung 3 in einem zur Reinigung des leeren Fermenters 2 bereits vorhandenen Mannloch angeordnet ist, so dass hierdurch eine einfache und kostengünstige Art und Weise die Beschickung des Fermenters 2 möglich ist, ohne dass hierbei teure Durchfüh- rungen durch die Wand des Fermenters 2 und/oder zusätzliche Anschlüsse erforderlich sind.It is preferably provided that - as schematically indicated in Figure 1 - the mixing device 10 'is connected to the fermenter 2 supply line 3 is arranged in a cleaning of the empty fermenter 2 already existing manhole, so that thereby a simple and inexpensive way the Feeding of the fermenter 2 is possible without this costly implementation ments through the wall of the fermenter 2 and / or additional connections are required.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebene Vorgehensweise durch eine entsprechende Regelung der Zufuhr und/oder der Abfuhr von Nährmedium M bzw. M1 der im Fermenter 2 herrschende Gasdruck unter einem bestimmten Wert, vorzugsweise unter dem atmosphären Druck, gehalten werden kann, eine verbesserte Durchmischung des Nährmediums M, M' im Fermenter 2 in einfacher Art und Weise erzielbar. Die beschriebene Anlage zeichnet sich daher durch geringe Herstellungs-, Betriebs- und Wartungskosten aus und bedarf - wenn die letztgenannte Alternative realisiert wird - keiner behördlichen Genehmigung. In summary, it should be noted that by the described procedure by an appropriate control of the supply and / or the removal of nutrient medium M or M 1 of the pressure prevailing in the fermenter 2 gas pressure below a certain value, preferably below the atmospheric pressure, can be improved Mixing of the nutrient medium M, M 'in the fermenter 2 in a simple manner achievable. The plant described is therefore characterized by low manufacturing, operating and maintenance costs and requires - if the latter alternative is realized - no regulatory approval.

Claims

Patentansprüche claims
1. Biogasanlage mit einem Fermenter (2), in den ein Nährmedium (M) einbringbar ist, durch dessen Fermentation Biogas (B) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage (1) einen Drucksensor (20) aufweist, durch welchen der Druck des im Fermenter (2) befindlichen Biogases (B) erfassbar ist, das ein Sensorsignal des Drucksensors (20) zu einer Regeleinrichtung (30) geleitet wird, welche den Ist-Druck des Biogases (B) mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Soll-Druck vergleicht, und dass die Regeleinrichtung ein die Füllmenge des im Fermenter (2) befindlichen Nährmediums (M, M') regelndes Signal erzeugt, durch welches die Zufuhr und/oder die Abfuhr des Nährmediums (M bzw. M') in oder aus dem Fermenter (2) regulierbar ist.1. biogas plant with a fermenter (2), in which a nutrient medium (M) can be introduced through the fermentation biogas (B) can be generated, characterized in that the biogas plant (1) has a pressure sensor (20) through which the pressure of the biogas (B) located in the fermenter (2) can be detected, which is a sensor signal of the pressure sensor (20) to a control device (30) which compares the actual pressure of the biogas (B) with a predetermined or predetermined target pressure and in that the regulating device generates a signal regulating the filling quantity of the nutrient medium (M, M ') present in the fermenter (2), by means of which the supply and / or removal of the nutrient medium (M or M') into or out of the fermenter ( 2) is adjustable.
2. Biogasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene und vorgebbare Soll-Druck kleiner gleich dem atmosphärischen Druck ist.2. biogas plant according to claim 1, characterized in that the predetermined and predetermined target pressure is less than or equal to the atmospheric pressure.
3. Biogasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung eine Einspeiseinrichtung (10) für das Nährmedium (M) regelt.3. biogas plant according to claim 1, characterized in that the control device controls a feed device (10) for the nutrient medium (M).
4. Biogasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung den Zufluss des Nährmediums (M) regelnde Ventile (33a, 33b, 34) und/oder mindestens eine Beschickungspumpe (31 , 32) regelt.4. biogas plant according to claim 1, characterized in that the control device controls the inflow of the nutrient medium (M) regulating valves (33a, 33b, 34) and / or at least one feed pump (31, 32).
5. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (30) den Abfluss von im Fermenter (2) befindlichen Nährmedium (M, M') regelnde Ventile (9a, 9b, 9c) regelt. 5. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (30) controls the outflow of nutrients in the fermenter (2) (M, M ') regulating valves (9a, 9b, 9c).
6. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermenter (2) eine oder mehrere Entnahmestellen (7a, 7b) für das im Fermenter (2) befindliche, ganz oder teilweise fermentierte Nährmedium (M') aufweist, die durch die von der Regeleinrichtung regelnden Ventile (9a, 9b) offen- und schließbar ist oder sind.6. biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the fermenter (2) one or more sampling points (7a, 7b) for the in the fermenter (2) located, wholly or partially fermented nutrient medium (M '), by the from the control device regulating valves (9a, 9b) is openable and closable or are.
7. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Fermenter (2) vorgeschaltete Einspeiseinrichtung (10) eine Mischeinrichtung (10') aufweist, in der das dem Fermenter (2) zuzuführende Nährmedium (M) und ein gasförmiges Medium (G) vermischbar sind und dass das derart gebildete Gemisch aus Nährmedium (M) und gasförmigen Medium (G) dem Fermenter (2) zugeführt ist.7. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the fermenter (2) upstream feed device (10) has a mixing device (10 '), in which the fermenter (2) to be supplied nutrient medium (M) and a gaseous medium ( G) are mixable and that the thus formed mixture of nutrient medium (M) and gaseous medium (G) is fed to the fermenter (2).
8. Biogasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (10) einen ersten Eingang (10a) aufweist, über den der Mischeinrichtung (10) das Nährmedium (M) zugeführt ist.8. biogas plant according to claim 7, characterized in that the mixing device (10) has a first input (10 a), via which the mixing device (10), the nutrient medium (M) is supplied.
9. Biogasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (10') einen zweiten Eingang (10b) aufweist, über den der Mischeinrichtung (10') das gasförmige Medium (G) zugeführt ist.9. biogas plant according to claim 7, characterized in that the mixing device (10 ') has a second input (10b), via which the mixing device (10'), the gaseous medium (G) is supplied.
10. Biogasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage (1) eine Gasleitung (12) aufweist, durch die aus einem Gasspeicherbereich (2a) des Fermenters (2) entnommenes Biogas (B) dem zweiten Eingang (10b) der Mischeinrichtung (10') zuführbar ist.10. Biogas plant according to claim 7, characterized in that the biogas plant (1) has a gas line (12) through which from a gas storage area (2a) of the fermenter (2) biogas taken (B) the second input (10b) of the mixing device ( 10 ') can be supplied.
11. Biogasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Eingang (10c) die Mischeinrichtung (10') ein Gasverdichter (12) und/oder eine Gaspumpe (13) vorgeschaltet ist. 11. Biogas plant according to claim 7, characterized in that the second input (10c), the mixing device (10 ') is preceded by a gas compressor (12) and / or a gas pump (13).
12. Biogasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (10') einen dritten Eingang (10c) aufweist, über den ein dem Fermenter (2) entnommenes Nährmedium (M') der Mischeinrichtung (10) zuführbar ist.12. Biogas plant according to claim 7, characterized in that the mixing device (10 ') has a third input (10c) via which a fermenter (2) taken nutrient medium (M') of the mixing device (10) can be fed.
13. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage (1) einen Wärmetauscher (16) aufweist, durch den dem Nährmedium (M; M') die zur Fermentation erforderliche Prozesswärme zuführbar ist.13. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the biogas plant (1) has a heat exchanger (16) through which the nutrient medium (M; M ') the process heat required for fermentation can be supplied.
14. Verfahren zur Druckregelung einer Biogasanlage mit einem Fermenter, in den ein Nährmedium (M) einbringbar ist, durch dessen Fermentation Biogas (B) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Gassensor (20) der Druck des im Fermenter (2) befindlichen Biogases erfasst und ein vom Gassensor (20) erzeugtes Sensorsignal zu einer Regeleinrichtung geleitet wird, und dass durch die Regeleinrichtung die Menge des im Fermenter befindlichen Nährmediums (M, M') derart geregelt wird, dass die Regeleinrichtung (30) den vom Drucksensor (20) erfassten Ist-Druck des Biogases (B) mit einem vorgebbaren oder vorgegebenen Soll-Druck vergleicht, und dass bei einem zu geringen Druck des im Gasspeicherbereich (2a) des Fermenters (2) befindlichen Biogases (B) die Zufuhr des Nährmediums (M) erhöht und/oder die Abfuhr des Nährmediums (M') aus dem Fermenter (2) verringert und bei einem zu großen Druck des im Gasspeicherbereich (2a) befindlichen Biogases (B) die Zufuhr von Nährmedium (M) verringert und/oder die Abfuhr von Nährmedium (M') aus dem Fermenter erhöht wird.14. A method for regulating the pressure of a biogas plant with a fermenter, in which a nutrient medium (M) can be introduced, through the fermentation biogas (B) can be generated, characterized in that by a gas sensor (20) located in the pressure of the fermenter (2) Biogases detected and a gas sensor (20) generated sensor signal is passed to a control device, and that the control device, the amount of nutrient medium contained in the fermenter (M, M ') is controlled such that the control device (30) from the pressure sensor (20 ) detected actual pressure of the biogas (B) with a predetermined or predetermined target pressure compares, and that at a low pressure of the gas storage area (2a) of the fermenter (2) located biogas (B), the supply of nutrient medium (M) increases and / or the removal of the nutrient medium (M ') from the fermenter (2) and at a large pressure of the gas storage area (2a) located biogas (B) the supply of nutrient medium (M) ve Rringert and / or the removal of nutrient medium (M ') is increased from the fermenter.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene oder vorgebbare Druck kleiner gleich dem atmosphärischen ist. 15. The method according to claim 14, characterized in that the predetermined or predefinable pressure is less than or equal to the atmospheric.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zuführend des Nährmediums (M) in den Fermenter (2) das Nährmedium in einer Mischeinrichtung (10) mit einem gasförmigen Medium (G) gemischt wird und das derart gebildet Stoff/Gas-Gemisch in den Fermenter (2) eingebracht wird.16. The method according to claim 14, characterized in that prior to Zuführend the nutrient medium (M) in the fermenter (2) the nutrient medium in a mixing device (10) with a gaseous medium (G) is mixed and the thus formed material / gas Mixture in the fermenter (2) is introduced.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (G) der Mischeinrichtung (10) unter Druck zugeführt wird.17. The method according to claim 15, characterized in that the gaseous medium (G) of the mixing device (10) is supplied under pressure.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiges Medium (G) das im Fermenter (2) erzeugte Biogas (B) verwendet wird.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the gaseous medium (G) in the fermenter (2) biogas produced (B) is used.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischeinrichtung (10') aus dem Fermenter (2) entnommenes Nährmedium (M') zugeführt wird. 19. The method according to any one of claims 14 to 18, characterized in that the mixing device (10 ') from the fermenter (2) extracted nutrient medium (M') is supplied.
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