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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Biogas, bei dem eine Biomasse mittels einer Flüssigfermentation in einem Fermenter als eine Gärmasse anaerob vergärt wird, und die Gärmasse in dem Fermenter durchmischt wird, wobei zum Durchmischen der Gärmasse während des anaeroben Gärprozesses zum Erzeugen von Biogas aus der Gärmasse ein Biogas in die Gärmasse eingeblasen wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Biogas aus Biomasse mit einem Fermenter zum anaeroben Vergären einer Gärmasse mittels einer Flüssigfermentation und einer Mischeinrichtung zum Durchmischen der Gärmasse in dem Fermenter, welche eine Einblaseinrichtung zum Einblasen von Biogas in die Gärmasse aufweist zum Erzeugen von Biogas aus der Gärmasse während des anaeroben Gärprozesses, insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der
DE 10 2006 002 836 A1 bekannt. Hierbei wir Biogas zum Durchmischen der Gärmasse in eine schlauch- oder rohrförmige Bodenleitung eingeleitet und mittels Düsen in der Bodenleitung in den Fermenter eingeblasen.
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Der
DE 202 18 022 U1 ist das Einblasen von Biogas in eine Gärmasse mittels Düsen zu entnehmen.
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Die
DE 198 04 007 A1 beschreibt, dass zur weiteren Unterstützung der Umwälzung Einblaseinrichtungen zum Einblasen von Biogas vorgesehen sein können.
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Aus der
DE 199 58 142 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem die Gärmasse mittels eines Rührwerkes mit Schaufeln durchmischt wird.
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Nachteilig ist, dass die Mechanik eines solchen Rührwerkes aufgrund der andauernden mechanischen Belastungen in der Gärmasse anfällig gegenüber einem erhöhten Verschleiß und/oder Störungen ist. Weiter ist von Nachteil, dass im Falle einer Störung bzw. Beschädigung des Rührwerkes die Herstellung des Biogases erheblich reduziert oder vollständig unterbrochen ist. Oftmals muss der Fermenter zum Austausch von Komponenten geöffnet und/oder entleert werden. Hierdurch wird das gegenüber Sauerstoff empfindliche anaerobe Milieu gestört, so dass nach der Instandsetzung erste einige Zeit vergeht, bis das ursprüngliche anaerobe Milieu für eine effektive Biogaserzeugung wieder hergestellt ist
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Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine zuverlässige und effektive Durchmischung der Gärmasse erreicht wird, wobei störungsbedingte Ausfälle in der Biogaserzeugung reduziert sind und/oder die Biogaserzeugung effizienter ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Biogas in eine Einblaseinrichtung mit mehreren Schläuchen geblasen und durch Öffnungen in den Schläuchen in die Gärmasse eingeblasen wird, wobei eine Hälfte der Schläuche mit einer ersten Zuführleitung und eine andere Hälfte der Schläuche mit einer zweiten Zuführleitung verbunden wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schläuche mit Öffnungen zum Einblasen des Biogases vorgesehen sind, wobei eine Hälfte der Schläuche mit einer ersten Zuführleitung und eine andere Hälfte der Schläuche mit einer zweiten Zuführleitung verbunden ist.
