DE102009024536A1 - Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen - Google Patents

Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen Download PDF

Info

Publication number
DE102009024536A1
DE102009024536A1 DE102009024536A DE102009024536A DE102009024536A1 DE 102009024536 A1 DE102009024536 A1 DE 102009024536A1 DE 102009024536 A DE102009024536 A DE 102009024536A DE 102009024536 A DE102009024536 A DE 102009024536A DE 102009024536 A1 DE102009024536 A1 DE 102009024536A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
biomass
bioreactor
fermentation
plant
biogas plant
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009024536A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Von Bresinsky
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.)
LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERVICE GMBH, DE
Original Assignee
LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERV
LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERVICE GmbH
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 LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERV, LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERVICE GmbH filed Critical LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERV
Priority to DE102009024536A priority Critical patent/DE102009024536A1/de
Publication of DE102009024536A1 publication Critical patent/DE102009024536A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M43/00Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/08Bioreactors or fermenters combined with devices or plants for production of electricity
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse-Vergärungsanlagen durch Verwertung der anfallenden Gärrückstände und durch Vorbehandlung der Gärsubstrate. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass der Biogasanlage ein Bioreaktor zur aeroben Behandlung von Gärresten vorgeschaltet und ein zweiter Bioreaktor zur Aufbereitung der Gärreste der Biogasanlage nachgeschaltet ist. Bei Zuführung von Luftsauerstoff, Mikroorganismen und Wärme werden die Gärsubstrate in den Bioreaktoren zu leicht vergärbarer Biomasse entwickelt bzw. die Gärreste zu Biomasse umgewandelt, die wiederum als Inputmaterial für die Biogasanlage oder als Inputmaterial für den Bioreaktor zur Erhöhung des Aufschlusses der Gärsubstrate einsetzbar ist. Dem der Vergärung nachgeschalteten Bioreaktor folgt eine Phasentrennung der Biomasse in einem ein- oder mehrstufigen Prozess mittels bekannter technischer Verfahren. Das Retentat wird der Biogasanlage oder dem der Biogasanlage vorgeschalteten Bioreaktor zugeführt. Das Permeat wird optional dem Bioreaktor zugeführt oder aus dem System ausgeschleust.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse-Vergärungsanlagen durch Verwertung der anfallenden Gärrückstände und den verbesserten Aufschluss der Gärsubstrate.
  • Als Inputmaterial dienen pflanzliche und/oder tierische Stoffe, vorzugsweise wässrige Gärreste und Gärsubstrate, die zum Teil mit Schleimanteilen belastet sind und hohe Stickstoff- und Phosphatbelastungen aufweisen.
  • Das Endprodukt ist eine Biomasse, die weitestgehend frei von pathogen wirkenden Mikroorganismen ist. Sie weist gegenüber dem Ausgangsmaterial reduzierte Ammonium- und Phosphatgehalte auf und verfügt über hohe Proteingehalte.
  • Das durch Phasentrennung entstehende Retentat wird zur Effizientsteigerung des Biogasreaktors oder zur Verbesserung des Substrataufschlusses eingesetzt.
  • Somit wird erreicht, dass das Gesamtverfahren effizienter wird.
  • Rückstandswässer (Permeat) sind einleitefähig oder als Dünger in der Landwirtschaft verwendbar.
  • Gärrückstände fallen vorwiegend in Vergärungsverfahren der Landwirtschaft, der Lebensmittelindustrie und der Abfallwirtschaft in großen Mengen an, wobei eine rückstandsfreie Verwertung bisher nicht gegeben ist.
  • Stand der Technik
  • In Anbetracht stetig steigender Energiepreise, der endlichen Verfügbarkeit fossiler Energieträger und der zunehmenden Knappheit von Rohstoffen sowie der Forderung nach Ressourcenschonung und Klimaschutz gewinnt die Nutzung regenerativer Energiequellen stetig an ökonomischer, ökologischer und gesellschaftspolitischer Relevanz.
  • Die Energieerzeugung aus Biomasse nimmt dabei insofern eine energiepolitische Sonderstellung ein, als dass sie im Gegensatz zur Nutzung von Wind- und Sonnenenergie grundlastfähig ist.
  • Die Vergärung landwirtschaftlicher Produkte, Abfallstoffe sowie nachwachsender Rohstoffe mit dem Ziel der Erzeugung von Biogas und dessen direkte Nutzung zur Energieerzeugung in Blockheizkraftwerken, Brennstoffzellen und dgl. bzw. zur Substitution fossiler Rohstoffe, beispielsweise durch Aufbereitung zu Biomethan und Einspeisung in das Erdgasnetz, gewinnt daher zunehmend an Bedeutung.
