CN104508112A - 操作一沼气***的方法与以该方法操作的沼气*** - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种用于根据干式发酵原理运作且具有若干沼气发酵槽(2a至2d)以批处理模式运行的运作沼气***(1)的方法。沼气发酵槽(2a至2d)中的至少一个刚装载入新的生物物质，而其他沼气发酵槽(2a至2d)则正生产一种浓度较高的沼气。本方法提供关闭所述至少一个装载有新生物物质的沼气发酵槽(2a至2d)，并连接所述至少一个装载有新生物物质的沼气发酵槽(2a至2d)至其他生产沼气中的沼气发酵槽(2a至2d)中的至少一个。另外，还将所述至少一个装载有新生物物质的沼气发酵槽(2a至2d)的沼气组成物，再循环至所述的其他生产沼气中的沼气发酵槽(2a至2d)中的至少一个。在一规定的时间段经过后，结束从所述载有新生物物质的沼气发酵槽(2a至2d)的沼气组成物的再循环。本发明还公开一种用于根据本发明方法操作的沼气***(1)。

Description

操作一沼气***的方法与以该方法操作的沼气***
技术领域
本发明涉及一种操作沼气***的方法，该方法具有根据权利要求1的特征，以及一种沼气***，该***具有根据权利要求8的特征。
背景技术
从实际经验和从例如EP0934998A2的记载可知，在所谓的干式发酵作业下，待发酵的材料并不转化成液相，而与例如生物废物的液体发酵的情况不同。在干式发酵中，引入到沼气发酵槽的发酵基底，是利用渗滤器，在发酵槽的底部连续抽出液体，然后再喷洒到生物质上，以保持湿润。以这种方式，发酵细菌所需的最佳的生存条件得以实现。另外，发酵槽内的温度可在渗滤液的再循环过程中进行调节，并有可能存在对于流程优化的额外添加材料。干式发酵非常适合应用在例如非常干燥的或高度纤维状的酵基底。
另外，由例如DE 102008059803 A1的记载也可知，根据该干式发酵原理进行操作的生物反应器或沼气***，经常是在所谓批处理模式下操作。所称的批处理模式是指一种操作原理，在发酵过程中并没有添加附加材料或移除材料。一旦装载到沼气发酵槽或发酵基底后，生物质保持在该槽内或基底上，直到停留时间结束。在发酵槽中的发酵基底停留时间结束时，将其他发酵槽完全清空，然后再填充。所述发酵基底可以发送到例如用于后续堆肥。因此，批处理模式的一个缺点是，沼气发酵槽的操作始终被中断，至少在发酵槽清空和再填充新发酵基底时，必须暂停作业。然而，为要能够产生足够用于发电及/或发热的沼气，沼气必须不断的连续供给。因此在沼气***中必须使用多个发酵槽，以互相交错的操作时间操作。
DE102008059803A1即是用来解决上述问题的发明。也就是说，在批处理模式下，个别沼气发酵槽需要停止运转，以进行清空和再填充。也就是说，沼气发酵槽中的一个或多个必须停止沼气生产。由上述可知，首先需要将已发酵的生物物质从各别的沼气发酵槽中移除，之后再将生物物质装载到沼气发酵槽中，并且重新启动沼气生产。当刚装入生物物质的沼气发酵槽启动时，初期产生的沼气中甲烷含量非常之低，而二氧化碳和氮的含量则非常之高，因此，不能立即在一个汽电共生厂中，使用该其间所产生沼气。为解决此问题，DE102008059803A1建议部分地除去该气体混合物中的非甲烷成分，亦即称为贫气的成分，并持续以更高的甲烷含量回馈到剩余的气体混合物中，送进沼气发酵槽内，直到甲烷含量达到够高时为止。然而，这种方法一个缺点是，以这种方式提高气体混合物的甲烷含量，过成非常缓慢，因此该方法并非十分有效。另一个缺点是，无论以何种方式，除去非甲烷成分的作业相当劳动密集。