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Hierbei ist von Vorteil, dass kein mechanisches Rührwerk eingesetzt wird, dass in die Gärmasse getaucht ist, um die Gärmasse zu durchmischen. Stattdessen wird Biogas in die Gärmasse eingeblasen, wobei aufgrund des Einblasens des Biogases und/oder des Aufsteigens des Biogases innerhalb der Gärmasse die gewünschte Durchmischung erreicht wird. Durch das Einblasen von Biogas wird der anaerobe Gärungsprozess im Fermenter nicht gestört. Vorzugsweise werden der Gärprozess und die Erzeugung von Biogas aus der Gärmasse durch das Einblasen von Biogas zusätzlich gefördert. Insbesondere wird das Biogas feinblasig in den Fermenter bzw. in die Gärmasse eingeblasen. Eine bessere Vermischung und/oder verbesserte Biogasproduktion kann aufgrund einer Blasenkoaleszenz erreicht werden, bei der sich die feinen eingebrachten Blasen des Biogases mit den von den anaeroben Bakterien erzeugten Biogasblasen vereinen. Vorzugsweise wird ein Teil des aus dem Fermenter gewonnenen Biogases zum Einblasen in den Fermenter und Durchmischen der Gärmasse genutzt. Das Einblasen von Biogas zum Durchmischen der Gärmasse lässt sich mit einem erheblichen geringeren Energieaufwand durchführen, als ein Durchmischen der Gärmasse mit einem mechanischen Rührwerk. Zudem ist die Anfälligkeit der Biogasanlage bzw. der Vorrichtung für Störungen erheblich reduziert.
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Unter einem Biogas ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein aufgrund eines Gärprozesses, insbesondere einer Flüssigfermentation, entstandenes Gas zu verstehen. Insbesondere ist das, vorzugsweise brennbare, Biogas mittels einer Biogasanlage aufgrund einer Vergärung von einer Biomasse und/oder aus einer Gärmasse hergestellt. Vorzugsweise weist das Biogas als eine Hauptkomponente Methan auf. Das Biogas kann als weitere Bestandteile Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und/oder Ammoniak aufweisen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer ersten Einblaseinrichtung eine vertikale Zirkulation und/oder Durchmischung der Gärmasse erreicht. Somit ist mit der ersten Einblaseinrichtung eine vorgegebene Zirkulation und/oder Durchmischung der Gärmasse erreichbar. Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einer vertikalen Zirkulation und/oder Durchmischung eine derartige Bewegung der Gärmasse zu verstehen, bei der sich die Gärmasse mindestens mit einer Bewegungskomponente in vertikaler Richtung bewegt. Vorzugsweise erfolgt die vertikale Zirkulation und/oder Durchmischung innerhalb des Fermenters bzw. der Gärmasse von unten nach oben und/oder von oben nach unten. Vorzugsweise wird das Biogas in Leitungen und/oder Schläuche geblasen und durch erste Öffnungen, insbesondere an einer Oberseite der Leitungen und/oder Schläuche, in die Gärmasse eingeblasen. Insbesondere die Verwendung von Schläuchen ist kostengünstig und effektiv. So können die Öffnungen als Schlitze ausgebildet sein. Sobald der Schlauch mit Biogas und einem hinreichenden Druck befüllt wird, bläht sich der Schlauch auf, der Schlitz öffnet sich und Biogas kann in feinen Blasen aus den Schlitzen austreten. Vorzugsweise werden Schläuche mit einer maximalen Länge von 40 m eingesetzt. Der Fermenter kann eine maximale Länge von 80 m, insbesondere mit in Längsrichtung zwei hintereinander angeordneten 40 m langen Schläuchen, aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung weisen die Leitungen und/oder Schläuche weitere Öffnungen, insbesondere an einer Unterseite der Leitungen und/oder Schläuche, auf, durch die in die Leitungen und/oder Schläuche eingetretene Gärmasse austritt. Beim normalen Betrieb mit Öffnungen an der Oberseite der Leitungen und/oder Schläuche kann Gärmasse durch die Öffnungen in die Leitungen und/oder Schläuche