  • Die begrenzte Verfügbarkeit von geeigneten Einsatzstoffen, insbesondere auch vor dem Hintergrund der Konkurrenz zwischen Nahrungsgüter- und Energiewirtschaft, bedingt die Notwendigkeit der stetigen Optimierung der Prozesse, nämlich der Maximierung des Gasertrages und der Steigerung des Methananteils, sowie der Erweiterung der Palette möglicher Einsatzstoffe. Die Zunahme der Anlagenzahl sowie insbesondere der Anlagengröße und -leistung und deren Konzentration an bestimmten Standorten stellt die Branche zudem vor neue Herausforderungen im Hinblick auf die Nutzung bzw. Entsorgung der anfallenden Abprodukte.
  • Die Entsorgung der bei der Biogaserzeugung anfallenden Gärreste erfolgt bei dezentralen landwirtschaftlichen Biogasanlagen traditionell durch Ausbringen auf die Anbauflächen der Umgebung. Die Nährstoffgehalte sowie die vorliegenden Bindungsformen, die eine hohe Pflanzenverfügbarkeit gewährleisten, prädestinieren die Gärreste für eine derartige Anwendung. Nähr- und Kohlenstoffkreislauf werden dadurch nahezu geschlossen. Allerdings hat diese Vorgehensweise ökologische und zunehmend auch ökonomische Nachteile.
  • So wird bereits seit mehreren Jahren die Problematik der vermehrten Ammoniak-Emission diskutiert. Der durch den Abbau der organischen Säuren während des Gärprozesses bedingte Anstieg des pH-Wertes führt zu einer Verschiebung des Gleichgewichtes vom gelösten Ammonium-Stickstoff hin zum Ammoniak, der als Gas entweicht.
  • Besagten Emissionen, muss mit speziellen Ausbringtechniken entgegengewirkt werden. Des Weiteren muss eine entsprechende Düngebedarfsermittlung erfolgen, die eine bedarfsgerechte Ausbringung der Nährstoffe sicherstellt und die Belastung von Gewässern durch den Austrag von Nährstoffen verhindert.
  • Als zusätzlich problematisch gilt der Eintrag unerwünschter Stoffe. Zu nennen sind dabei insbesondere Schwermetalle, häufig Kupfer und Zink, sowie infektiöse Keime, wie Salmonellen, Clostridien, phytopathogene Viren, oder auch keimfähige Unkrautsamen.
  • Die zeitliche Anpassung der Ausbringung an den Bedarf der landwirtschaftlichen Kulturen und die vorgeschriebene Reduktion der Emission von Klimagasen bedingt eine Lagerung der Gärreste, wobei eine Lagerkapazität von mindestens 6 Monaten empfohlen wird.
  • In dem Zusammenhang ist besonders zu beachten, dass unbehandelte Gärreste häufig zu mehr als 90% aus Wasser bestehen.
  • Erhebliche Probleme aus den vorgenannten Einschränkungen und Randbedingungen ergeben sich daher insbesondere für die zunehmende Anzahl größerer, industrieller Biogasanlagen.
  • Einem Teil dieser Problematiken wird durch die Gärrestaufbereitung begegnet. Ziele sind die Reduzierung der Mengen und damit der Lagerungs- und Ausbringungskosten, weiterhin die Reduzierung der Umweltbelastungen, nämlich der Freisetzung klimarelevanter Gase etc., sowie die Abtrennung von Nährstoffen einschließlich deren Überführung in eine transport- und verkaufsfähige Form.
  • Typischerweise einzeln oder auch in Kombination eingesetzte Verfahren sind die mechanische Separation, thermische Verfahren (Trocknung, Eindampfen) und Verfahren zur Behandlung flüssiger Phasen (Membranverfahren, aerobe Abwasserbehandlung).
  • Die genannten Verfahren sind mit teils aufwendiger Technik verbunden und können erhebliche Investitions- und Betriebskosten verursachen. Zudem führen einige der Verfahren, beispielsweise der Einsatz getrockneter Gärreste als Ersatzbrennstoff, zum Entzug von Roh- und Nährstoffen aus dem Stoffkreislauf.
  • In einem Verfahren zur Aufbereitung organischer Reststoffe aus Biogasanlagen nach DE 10 2007 004 892 werden Selbige einer mechanischen Aufbereitung unterzogen. Ein erster Teil des Gärrestes wird nachfolgend einer Eindampfung zur Produktion von Kopfdünger, während ein zweiter Teil des eingedickten Gärrestes zur Produktion von Fußdünger getrocknet wird.
  • In einem weiteren Verfahren zur Konversion von Biomasse zu Biogas in anaeroben Fermentern nach DE 10 2007 037 202 wird der Gärrest einer Fest-Flüssig-Phasentrennung unterzogen und die abgetrennte Feststoffphase einer Thermodruckhydrolyse unterworfen. Die so behandelte Feststoffphase wird einem weiteren Gärprozess unterworfen.
  • In einem Verfahren zur Umwandlung von hochbelasteten stickstoffhaltigen Wässern aus Vergärungsanlagen in protein- und fetthaltige Biomasse auf mikrobieller Basis nach DE 10 2008 045 214.9 , werden aus Vergärungsprozessen stammende energieabgereicherte Wässer mit hohen Stickstoffkonzentrationen mittels aerober Assimilation in eine proteinhaltige Biomasse umgewandelt. Gegebenenfalls vorhandene schleimige Bestandteile sind dabei auflösbar. Die proteinhaltige Biomasse wird in eine eingedickte und eine Dünnhase getrennt, wobei die eingedickte Phase einer stofflichen und/oder energetischen Verwertung zur Verfügung steht und die Dünnphase ausgeschleust und/oder einem vorgelagerten Vergärungsprozess als Rezirkulat zugeführt wird. Dabei sind bestimmte Verfahrensbedingungen einzuhalten.