DE102010028707A1提出一种方法，是在二阶段沼气生成方法中，用于控制渗滤器及/或发酵槽的操作的方法。该方法是使用干式发酵原理，在沼气***以多个发酵槽在批处理模式下操作。在此方法中，建议按时间顺序规范工作流程，在渗滤操作中从发酵槽排气，以除去富含二氧化碳的水解气体。此富含二氧化碳的的水解气体并不能应用于能源生产，但可以应用于从尚未达到渗滤末端的渗滤器中，排出含甲烷的水解气体。这种方法是以甲烷气体含量调节。虽然根据DE102010028707A1的沼气***可以供给具有恒定和高甲烷含量的沼气，但在渗滤开始期间的空气排出操作，却会降低装置的效率，且上所述富含CO 2的气体必须在之后随后利用气体应用***作处理。
EP2251408A1提出一种改变的方法，在其中使该含有CO2的冲洗气体通过该基底。
DE102009025329B4提供了一种在两个或多个生物反应器间，交换气体的方法。其中的气体从一个或多个生物反应器的顶部空间产生，引入到一个或多个其它的生物反应器顶部空间。为了这个目的，对所有生物反应器量测其硫化氢，二氧化碳，甲烷和氧气的含量，用来调节在两个或多个生物反应器之间的气体交换。使用压力值和硫含量值，用于判断各生物反应器已经适合与另一个或多个生物反应器交换气体的时点。DE102009025329B4提出了一种提高沼气***效率的方法，但该发明也要求使用相当量的测量，监视和控制工程。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术难题是，提供一种用于操作沼气***的方法，以及以这种方式操作的沼气***，以有效提高批处理模式的效率，但只需使用最简单的可能的设计，由此改善连续释放可使用沼气的效率。
上述技术难题可以利用具有权利要求1的特征的沼气***，以及使用具有权利要求8的8的特征的方法，操作一沼气***，加以解决。本发明进一步的有用发展，则建议在从属的权利要求项中。
本发明涉及一种方法，用于根据干式发酵原理，使用多个沼气发酵槽，以批处理模式运行或操作，以操作一沼气***。在至少一个沼气发酵槽中，立即，亦即在短时间内装入新的生物质，且一个或多个其它的沼气发酵槽是处于生产高甲烷含量的沼气，即更适合使用的沼气的状态下。该方法提供的步骤如下：
关闭装载有新生物物质的一个或多个沼气发酵槽，
连接所述装载有新生物物质的一个或多个沼气发酵槽至一个或多个其他生产沼气中的沼气发酵槽，
将所述装载有新生物物质的一个或多个沼气发酵槽产生的沼气组成物转移至所述的一个或多个其他生产沼气中的沼气发酵槽，以及
在一规定的时间期限经过后，结束转移所述载有新生物物质的沼气发酵槽的沼气组成物。
从该刚装载的沼气发酵槽所产生的沼气，即所谓的贫气，则再循环到单个或同时返回到多个其他正在操作，且正产生可用的，具有高浓度甲烷的沼气的沼气发酵槽中。通过将贫气与从一个或多个其它沼气发酵槽所生产的甲烷含量较高的沼气混合，即可以简单的方式，将从所有的沼气发酵槽得到的混合沼气的甲烷浓度变化率，以及甲烷浓度的波动都降低。通常，沼气发酵槽所产生的生物气体，是供给到气体动力汽电共生厂(CHP)。在燃气发动机之前端是一个所谓的气体混合器，用于混合所产生的沼气与燃烧所需的空气，确保在不同浓度的甲烷下的沼气可作为可燃沼气/空气混合物。这里所使用的气体混合器有一定的滞后，因此在沼气中的甲烷浓度如果有迅速及/或显著的波动，在某些情况下将会使不可燃的沼气/空气混合物供给到燃气发动机，导致燃气发动机失速。根据本发明的气体转移方法，可以降低甲烷浓度的波动。此外，在从所有的沼气发酵槽得到的混合沼气中，甲烷浓度的变化发生将更为缓慢。因此，即使混合器可能发生滞后，仍然可以经常提供可燃沼气/空气混合物到该燃气发动机。
所述的规定时间段，取决于沼气***的大小或个别沼气发酵槽的数量，个别发酵槽的大小及/或待发酵的生物物质的种类，并以基于经验的信息为基础。该持续时间乃是设定成，使得下游沼气利用***，例如使用燃气发动机的汽电共生厂，废气处理设备等，可有可用沼气连续供给。