eintreten. Insbesondere die Feststoffe der Gärmasse können sich am Boden der Leitung und/oder des Schlauches sammeln. Hierdurch wird der innere Durchmesser der Leitung und/oder des Schlauches im Laufe der Zeit immer weiter zugesetzt, wodurch die Durchflussmenge reduziert ist und nachfolgende Öffnungen nicht mit einer hinreichenden Menge an Biogas versorgt werden können. Schließlich kann sich die Leitung und/oder der Schlauch vollständig zusetzen. Um dies zu verhindern, sind an der Unterseite der Leitung und/oder des Schlauchs weitere Öffnungen, insbesondere Schlitze, vorgesehen, aus denen eingetretene Gärmasse wieder austreten kann. Vorzugsweise wird zum Reinigen der Leitungen, Schläuche und/oder Öffnungen das Biogas im Vergleich zum Einblasen des Biogases zum Durchmischen der Gärmasse mit einem erhöhten Gasdruck und/oder einer erhöhten Gasmenge in die Leitungen und/oder Schläuche gedrückt. Insbesondere elastisch ausgebildete Schläuche dehnen bzw. blähen sich hierdurch aus, wodurch die Öffnungen auseinander gezogen werden. Festgesetzte Verunreinigungen am Rand der Öffnung platzen ab und sich im Schlauch befindende Gärmasse und/oder Feststoffe werden aus der oberen und/oder unteren Öffnung herausgedrückt. Vorzugsweise erfolgt eine derartige Reinigung der Leitungen und/oder Schläuche mindestens einmal, insbesondere zweimal, pro Tag und/oder für eine Zeitdauer von mindestens 10 Minuten, vorzugsweise 15 Minuten. Beispielsweise kann die Reinigung einmal morgens und einmal abends, insbesondere mittels einer Steuerung automatisch gesteuert, durchgeführt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird mittels mindestens einer zweiten Einblaseinrichtung eine horizontale Zirkulation und/oder Durchmischung der Gärmasse erreicht. Damit ist mit der zweiten Einblaseinrichtung ebenfalls eine vorgegebene Zirkulation und/oder Durchmischung der Gärmasse erreichbar. Vorzugsweise ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einer horizontalen Zirkulation und/oder Durchmischung eine derartige Bewegung der Gärmasse zu verstehen, bei der sich die Gärmasse mindestens mit einer Bewegungskomponente in horizontaler Richtung bewegt. Vorzugsweise erfolgt die horizontale Zirkulation und/oder Durchmischung innerhalb des Fermenters bzw. der Gärmasse um ein im Wesentlichen mittig in dem Fermenter angeordnetes Trennelement, insbesondere eine Trennwand, herum. Vorzugsweise wird das Biogas in weitere Leitungen und/oder weitere Schläuche geblasen und durch erste Öffnungen, insbesondere an einer Oberseite der weiteren Leitungen und/oder der weiteren Schläuche, in die Gärmasse eingeblasen. Insbesondere entsprechen Aufbau und Funktion der weiteren Leitungen und/oder weiteren Schläuche denen der Leitungen und/oder Schläuche der ersten Einblaseinrichtung.
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Vorzugsweise überlagert sich die vertikale Zirkulation und/oder Durchmischung aufgrund der ersten Einblaseinrichtung mit der horizontalen Zirkulation und/oder Durchmischung aufgrund der zweiten Einblaseinrichtung. Insbesondere entsteht aufgrund der Überlagerung der vertikalen und der horizontalen Zirkulation und/oder Durchmischung eine spiralförmige Zirkulation der Gärmasse um ein Trennelement, insbesondere eine Trennwand, herum.
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Gemäß einer Weiterbildung wird Biomasse hinsichtlich der horizontalen Zirkulation stromabwärts nach der zweiten Einblaseinrichtung in den Fermenter, insbesondere in die bereits vorhandene Gärmasse, eingebracht. Hierdurch wird die eingebrachte Biomasse unmittelbar hinter der Erzeugung der horizontal gerichteten Strömung in die Gärmasse eingebracht, wodurch die Verteilung der Biomasse in der Gärmasse verbessert ist. Die Gefahr eines Absetzens von Feststoffen der Biomasse ist hierdurch erheblich reduziert.