  • Dieses der Erfindung am nächsten liegende Verfahren soll in Würdigung des übrigen relevanten Standes der Technik weiterentwickelt werden, und zwar mit Blick auf die Effizienzverbesserung der genannten Vergärungsverfahren in den einzelnen Industriezweigen und der Landwirtschaft. Die in den verschiedenen Vergärungsprozessen anfallenden ammoniumhaltigen Reststoffe sollen einer sinnvollen Verwertung zugeführt werden. Die problembehaftete Entsorgung, beispielsweise durch Deponieren, Verdünnen, Strippen oder Verbrennen, würde damit weitestgehend entfallen.
  • Aufgabenstellung
  • Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur aeroben Behandlung von stark ammoniumhaltigen Gärrückständen und Gärsubstraten unter Einsatz von Mikroorganismenpopulationen, die auf Grund ihrer Fähigkeit, Ammonium bei zusätzlicher Gabe von externen Kohlenstoffquellen geeignet sind, heterotroph zu assimilieren. Wesentliche Ziele sind die Verkürzung der Gesamtprozesses, die Erhöhung des Methangehaltes im Biogas und die Reduzierung der Gärsubstratmenge.
  • Die Gärrückstände bzw. Gärsubstrate weisen hohe Restkohlenstoffgehalte auf und/oder sie sind durch ihre problematische Zusammensetzung und Konsistenz gekennzeichnet, zum Beispiel durch einen hohen Wasseranteil, einen hohem Anteil an kolloidal gelösten Stoffen oder hohe Gehalte an Restgasen bzw. strippbaren Verbindungen, vor allem Ammoniak.
  • Somit sollen biogene Reststoffe, die im Überschuss anfallen und/oder nicht oder kaum sinnvoll anderweitig verwertet werden können, verarbeitbar sein. Es handelt sich beispielsweise um Reststoffe aus der Lebensmittelverarbeitung, der Futtermittelherstellung oder der Herstellung alternativer Kraftstoffe.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Die erfinderische Aufgabe ist mit den im Patentanspruch 1 angegeben Merkmalen gelöst worden. Die untergeordneten Ansprüche enthalten zweckmäßige Ausgestaltungen.
  • Bekannte Verfahren zur Vergärung von Gärsubstrat beinhalten üblicherweise die apparativen Bestandteile Mischbehandlung und Hydrolyse, Vergärung in Biogasanlagen und energetische Nutzung des Biogases, zum Beispiel in einem Blockheizkraftwerk.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das eine Kohlenstoffquelle beinhaltende Gärsubstrat, weiterhin Luftsauerstoff und Mikroorganismen unter Hinzufügung von Wärme, einem ersten Bioreaktor zur aeroben Behandlung und Hydrolyse zuzuführen. Als Kohlenstoffquelle eignen sich Reststoffe aus der Lebensmittel- bzw. Futtermittelherstellung, weiterhin solche aus landwirtschaftlichen Betrieben, von Produzenten alternativer Kraftstoffe, von Abfallentsorgern etc..
  • Wärme wird sinnvollerweise vom Blockheizkraftwerk oder einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt wird.
  • Durch die stattfindende Hydrolysereaktionen erhöht sich der Protein- und Fettgehalt des Gärsubstrats. Das gewonnene vorbehandelte Gärsubstrat gärt anschließend in einer Biogasanlage, und zwar im ein- oder zweistufigen Verfahren unter beschleunigter und erhöhter Methangasbildung.
  • Das entstehende Biogas wird in der Regel einem Blockheizkraftwerk oder einer Brennstoffzelle zugeführt und dort in Elektroenergie und Wärme umgewandelt, wobei die Wärme, wie bereits erwähnt, dem ersten Bioreaktor zugeführt wird. Weiterhin steht sie nachgeschalteten Verfahrensschritten zur Verfügung.
  • In der Biogasanlage bleibt ein Gärrest zurück, der Schleimbestandteile, Stickstoff- und Phosphatanteile in relativ hohen Dosen und pathogen wirkende Mikroorganismen enthält.
  • Nach dem Ausschleusen aus der Biogasanlage wird dieser Gärrest einem weiteren nachgeschalteten zweiten Bioreaktor zur aeroben Behandlung als Inputmaterial zugeführt und dort unter Wärmeeinwirkung weiterverarbeitet. Die Wärme stammt aus dem Blockheizkraftwerk bzw. der Brennstoffzelle.
  • Weiterhin werden Luftsauerstoff und eine Kohlenstoffquelle als Zuschlagkomponenten zugesetzt. Die Kohlenstoffquellen können die gleichen wie im Hauptverfahren sein.
  • Durch die Zuschlagstoffe bilden sich unter aeroben Bedingungen verstärkt probiotisch und weitestgehend antitoxisch wirkende Mikroorganismen. Diese neutralisieren die ursprünglich enthaltenen pathogen wirkenden Mikroorganismen. Weiterhin lösen sich die Schleimanteile auf. Das genannte Inputmaterial wird bei Abbau von Ammonium und Phosphat in eine protein- und fetthaltige Biomasse umgewandelt.
  • Diese Biomasse wird in einem weiteren Verfahrensschritt einer Biomasseabtrennung unterzogen. Geeignete Mittel dafür sind die Mikrofiltration, Sedimentation und Elektrokoagulation. Das bei der Mikrofiltration entstehende Permeat wird anschließend wieder dem zweiten Bioreaktor zugeführt oder ausgeschleust.