优选在该规定时间段，即新装载的沼气发酵槽产生的沼气组成物发生转移的规定时间段，是储存在一个控制装置中，使得该持续期间是经过参数化，也就是说，可以由操作者手动改变，或由一个技术设备自动决定。例如，该持续期间可以根据整体沼气***的大小(沼气发酵槽的数目)，并视沼气发酵槽的大小而改变或设定。由于使用控制装置控制转移及/或转移的结束时间，作为该规定时间段的函数，所述沼气***可以在一个特别灵活和有效的方式下操作。
如果将所述规定时间段也可以在所述沼气***正在进行操作的期间，依据另外的参数及/或由操作人员手动修改，则沼气***可以更灵活地操作。例如，测定某些沼气馏分，特别是甲烷浓度，并且根据测得结果缩短或延长所述规定时间长，即可用于在时间顺上及/或质量上优化操作顺序。
为提高沼气***操作上的可靠度，可在一个或多个沼气发酵槽装载新的生物物质，关闭舱门后，以无氧冲洗气体或尽可能含氧量最少的冲洗气体引入沼气发酵槽中。沼气发酵槽在舱门打开之前也供给冲洗气体，直到足以确保在打开沼气发酵槽的舱门时，不会发生因空气流入而形成***性的沼气/空气混合物为止。发生事故的危险性可以这种方式显著降低。
本发明所提出的方法特别简单，因为所述的一个或多个新装载的沼气发酵槽产生的沼气组成物，是通过一个压力梯度发生转移。该压力梯度由新装载的沼气发酵槽与其他沼气发酵槽之间的简单连接所形成。该装载新生物物质的沼气发酵槽是处在环境压力下，而该其他沼气发酵槽由于所产生的沼气，则是处于稍高的压力下。因此，不需要额外的辅助装置，特别是不需使用输送装置。
在本发明方法的一种有利的实施例中，在选择所述规定时间段时，是从一沼气收集管线中，量测所有的沼气发酵槽的沼气组成物中的甲烷浓度。将贫气转移到一个或多个已经正在生产沼气的沼气发酵槽的期间是设定成，使所述沼气收集管线中的甲烷浓度，不低于下游沼气利用设备所需的最小值。由于在沼气收集管线中的甲烷浓度是连续测定或以一定间隔测定，整体沼气***可以达到一个特别精确和高效的操作，因为用于沼气转移的所有措施，是取决于所测得的甲烷浓度，或根据该测得甲烷浓度决定。
在另外的较佳实施方案中，一个或多个新装载的沼气发酵不仅与单一沼气发酵槽连接，且与多个其他沼气发酵槽连接，以使这些沼气发酵槽产生的沼气混合物可相应地转移到多个沼气发酵。其结果是，该方法的效率可以进一步有效提高。
同样是非常有利的是，如果将需要提高甲烷浓度的沼气，亦即贫气的转移或引入位置，设定于距离特定沼气发酵槽所产生的沼气释出或移出的位置，距离尽可能远的位置。其结果将可以一个设计简单的方式，延伸贫气的停留时间，用于提高其甲烷浓度。
适用于执行上述方法的沼气***具有多个沼气发酵槽，各沼气发酵槽根据干式发酵的原理操作，其中每个沼气发酵槽具有一个或多个沼气出口，以及一个或多个气体入口。此外，该沼气***具有一条或多条气体传输管线，管线具有阀装置，沼气发酵槽的沼气出口通过所述阀装置可以与另一个沼气发酵槽的气体入口连通，并限定其连通时间。这种沼气***特别适用于以相当简单的方式，提高从一个新装载的沼气发酵槽产生的贫气的甲烷含量，并降低硫化氢含量。这是因为沼气并不是从沼气***送出，而是由沼气***分送向一个或多个其它的沼气发酵槽。因此，贫气在所述沼气***中的停留时间将可延长。
根据本发明的一个特别有利的生物气***的实施例具有一测量装置，用于量测一沼气收集管线中的甲烷浓度，其中，所有的沼气发酵槽的沼气组成物集中于所述沼气收集管线中。
一种有利的做法是使所述控制装置，利用所述气体输送管线控制及/或调节所述一个或一个以上的新装载的沼气发酵槽的气体出口，与一个或多个其它沼气发酵槽的气体入口的连接。在此种设计下，所述控制/调节可能只在所述的规定时间长期间内发生，及/或只以所述的规定时间长作为沼气***的控制函数中一个或多个参数。特别是，在所收集的沼气中的甲烷浓度，即可考虑用作另一种参数。
在理想情况下，对于所传送的贫气的入口，以及已经提高甲烷浓度，或已经适用的沼气的出口，彼此尽量分离越远越好。特别是，两者可配置在各别沼气发酵槽的相对端。通过这种方式，能够以甲烷混入贫气中，因为除了延长停留时间之外，气体也必须覆盖尽可能长的传输路线。