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Vorzugsweise wird mindestens ein Teil der Gärmasse aus dem Fermenter in einen Schnellklärer zum Abführen von gereinigtem Wasser geleitet. Somit können mittels des Schnellklärers überschüssige Wassermengen aus dem Fermenter abgeführt werden, wobei das abgeführte Wasser, insbesondere von Feststoffen, dem Gärsubstrat, Bakterien und/oder Gärresten, gereinigt ist. Vorzugsweise wird das in dem Schnellklärer aus dem Wasser abgeschiedene Gärsubstrat in den Fermenter zurückgeführt. In dem Gärsubstrat sind anaerobe Bakterien enthalten, die essentiell für den Gärprozess im Fermenter sind. Durch eine mindestens teilweise Rückführung des Gärsubstrats in den Fermenter werden die anaeroben Bakterien dem Gärprozess wieder zur Verfügung gestellt, wodurch eine effektive Biogaserzeugung begünstigt ist. Mindestens teilweise kann das aus dem Wasser abgeschiedene Gärsubstrat aus dem Schnellklärer als Gärrest abgeführt werden. Somit ist die Menge des Gärsubstrats innerhalb des Fermenters, insbesondere mittels einer Steuerung, steuerbar. Insbesondere ausgegärtes Gärsubstrat ist hierdurch aus dem Fermenter abführbar.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird ein Teil der Gärmasse aus dem Fermenter in einen aeroben Behandlungsbereich zum Versorgen der anaeroben Bakterien mit Nährstoffen eingeleitet und nach dem Durchfließen des aeroben Behandlungsbereiches in den Fermenter zurück geleitet. Für eine optimale Entwicklung der anaeroben Bakterien können diese mit zusätzlichen Nährstoffen versorgt werden, die von aeroben Bakterien bereit gestellt werden. Hierzu wird ein Teil der Gärmasse mit den anaeroben Bakterien in den aeroben Behandlungsbereich geleitet. Vorzugsweise wird die Menge der in den aeroben Behandlungsbereich abgeführten und aus dem aeroben Behandlungsbereich in den Fermenter zurückgeführten Gärmasse mittels einer Steuerung gesteuert. Insbesondere erfolgt die Steuerung derart, dass eine negative Beeinträchtigung des anaeroben Milieus im Fermenter möglichst vermieden ist. Aufgrund der zusätzlichen Versorgung der anaeroben Bakterien mit Nährstoffen ist die Biogaserzeugung weiter verbesserbar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist eine erste Einblaseinrichtung zum Erzeugen einer vertikalen Zirkulation und/oder Durchmischung der Gärmasse vorgesehen. Insbesondere ist eine zweite Einblaseinrichtung zum Erzeugen einer horizontalen Zirkulation und/oder Durchmischung der Gärmasse vorgesehen. Insbesondere überlagern sich die vertikale und die horizontale Zirkulation und/oder Durchmischung. Vorzugsweise ist die zweite Einblaseinrichtung zwischen einer Wand des Fermenters und einer mittig in dem Fermenter angeordneten und zu den Wänden des Fermenters beabstandeten Trennwand angeordnet. Insbesondere erstreckt sich die Trennwand über die Oberfläche der Gärmasse hinaus nach oben. Die Gärmasse kann aufgrund der Beabstandung der Trennwand von den Wänden um die Trennwand herum, insbesondere mit einer horizontalen Bewegungskomponente, zirkulieren.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die erste Einblaseinrichtung mehrere am Boden des Fermenters angeordnete Leitungen und/oder Schläuche mit Öffnungen zum Einblasen des Biogases in den Fermenter und/oder die Gärmasse auf. Vorzugsweise sind die Leitungen und/oder Schläuche zum Erzeugen der Zirkulation und/oder Durchmischung mittig oder am Rand eines Fließbereiches des Fermenters angeordnet. Vorzugsweise hat der Fermenter zwei Fließbereich, die mittels der Trennwand voneinander getrennt sind und/oder ineinander übergehen. Insbesondere sind die mehreren Schläuche der ersten Einblaseinrichtung elastisch und mittels Niederhaltern am Boden des Fermenters gehalten. Aufgrund der Niederhalter ist ein Aufschwimmen der Schläuche vermieden.