  • Weitere Produkte aus der Biomasseabtrennung sind eine wässrige Restphase und eine stark bakterienhaltige Biomasse. Während die wässrige Restphase in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung und ihrem Nährstoffgehalt in Vorfluter einleitbar ist oder von landwirtschaftlichen Betrieben genutzt werden kann, steht die Biomasse als Eingangsstoff dem ersten Bioreaktor und/oder der Biogasanlage zur Verfügung.
  • Die Bakterienbiomasse kann in einem Separator oder einem Dekanter weiter aufkonzentriert werden. Die dabei entstehende Flüssigphase wird wie die wässrige Restphase aus der Biomasseabtrennung verwendet. Die aufkonzentrierte Bakterienbiomasse dient als Eingangsmaterial für die Biogasanlage.
  • Die erfindungsgemäß gewonnene Bakterienbiomasse und die aufkonzentrierte Bakterienbiomasse verbessern somit die Ausgangsbedingungen für die Reaktionen im ersten Bioreaktor und in der Biogasanlage. Die Effizienz des Gesamtprozesses erhöht sich merklich.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Blockschaltbildes (1) näher erläutert. Dieses stellet die verfahrensseitige Einbindung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte in ein Vergärungsverfahren für pflanzliche oder tierische Gärsubstrate dar, die von landwirtschaftlichen Betrieben, Unternehmen der Lebensmittelverarbeitung, Futtermittelherstellern, Produzenten alternativer Kraftstoffe, Abfallentsorgen und dgl. stammen.
  • Die Gärsubstrate 1 werden direkt und/oder indirekt einer ein oder zweistufig arbeitenden Biogasanlage A zugeführt. Der indirekte Weg führt über einen Bioreaktor B zur aeroben Behandlung und Hydrolyse. In den Bioreaktor B werden zusätzlich Luftsauerstoff 2, Mikroorganismen und Wärmeenergie 3 eingeführt. Die Wärmeenergie 3 wird vom angeschlossenen Blockheizkraftwerk C zur Verfügung gestellt. Die Mikroorganismen sind in großer Zahl in einer aus dem Prozess stammenden Bakterienbiomasse 10 enthalten. Als Kohlenstoffquelle dienen die eingesetzten Gärsubstrate 1.
  • Durch einen intensiven Mischprozess und die stattfindenden Hydrolysereaktionen erhöht sich der Protein- und Fettgehalt der Mischung. Den Bioreaktor B verlässt ein vorbehandeltes Gärsubstrat 4.
  • Gemeinsam mit dem bereits erwähnten Gärsubstrat 1 und der Bakterienbiomasse 4 bildet dieses das Inputmaterial für die Biogasanlage A.
  • Das entstehende Biogas 5 wird einem nachgeschalteten Blockheizkraftwerk C zugeführt und dort in Elektroenergie und Wärmeenergie 3 umgewandelt.
  • In der Biogasanlage A bleibt ein Gärrest 6 zurück, der Schleimbestandteile, Stickstoff- und Phosphatanteile in relativ hohen Dosen und pathogen wirkende Mikroorganismen enthält. Der Gärrest 6 wird in einem weiteren Bioreaktor D unter Wärmeeinwirkung und Zusatz von Luftsauerstoff 2 und biogenen Reststoffen 7 als Kohlenstoffquelle weiterverarbeitet. Die Wärmeenergie 3 stammt aus dem Blockheizkraftwerk C. Als Kohlenstoffquelle bzw. biogenen Reststoffe 7 finden die eingangs genannten Verwendung.
  • Im Bioreaktor D bilden sich unter aeroben Bedingungen verstärkt probiotisch und antitoxisch wirkende Mikroorganismen. Diese neutralisieren die ursprünglich enthaltenen pathogen wirkenden Mikroorganismen weitestgehend. Weiterhin lösen sich die Schleimanteile auf.
  • Den Bioreaktor D verlässt eine protein- und fetthaltige Biomasse.
  • Es schließt sich eine weitere Verarbeitungsstufe an, nämlich eine Biomasseabtrennung E. Dafür sind die Mikrofiltration, Sedimentation und Elektrokoagulation nutzbar. Das bei der Mikrofiltration entstehende Permeat 8 wird wieder in den Bioreaktor D eingeführt.
  • Weitere Produkte aus der Biomasseabtrennung E sind eine wässrige Restphase 9 und eine Biomasse 10. Die wässrige Restphase 9 wird in Vorfluter eingeleitet oder landwirtschaftlichen Betrieben zur Verfügung gestellt. Die Biomasse 10 wird wieder in den Vergärungsprozess eingeführt, und zwar in den Bioreaktor B und/oder in die Biogasanlage A.
  • Optional kann die Biomasse 10 einer Aufkonzentration F in einem Separator oder einem Dekanter unterzogen werden. Die dabei entstehende Flüssigphase 11 wird wie die wässrige Restphase 9 aus der Biomasseabtrennung F verwendet. Die aufkonzentrierte Bakterienbiomasse 12 dient als Eingangsmaterial für die Biogasanlage A.
  • 1
    Gärsubstrat,
    2
    Luftsauerstoff,
    3
    Wärmeenergie,
    4
    vorbehandeltes Gärsubstrat,
    5
    Biogas,
    6
    Gärrest,
    7
    biogene Reststoffe,
    8
    Permeat,
    9
    wässrige Restphase,
    10
    Biomasse,
    11
    Flüssigphase,
    12
    aufkonzentrierte Bakterienbiomasse,
    A
    Biogasanlage,
    B
    Bioreaktor,
    C
    Blockheizkraftwerk,
    D
    Bioreaktor,
    E
    Biomasseabtrennung,
    F
    Aufkonzentration.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007004892 [0022]
    • - DE 102007037202 [0023]
    • - DE 102008045214 [0024]