所述气体入口可以配置在其他沼气发酵槽的底部区域。其结果是，使贫气必须通过生物物质，使得所述贫气停留在其他沼气发酵槽中的时间延长。因此，特别有效的混合将可发生在贫气与在沼气发酵槽中所产生，已经具有高浓度甲烷的沼气之间。
本发明的有利的实施方式提供将该气体入口连接到具有低氧含量的冲洗气体来源。以这种方式，沼气发酵槽可以在舱门打开和重新装载之前，先以冲洗气体冲洗，并可完全防止***性的沼气/空气混合物的形成。
以下将参照图式详细说明本发明的几种较佳范例性实施例。图式中：
图1为本发明的沼气***的示意性俯视图，该沼气***具有多数沼气发酵槽，
图2为本发明的沼气***一种实施例的示意性俯视图，
图3为本发明的沼气***一种实施例的示意性俯视图，及
图4为本发明的沼气***一种实施例的示意性俯视图。
图中，相同的元件通常以相同的元件符号表示。
具体实施方式
图1为本发明的的沼气***1的示意性俯视图，该沼气***根据干式发酵原理操作。图中所显示的沼气***1具有数个沼气发酵槽2a至2d，用于发酵散粒状的发酵基底和生物物质。在本实施例中，只显示出4个沼气发酵槽2a到2d，但本发明也可以适用于更多或更少数量的沼气发酵槽。
沼气发酵槽2a至2d是在所谓的批处理模式下操作。也就是，待发酵的生物物质在整个发酵过程中都保留在沼气发酵槽2a至2d中，且沼气发酵槽2a到2d是以定时交错操作。沼气发酵槽2a到2d中的每个单独设有一气体入口3a至3d，用于从一个刚装载的沼气发酵槽引进贫气，或引进氧含量低的冲洗气体。其中该气体入口3a到3d优选配置在该沼气发酵槽2a到2d的底部区域，或接近该沼气发酵槽2a到2d底部区域之处。每个沼气发酵槽2a至2d也各自具有一个气体出口4a至4d，用于从一个距离所述气体入口3a到3d越远越好的位置上，移除沼气。气体出口4a至4d位在沼气发酵槽2a到2d上的处所或位置，是选择在使从各自的进气口3a至3d所引入的贫气，向气体出口4a至4D的输送通路能够尽可能长的处所或位置。
所述的沼气发酵2a到2d的气体出口4a至4d被集结到气体收集管线6中的一条或多条气体管线5。在沼气***产生的沼气是通过整体气体收集管线6，输送到沼气利用设备，例如为一汽电共生厂6a。所述的汽电共生厂6a可通过排气导管6b与气体入口3a到3d连接。通过这种方式，汽电共生厂6a中产生的废气可以选择性地传递到个别的沼气发酵槽，作为冲洗气体。
如图1所示，沼气***1还具有一个控制装置7。所述的控制装置7通过数据线8a至8d，而分别与阀装置9a至9d连接。阀装置9a至9d是用来调节各个气体入口3a至3d。控制装置7并且设置成可以致动该阀装置9a到9d。此外，控制装置7也通过另外的数据线10a至10d，连结到各个的其他阀装置11a至11d，从而调节相应的各个气体出口4a至4d上的气体排出。控制装置7也设置成可以致动相应的阀装置11a至11d。
沼气***1还具有一个或多个附加的阀装置，通过附加的数据线13与控制装置7连接。此外，一条或多条气体传输管线14也可以提供在沼气***1。所述气体传输管线14的一端通过该阀装置12链接到沼气发酵2a至2d的气体出口4a至4d中的一个或多个，而另一端则连结到沼气发酵2a至2d的气体入口3a至3d中的一个或多个。换句话说，气体出口4a至4d中的一个或多个可以脱离气体收集管线6，而与气体传输管线14连结。在本图所示的实施例中，气体出口4a正以气体传输管线14与气体入口3b连接。
控制装置7是设置成可以控制及/或调节所述气体入口3a至3d、所述气体出口4a至4d，以及阀装置12，并可以连通和断开所述气体传输管线14。具体而言，阀装置12是设置成用来根据需要，连通或断开气体传输管线14，而将气体出口4a至4d的相应出口，连接到气体收集线6或断开该连结。上述气体转移依照需求的耦接，是由控制装置7所执行。控制装置7控制或调节这种程序，可以一种定时方式及/或以另加参数的函数的方式执行。所使用的定时控制及/或另加参数控制中的数据经过参数化，也就是说，可编程。