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Vorzugsweise weist die zweite Einblaseinrichtung mehrere weitere Schläuche mit Öffnungen zum Einblasen des Biogases auf. Insbesondere sind die Schläuche der ersten Einblaseinrichtung und der zweiten Einblaseinrichtung hinsichtlich Funktion und Aufbau gleichartig ausgebildet. Vorzugsweise sind die weiteren Schläuche der zweiten Einblaseinrichtung quer, insbesondere rechtwinklig, zu den Schläuchen der ersten Einblaseinrichtung ausgerichtet. Somit ist im Bereich der zweiten Einblaseinrichtung ein erheblich höherer Biogaseintrag zum Durchmischen der Gärmasse realisiert als im übrigen Bereich des Fermenters, der lediglich mit der ersten Einblaseinrichtung ausgestattet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung ist ein erstes Ende des Schlauches mit einer Biogasversorgung verbunden und/oder ein von dem ersten Ende abgewandtes zweites Ende ist verschlossen. Abhängig von der eingeblasenen Biogasmenge bzw. dem Gasdruck in dem Schlauch wird der Schlauch unterschiedlich stark aufgebläht. Vorzugsweise ist das zweite Ende des Schlauches mit einem Zugmittel, insbesondere einem Seil oder einer Kette, zum Montieren und/oder Austauschen des Schlauches verbunden. Mittels des Zugmittels ist die Leitung und/oder der Schlauch in seine Betriebsposition und durch die Niederhalter hindurch ziehbar.
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Nach einer weiteren Ausführungsform hat die zweite Einblaseinrichtung eine erste Sperrwand und eine zweite Sperrwand, die sich jeweils von der Trennwand bis zu einer äußeren Wand des Fermenters erstrecken. Vorzugsweise sind die weiteren Schläuche der zweiten Einblaseinrichtung zwischen der ersten Sperrwand und der zweiten Sperrwand angeordnet. Der Abstand zwischen der ersten Sperrwand und der zweiten Sperrwand kann zwischen 0,5 m und 2 m, insbesondere 1 m, betragen. Vorzugsweise steht die erste Sperrwand über die Oberfläche der Gärmasse in dem Fermenter hinaus und ist vom Boden des Fermenters beabstandet. Die zweite Sperrwand erstreckt sich insbesondere vom Boden des Fermenters in Richtung der Oberfläche der Gärmasse, wobei vorzugsweise die zweite Sperrwand unterhalb der Oberfläche der Gärmasse, insbesondere mit einem Abstand im Bereich von 1 m bis 20 cm, endet. Insbesondere ist die zweite Einblaseinrichtung als eine so genannte Mammutpumpe und/oder ein Gaslift ausgebildet. Hierbei wird die Gärmasse mittels des eingeblasenen Biogases über die obere Kante der zweiten Sperrwand hinweg angehoben, so dass die Gärmasse über die obere Kante der zweiten Sperrwand und in Richtung weg von der ersten Sperrwand fließt.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung als eine mobile und/oder modulare Vorrichtung ausgebildet. Der Fermenter, der Schnellklärer, der aerobe Behandlungsbereich, eine Technikeinheit, eine Steuerung und/oder ein Gasspeicher können jeweils als mobile 20-Fuß oder 40-Fuß Containereinheiten ausgebildet sein. Je nach Anforderung und Bedarf können die Containereinheiten in beliebiger Anzahl und/oder Kombination miteinander kombiniert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Seitenansicht einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 eine geschnittene Frontansicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 3 eine geschnittene Draufsicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 4 eine weitere geschnittene Seitenansicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 5 eine weitere geschnittene Draufsicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 6 eine Frontansicht auf einen Niederhalter für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
- 7 eine geschnittene Seitenansicht des Niederhalters gemäß 6, und
- 8 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines Schnellklärers für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Fermenter 11. Der Fermenter 11 ist als ein geschlossenes bzw. luftdicht verschließbares Behältnis mit einem Deckel 12 und einem Boden 13 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Fermenter 11 als ein umgebauter, mobiler 40 Fuß Container ausgebildet. Der Deckel 12 kann alternativ als eine Folienhaube ausgebildet sein. Innerhalb des Fermenters 11 befindet sich eine Gärmasse 14. Die Gärmasse 14 ist flüssig und oberhalb der Oberfläche 15 befindet sich ein Gasraum 16 zum Sammeln des Biogases. Der Gasraum 16 ist nach oben durch den Deckel 12 begrenzt.