Claims (2)

  1. Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse-Vergärungsanlagen mit den Verfahrenschritten Vergärung in einer Biogasanlage (A) und nachfolgender energetischer Nutzung des gewonnenen Biogases (5) in einem Blockheizkraftwerk (C), wobei als Gärsubstrat (1) tierische und/oder pflanzliche Stoffe zur Verfügung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Biogasanlage (A) ein Bioreaktor (B) zur aeroben Behandlung und Hydrolyse von Gärsubstrat (1) vorgeschaltet ist und dass in diesem zusätzlich Luftsauerstoff (2), Mikroorganismen enthaltende Biomasse (10) und Wärmeenergie (3) eingeführt werden, wobei die Wärmeenergie (3) vom angeschlossenen Blockheizkraftwerk (C) und die Bakterienbiomasse (10) aus nachfolgenden Verfahrensschritten stammen, dass das im Bioreaktor (B) vorbehandelte Gärsubstrat (4), weiterhin Gärsubstrat (1), Biomasse (10) sowie gegebenenfalls aufkonzentrierte Bakterienbiomasse (12) das Inputmaterial für die Biogasanlage (A) bilden, dass der in der Biogasanlage (A) zurückbleibende Gärrest (6) in einem Bioreaktor (D) unter Einwirkung Wärmeenergie (3) bei Zusatz von Luftsauerstoff (2) sowie biogener Reststoffe (7) als Kohlenstoffquelle weiterverarbeitet wird, dass dem Bioreaktor (D) eine Biomasseabtrennung (E) in Form einer Mikrofiltration, Sedimentation und/oder Elektrokoagulation nachgeschaltet ist, wobei das bei der Mikrofiltration entstehende Permeat (8) wieder in den Bioreaktor (D) eingeführt, die wässrige Restphase (9) ausgeschleust und die Biomasse (10) wieder in den Vergärungsprozess eingeführt wird, nämlich in den Bioreaktor (B) und/oder in die Biogasanlage (A), dass die Biomasse (10) optional einer Aufkonzentration (F) in einem Separator oder einem Dekanter unterzogen wird, wobei die dabei entstehende Flüssigphase (11) ausgeschleust wird und die aufkonzentrierte Bakterienbiomasse (12) als zusätzliches Inputmaterial für die Biogasanlage (A) zur Verfügung steht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingangs in den Vergärungsprozess eingeführte Wärmeenergie (3) und die Wärmeenergie (3) für den Bioreaktor (D) vom Blockheizkraftwerk (C) oder einer anderen Energieerzeugungsanlage, beispielsweise einer Brennstoffzelle, zur Verfügung gestellt wird.
DE102009024536A 2009-06-10 2009-06-10 Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen Withdrawn DE102009024536A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009024536A DE102009024536A1 (de) 2009-06-10 2009-06-10 Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009024536A DE102009024536A1 (de) 2009-06-10 2009-06-10 Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009024536A1 true DE102009024536A1 (de) 2010-12-16