根据本发明第一实施例的沼气***，可以如下方式进行操作。
在图1所示的沼气发酵槽2a在其中所存在的生物物质已经完全发酵后的时点关机，打开，清空，并随后以新的待发酵生物物质装载或填充。在将沼气发酵槽2a的操作重新启动之后，需要一定的时间才能使发酵过程中产生的沼气，甲烷含量或甲烷浓度达到足以允许在下游沼气利用设备中，进一步合理和有效的利用的程度。
根据本发明，从新装载的沼气发酵槽2a中产生的低甲烷含量沼气，即所谓贫气，是转移到一个或一个以上的其它沼气发酵槽2B至2d。使用控制装置7，以对此目的作出准确判断，决定从新加载的沼气发酵槽2a到另一个沼气发酵槽之间的连结及/或转移，是否应该发生，几点发生，以及持续多久，也即持续时间段为多长。
当新装载的发酵槽2a投入运转时，控制装置7将驱动气体出口4a和阀装置12，以将气体收集管线6与气体出口4a断开，并将气体出口4a与气体传输管线14连接。为此，所述气体传输管线14的一端与新装载的沼气发酵槽2a的气体出口4a连结，另一端则与沼气发酵槽2b的气体入口3b连结。此时，沼气发酵槽2b已产生相对较高度浓度的沼气。以这种方式，将贫气从沼气发酵罐2a转移到沼气发酵槽2b。这种转移发生在控制装置7中所规定的时间段中。在新装载的沼气发酵槽2a中，在舱门关闭后的同时，气压水平为环境压力，而在沼气发酵槽生产具有高甲烷浓度的沼气之后，气压水平为略微过量的压力。这种压力差意味着，高甲烷浓度的沼气会流入刚装载的沼气发酵槽2a中。而由于沼气发酵槽2a与2b也是以这种方式连接在一起，沼气生产在新装载的沼气发酵槽2a中开始，之后新装载的沼气发酵槽2a中压力提高，直到大于在沼气发酵槽2b内的压力时为止。因此，在初期流入沼气发酵槽2b中的是贫气和已经加入的沼气的混合物，但最后只有贫气流入沼气发酵槽2b中。
在控制装置7中规定的时间段已经经过之后，已经可以假设在刚加载的沼气发酵槽2a中产生的沼气已经具有足够高的甲烷浓度，此时可以结束气体的转移。如果在此时点再度将沼气发酵槽2a直接连接到沼气收集管线6，在沼气收集管线6内沼气的质量和甲烷浓度会保持在足够高的程度，也就是说，超过一定义限制值，该值取决于下游沼气利用设备。如果该沼气利用设备是汽电共生厂，则其甲烷含量不得低于例如40％，这也取决于所使用的燃气发动机。这时该沼气***1正处于正常运作状态，在此状态下，所有的沼气发酵槽2a至2d所产生的沼气，都传送至气体收集管线6。
从以上所示的实施例出发，根据本发明的方法以及根据本发明的沼气***，可以在许多方面进行修改。
一种可能的修改实例参见图2，该图显示根据本发明的沼气***1的示意性俯视图。在这种方式下，可以将沼气发酵槽2a的气体出口4a同时或阶段性地连接到两个气体入口3b和3c。换言之，即连接到超过一个沼气发酵槽2B至2d的单一气体入口。这意味着，从沼气发酵槽2a上的贫气可以分布到其他沼气发酵槽2B至2d中的多个。
本发明沼气***1另一种可能的配置参见图3，图3同样显示所述沼气***1的示意性顶视图。根据本实施例，除在上述时间依赖性原则下量测某些沼气的成分外，再进行其他的测量。为达到这个目的，在沼气收集管线6中提供一个测量装置15，用于测量所得的沼气组成物中的各种沼气成分的浓度，特别是甲烷的浓度。测量设备15通过数据线16连接到控制装置7。因此，新装载的沼气发酵槽2a的气体的转移，也可根据在沼气收集管线6中的甲烷浓度的函数，加以控制及/或调节。通过这种方式，为气体转移所规定的时间段可以缩短或延长，取决于所测得的沼气成分含量。也可以用来中断和恢复气体的转移。