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Dem Fermenter 11 ist eine Mischeinrichtung 17 zum Durchmischen der Gärmasse 14 zugeordnet. Die Mischeinrichtung 17 umfasst eine erste Einblaseinrichtung 18. Die erste Einblaseinrichtung 18 hat zwei Zuführleitungen 19, 20 zum Zuführen eines Biogases. Die Zuführleitungen 19, 20 sind mit Leitungen 21 verbunden, die das Biogas von den Zuführleitungen 19, 20 in den Fermenter 11 und in die Gärmasse 14 führen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 21 als Schläuche 21 ausgebildet. Hier ist nur ein einzelner Schlauch 21 erkennbar. Alternativ kann anstelle von zwei Zuführleitungen 19, 20 ein einzelne Zuführleitung vorgesehen sein.
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Die Schläuche 21 sind an einer ersten Seitenwand 22 und innerhalb des Fermenters 11 aus einem Bereich oberhalb der Oberfläche 15 der Gärmasse im Wesentlichen senkrecht nach unten in Richtung des Bodens 13 geführt. Die Schläuche 21 verlaufen entlang des Bodens 13 in Richtung einer von der ersten Seitenwand 22 abgewandten zweiten Seitenwand 23. Die Schläuche 21 haben im Bereich der zweiten Seitenwand 23 ein geschlossenes Schlauchende 24. Die Schläuche 21 sind zumindest im Bereich des Bodens 13 mittels Niederhaltern 25 am Boden gehalten bzw. gesichert, wodurch ein Aufschwimmen der Schläuche 21 verhindert ist. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind hier nicht alle Niederhalter 25 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Niederhalter 25 sind jeweils fest mit dem Boden, beispielsweise mittels eines ZweiKomponenten-Flüssigdübels, verbunden.
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Das Schlauchende 24 ist mit einem Zugmittel 44 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Zugmittel 44 als ein Seil ausgebildet. Das Zugmittel 44 ist aus dem Fermenter 11 heraus geführt, wobei das von dem Schlauchende 24 abgewandte Ende des Zugmittels 44 außerhalb des Fermenters 11 befestigt ist. Mittels des Zugmittels 44 ist der Schlauch 21 unter Spannung gehalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schlauch 21 auf die 1,15-fache Länge im Vergleich zur unbelasteten Länge des Schlauches 21 gedehnt bzw. gestreckt. Des Weiteren dient das Zugmittel 44 zum Einführen und/oder Austauschen des Schlauches 21. Hierzu ist der Schlauch 21 und das Zugmittel 44 verschiebbar in den Niederhaltern 25 in Längsrichtung des Bodens 13 geführt.