Family

ID=43069747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009024536A Withdrawn DE102009024536A1 (de) 2009-06-10 2009-06-10 Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009024536A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011018912A1 (de) * 2011-04-26 2012-10-31 Technische Universität Braunschweig Carolo-Wilhelmina Verfahren zur Biogasherstellung und Biogasanlage
WO2013001368A2 (de) 2011-06-26 2013-01-03 Wabio Technologie Gmbh Verfahren zur gewinnung von organischen düngemitteln mit hoher nährstoffkonzentration und anordnung zur durchführung des verfahrens
DE102012012878A1 (de) 2012-06-28 2014-01-02 WABIO Technologie GmbH Entwicklungszentrum Neukirchen Verfahren zur Gewinnung von organischen Düngemitteln mit hoher Nährstoffkonzentration und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102014212827A1 (de) 2014-07-02 2016-01-07 TIEBECK GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Ammoniakstrippung in einer Biogasanlage - "Mechanisches Strippen"

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007004892A1 (de) 2007-01-05 2008-07-10 Reinhart von Dr.-Ing. Nordenskjöld Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung organischer Reststoffe aus Biogasanlagen
DE102007037202A1 (de) 2007-07-30 2009-02-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Konversion von Biomasse zu Biogas in anaeroben Fermentern
DE102008045214A1 (de) 2007-11-10 2009-05-14 Leipziger Technologie Service Gmbh Verfahren zur Umwandlung von hochbelasteten stickstoffhaltigen Wässern aus Vergärungsanlagen in protein- und fetthaltige Biomasse auf mikrobieller Basis