图4中显示另一种替代的沼气***1的实施例，也是呈现其示意性的俯视图。为了简化沼气***1的设计，特别是沼气发酵槽2a到2d的设计，本实施方式的气体传输管线14是连接到气体入口3a至3d。在这种方式下，该气体传输管线14的管线布局可以大幅简化。在这种实施例下，阀装置9a～9d是以三通阀实施。此外，所有的阀件10a至10d也可以使用三通阀，使得所需组件的数量可进一步减少。这种实施例整体代表根据本发明第一实施例的沼气***的最简单且最经济的有利变化例。
在将刚装载新的生物物质的沼气发酵罐2a连接到气体传输管线14时，初期具有高浓度甲烷的沼气先从其他沼气发酵槽2b至2d流到沼气发酵槽2a中。沼气生产(初期为贫气)在刚装载的沼气发酵槽2a中继续进行。之后，在新装载的沼气发酵槽2a中的气体压力上升，使沼气和贫气从新装载的沼气发酵槽2a流入已经生产沼气的沼气发酵槽2b至2d中。这时贫气，也为甲烷浓度低的沼气，会与具有高甲烷浓度的沼气混合。因为贫气在到达沼气收集管线6之前，在沼气***中停留时间期间较长，在沼气收集管线6中甲烷浓度的提高以较为缓慢的变化进行，从而使下游配备燃气发动机的CHP 6a所使用的气体，可有更长的时间来形成一种可燃的沼气/空气混合物。
在图4中，新装载的沼气发酵槽2a是通过气体传输管线14，连接到所有其他3个沼气发酵槽2b至2d。但通过控制装置7，也可以将新装载的沼气发酵槽2a连接到其他3个沼气发酵槽2B至2D中的一个或两个。
如果沼气***配备数量较多的沼气发酵槽，也可以假设有两个或以上的沼气发酵槽同时或在短期间内是处于刚充填新的生物物质的状态。但与前述相同，气体的转移也是分布到其余并非新装载的沼气发酵槽。
元件符号表
1–沼气***
2a至2d–沼气发酵槽
3a至3d–气体入口
4a至4d–沼气出口
5–气体管线
6–沼气收集管线
6a–沼气利用设备
7–控制装置
8a到8d–数据线
9a到9d–阀装置
10a到10d–数据线
11a到11d–阀装置
12–阀装置
13–数据线
14–气体传输管线
15–量测装置
16–数据线

Claims (13)

1.一种用于根据干式发酵原理运作且具有多个沼气发酵槽(2a至2d)以批处理模式运行的运作沼气***(1)的方法，其特征在于，所述沼气发酵槽(2a至2d)中的一个或多个刚装载入新的生物物质，而一个或多个其他沼气发酵槽(2a至2d)则正生产一种浓度较高的沼气，所述方法包括如下步骤：
a.关闭所述装载有新生物物质的一个或多个沼气发酵槽(2a至2d)，
b.连接所述装载有新生物物质的一个或多个沼气发酵槽(2a至2d)至一个或多个其他生产沼气中的沼气发酵槽(2a至2d)，
c.将所述装载有新生物物质的一个或多个沼气发酵槽(2a至2d)的沼气组成物，再循环至所述的其他生产沼气中的沼气发酵槽(2a至2d)中的至少一个，以及
d.在一规定的时间段经过后，结束从所述装载有新生物物质的沼气发酵槽(2a至2d)的沼气组成物的再循环。
2.如权利要求1的方法，其特征在于：所述规定时间段，是以参数化的形式储存在一控制装置(7)中，且所述沼气组成物的再循环或再循环的结束，是由所述控制装置(7)根据所述时间段的函数作控制。
3.如权利要求1或2的方法，其特征在于：所述装载有新生物物质的沼气发酵槽(2a至2d)中的至少一个在关闭舱门后，以低氧含量冲洗气体冲洗。
4.如权利要求3的方法，其特征在于：由一下游气电共生厂(6a)或一气体处理设备所产生的废气，供应至所述的沼气发酵槽(2a至2d)，作为所述冲洗气体。
5.如权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于：所述沼气组成物的再循环，是通过一个压力梯度进行，该压力梯度由所述一个或多个新装载的沼气发酵槽(2a至2d)与所述其他沼气发酵槽(2a至2d)中一个或多个之间所形成。
6.如权利要求1至5中任一项的方法，其特征在于：量测所有的沼气发酵槽(2a至2d)的沼气组成物中的甲烷浓度，以决定所述规定时间段。