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Beispielsweise zum Austauschen eines defekten Schlauches 21 wird das außerhalb des Fermentes 11 angeordnete Ende des Zugmittels 44 gelöst. Sodann lässt sich der Schlauch 21 im Bereich der Seitenwand 22 durch die Niederhalter 25 aus dem Fermenter 11 herausziehen. Hierbei wird aufgrund der Verbindung des Schlauchendes 24 mit dem Zugmittel 44 das Zugmittel 44 durch die Niederhalter 25 gezogen. Sobald das Schlauchende 24 aus dem Fermenter 11 gezogen ist, lässt sich der Schlauch 21 von dem Zugmittel 44 trennen und reparieren oder gegen einen neuen Schlauch 21 austauschen. Ein reparierter oder neuer Schlauch 21 wird mit dem Zugmittel 44 verbunden. Das Zugmittel 44 ist derart lang, dass das von dem Schlauchende 24 abgewandte Ende des Zugmittels 44 auch dann noch außerhalb des Fermenters 11 im Bereich der zweiten Seitenwand 23 ist, wenn das Schlauchende 24 mit dem daran befestigten Ende des Zugmittels 44 aus dem Fermenter 11 im Bereich der ersten Seitenwand 22 gezogen ist. Hierdurch lässt sich der Schlauch 21 mittels der Zugmittels 44 in den Fermenter 11 und durch die Niederhalter 25 in die gemäß der 1 gezeigten Betriebsposition ziehen.
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2 zeigt eine geschnittene Frontansicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Gut zu erkennen sind die sich in Längsrichtung am Boden 13 des Fermenters 11 erstreckenden Schläuche 21. Innerhalb des Fermenters 11 ist eine Trennwand 26 vorgesehen. Die Trennwand 26 ist etwa mittig in dem Fermenter 11 angeordnet und erstreckt sich in Längsrichtung des Fermenters 11. Des Weiteren erstreckt sich die Trennwand 26 vom Boden 13 in Richtung der Decke 12 und endet oberhalb der Oberfläche 15 der Gärmasse 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 26 mit der Decke 12 verbunden. Alternativ kann die Trennwand 26 im Gasraum 16 enden, so dass eine Lücke zwischen dem oberen Ende der Trennwand 26 und der Decke 12 verbleibt.
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Mittels der Trennwand 26 ist der Fermenter 11 in einen ersten Fließbereich 27 und einen zweiten Fließbereich 28 für die Gärmasse aufgeteilt, wobei die beiden Fließbereiche 27 und 28, wie nachfolgend noch dargestellt wird, miteinander verbunden sind.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in dem ersten Fließbereich 27 mehrere Schläuche 21, hier beispielhaft zwei Schläuche 21, jeweils am Rand des ersten Fließbereiches 27 angeordnet. Somit sind einerseits Schläuche 21 benachbart zu einer Außenwand 29 und andererseits benachbart zu der Trennwand 26 positioniert. Sämtliche Schläuche 21 weisen an ihrer Oberseite Öffnungen 30 auf, durch die das eingeblasene Biogas in die Gärmasse 14 austritt und in der Gärmasse 14 aufsteigt. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Schläuche 21 mit Bezugszeichen 30 versehen. Aufgrund der Anordnung der Schläuche 21 in dem ersten Fließbereich 27 entsteht eine vertikale Zirkulation, die im Bereich der Außenwand 29 und der Trennwand 26 nach oben und mittig zwischen der Außenwand 29 und der Trennwand 26 nach unten gerichtet ist.
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Des Weiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel in dem zweiten Fließbereich 28 mehrere Schläuche 21, hier beispielhaft zwei Schläuche 21, mittig in dem zweiten Fließbereich 28 angeordnet. Somit sind die Schläuche 21 mittig zwischen einer Außenwand 31 und der Trennwand 26 positioniert. Das durch die Öffnungen 30 an der Oberseite der Schläuche 21 in die Gärmasse 14 eingeblasene Biogas erzeugt aufgrund der Anordnung der Schläuche 21 in dem zweiten Fließbereich 28 eine vertikale Zirkulation, die mittig zwischen der Außenwand 31 und der Trennwand 26 nach oben und im Bereich der Außenwand 31 und der Trennwand 26 nach unten gerichtet ist.
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Alternativ zu der hier dargestellten Ausführungsform können die Schläuche 21 in dem ersten Fließbereich 27 und dem zweiten Fließbereich 28 gleichartig angeordnet sein.