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007004892A1 (de) 2007-01-05 2008-07-10 Reinhart von Dr.-Ing. Nordenskjöld Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung organischer Reststoffe aus Biogasanlagen
DE102007037202A1 (de) 2007-07-30 2009-02-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Konversion von Biomasse zu Biogas in anaeroben Fermentern
DE102008045214A1 (de) 2007-11-10 2009-05-14 Leipziger Technologie Service Gmbh Verfahren zur Umwandlung von hochbelasteten stickstoffhaltigen Wässern aus Vergärungsanlagen in protein- und fetthaltige Biomasse auf mikrobieller Basis

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011018912A1 (de) * 2011-04-26 2012-10-31 Technische Universität Braunschweig Carolo-Wilhelmina Verfahren zur Biogasherstellung und Biogasanlage
WO2013001368A2 (de) 2011-06-26 2013-01-03 Wabio Technologie Gmbh Verfahren zur gewinnung von organischen düngemitteln mit hoher nährstoffkonzentration und anordnung zur durchführung des verfahrens
DE102012012878A1 (de) 2012-06-28 2014-01-02 WABIO Technologie GmbH Entwicklungszentrum Neukirchen Verfahren zur Gewinnung von organischen Düngemitteln mit hoher Nährstoffkonzentration und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102014212827A1 (de) 2014-07-02 2016-01-07 TIEBECK GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Ammoniakstrippung in einer Biogasanlage - "Mechanisches Strippen"

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1929024B1 (de) Verfahren zur herstellung von biogas unter verwendung eines substrats mit hohem feststoff- und stickstoffanteil
EP1473279A1 (de) Verfahren und anlage zur anaeroben verdauung von biomassen und erzeugung von biogas
DE102016014103B4 (de) Verfahren zur stofflichen Verwertung von industrieller und agrarischer Biomasse und von biogenen Reststoffen
EP2183374A2 (de) Verfahren zur konversion von biomasse aus nachwachsenden rohstoffen zu biogas in anaeroben fermentern
EP1931607A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herst llung von dungemittelformkorpern aus fermentationsgarresten von biogasanlagen.
DE102009051588A1 (de) Algenkulturverfahren
DE102011108462A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Biogas aus überwiegend tierischen Exkrementen
US11884565B2 (en) Process for the production of bio-oil and biogas from biomass
DE102005012367A1 (de) Verfahren zur fermentativen Erzeugung von Bio-Wasserstoff und Bio-Methan aus biogenen Roh- und Reststoffen
DE19721280C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur photobiologischen Trennung von kohlendioxid- und methanhaltigen Gasgemischen
Marafon et al. Use of sugarcane vinasse to biogas, bioenergy, and biofertilizer production
EP2352835A1 (de) Clostridium sporosphaeroides zur behandlung von biomasse
DE102012109821A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas
DE102017000576A1 (de) Bioverfahren und Anlage zur Erzeugung von Methan
DE102009024536A1 (de) Verfahren zum effizienten Betrieb von Biomasse- Vergärungsanlagen
WO2011145316A1 (ja) ウキクサ類を用いた有機廃液の有資源化方法
DE102014001912A1 (de) Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung biogener Reststoffe von Anlagen zur Bioethanolgewinnung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE10020832B4 (de) Verfahren zur Energiegewinnung aus organischen Abfällen
WO2017121422A1 (de) Verfahren zur stofflichen und energetischen verwertung von flüssigen und feinteiligen reststoffen der palmölgewinnung
DE102018009592A1 (de) Verfahren zur Ressourcenoptimierung der Biologischen Abwasserreinigung
WO2010100224A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur nachhaltigen erzeugung von energie und mindestens eines basisstoffes
DE102006035213B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergärung von biologischen Eingangsstoffen
EP3066205B1 (de) Verfahren zur herstellung von biogas enthaltend eine verringerung der ammoniumkonzentration durch anammox
DE102005050927A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Biogas in einem wässrigen Medium und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP2090660A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Biogas unter Zugabe von Carbokalk

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: WERNER KRAFT, DE

Representative=s name: WERNER KRAFT, 04600 ALTENBURG, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERVICE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: LTS LEIPZIGER TECHNOLOGIE SERVICE GMBH, 04316 LEIPZIG, DE

Effective date: 20120328

R082 Change of representative

Representative=s name: KRAFT, WERNER, DIPL.-ING. (FH), DE

Effective date: 20120328

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140101