7.如权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于：在从所述一个或多个新装载的沼气发酵槽(2a至2d)对所述一个或多个其他沼气发酵槽(2a至2d)供应沼气组成物的位置，到所述一个或多个其他沼气发酵槽(2a至2d)释出甲烷浓度较高的沼气的位置之间，提供最大可能的距离。
8.一种沼气***(1)，特别用于执行权利要求1到7中任一项的方法，具有多个沼气发酵槽(2a至2d)，根据干式发酵的原理操作，其中每个沼气发酵槽具有一沼气出口(4a至4d)，以及一气体入口(3a至3d)，且所述沼气发酵槽(2a至2d)中一个或多个的沼气出口(4a至4d)可通过一气体再循环管线(14)及一阀装置(12)，于一规定时间段内，连通到一个或多个其他沼气发酵槽(2a至2d)的气体入口(3a至3d)。
9.如权利要求8的沼气***，其特征在于：所述沼气出口(4a至4d)集结到一沼气收集管线，且在所述沼气收集管线提供一甲烷浓度侦测器。
10.如权利要求8或9的沼气***，其特征在于：提供一控制装置，用于控制所述气体再循环管线(14)从所述沼气发酵槽(2a至2d)中的一个到至少一个的沼气发酵槽(2a至2d)的气体入口(3a至3d)之间的连结。
11.如权利要求8到10中任一项的沼气***，其特征在于：所述沼气发酵槽(2a至2d)的气体入口(3a至3d)与其沼气出口(4a至4d)之间的距离为最大可能距离，且特别是配置在各别沼气发酵槽(2a至2d)的相对端。
12.如权利要求8到11中任一项的沼气***，其特征在于：所述气体入口(3a至3d)是配置在各别沼气发酵槽(2a至2d)的底部区域。
13.如权利要求8到12中任一项的沼气***，其特征在于：至少一个所述沼气发酵槽(2a至2d)为新装载生物物质，且可连接至一冲洗气体来源，用于提供一低含氧量冲洗气体。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013107754A1 (de) * 2013-07-19 2015-01-22 Peter Lutz Biogas-Anlage sowie Verfahren zu ihrem Betrieb
DE102015016110B4 (de) * 2015-12-11 2018-12-27 Maria Rogmans Verfahren zur Erzeugung von Biogas, sowie Einrichtung zum Betrieb desselben
WO2018064993A1 (de) 2016-10-09 2018-04-12 Archea New Energy Gmbh Mehrkammersystem zur erzeugung von biogas
CN106754324A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 桂林电子科技大学 一种沼气发酵在线监控***
WO2019144049A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-25 Sheeta Global Tech Corp. Method of converting alkanes to alcohols, olefins and aromatics

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059803A1 (de) * 2008-12-01 2010-06-02 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Anfahren und Abschalten von Biogasfermentern sowie Biogasanlage zur Durchführung dieses Verfahrens
DE102009025329A1 (de) * 2009-06-18 2011-01-27 Denis Deuschl Gasaustausch zwischen Bioreaktoren

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022665A (en) * 1974-12-09 1977-05-10 Institute Of Gas Technology Two phase anaerobic digestion
DE19805045A1 (de) 1998-02-09 1999-08-12 Manfred Prof Dr Hoffmann Verfahren und Vorrichtung zur Methanisierung von Biomassen
DE102007058548B4 (de) * 2007-12-05 2009-10-15 Landwärme GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter, Tobias Assmann, 80638 München) Verfahren zum Aufreinigen von Biogas
DE102008015240B4 (de) * 2008-03-20 2010-05-20 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Kombinierte Anlage zur Erzeugung von Biogas und Kompost sowie Verfahren zum Umschalten eines Fermenters in einer solchen Anlage zwischen Biogaserzeugung und Kompostierung
ES2566926T3 (es) * 2009-05-11 2016-04-18 Kompoferm Gmbh Procedimiento y dispositivo para el funcionamiento de una instalación de fermentación
DE102010028707B4 (de) * 2010-05-06 2014-12-18 GICON-Großmann Ingenieur Consult GmbH Verfahren und Anlage zur gasdichten Prozessführung von Perkolatoren in einem zwei- oder mehrstufigen Biogasverfahren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059803A1 (de) * 2008-12-01 2010-06-02 Bekon Energy Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Verminderung von Methanschlupf beim Anfahren und Abschalten von Biogasfermentern sowie Biogasanlage zur Durchführung dieses Verfahrens
CN102232108A (zh) * 2008-12-01 2011-11-02 贝肯能量科技股份两合公司 在沼气发酵机启动及停机时减少甲烷残料的方法及实施该方法的沼气***
DE102009025329A1 (de) * 2009-06-18 2011-01-27 Denis Deuschl Gasaustausch zwischen Bioreaktoren

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