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3 zeigt eine geschnittene Draufsicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Trennwand 26 ist mittig zwischen den Seitenwänden 22, 23 angeordnet und von diesen beabstandet. Somit ist zwischen den Seitenwänden 22, 23 und der Trennwand 26 jeweils eine Lücke. Hierdurch sind die Fließbereiche 27, 28 im Bereich der Seitenwände 22, 23 miteinander verbunden bzw. gehen ineinander über.
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Eine Hälfte der Schläuche 21 ist mit der Zuführleitung 19 und die andere Hälfte der Schläuche 21 ist mit der Zuführleitung 20 verbunden. Hier sind die im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordneten Schläuche 21 abwechselnd bzw. iterativ mit der Zuführleitung 19 bzw. der Zuführleitung 20 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zuführleitungen 19, 20 mit einem Ventil 32 verbunden, das hier als ein DreiWegeventil ausgebildet ist. Das Ventil 32 ist mittels einer Hauptleitung 33 an eine hier nicht näher dargestellte Biogasversorgung angeschlossen. Mittels des Ventils 32 kann wahlweise die Biogasversorgung der Zuführleitung 19 und/oder 20 unterbrochen werden.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel geht von der Hauptleitung 33 eine Zweigleitung 34 ab. Die Zweigleitung 34 ist zum Versorgen einer zweiten Einblaseinrichtung 35 mit Biogas vorgesehen. Somit umfasst die Mischeinrichtung 17 eine zweite Einblaseinrichtung 35. Alternativ zu der hier dargestellten Variante kann eine von der ersten Einblaseinrichtung 18 unabhängige Biogasversorgung für die zweite Einblaseinrichtung 35 vorgesehen sein.
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Die zweite Einblaseinrichtung 35 erstreckt sich von der Trennwand 26 bis zur Außenwand 29. Des Weiteren ist die zweite Einblaseinrichtung 35 im Bereich eines der Seitenwand 22 zugewandten Endes der Trennwand 26 angeordnet und erstreckt sich nur über einen Teil der Trennwand 26. Zusätzlich oder alternativ kann eine zweite Einblaseinrichtung 37 im Bereich eines der Seitenwand 23 zugewandten Endes der Trennwand 26 angeordnet sein, wie dies mit den gestrichelten Linien angedeutet ist. Bei diesem Beispiel hat die zweite Einblaseinrichtung 35 eine Breite in Längsrichtung der Trennwand 26 von weniger als 1,5 m.
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Die zweite Einblaseinrichtung 35 weist weitere Leitungen 36 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechend den Schläuchen 21 als weitere Schläuche 36 ausgebildet sind. Die weiteren Schläuche 36 sind mit der Zweigleitung 34 verbunden. Hier sind beispielhaft vier weitere Schläuche 36 vorgesehen, wobei nicht jeder weitere Schlauch 36 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Alternativ zu der hier gezeigten Variante können auch mehr oder weniger Schläuche 21 und/oder weitere Schläuche 36 vorgesehen sein.
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Die weiteren Schläuche 36 erstrecken sich quer, hier rechtwinklig, zu den Schläuchen 21 der ersten Einblaseinrichtung 18. Hier sind die weiteren Schläuche 36 unmittelbar oberhalb der Schläuche 21 der ersten Einblaseinrichtung 18 angeordnet. Ein geschlossenes Schlauchende 38 der weiteren Schläuche 36 ist jeweils der Trennwand 26 zugewandt. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, erzeugt die zweite Einblaseinrichtung 36 eine im Wesentlichen horizontale Zirkulation der Gärmasse 14 innerhalb des Fermenters 11 und um die Trennwand 26 herum, wie dies mit den Pfeilen 39, 40 angedeutet ist.
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Hinsichtlich der horizontalen Zirkulation befindet sich stromabwärts und unmittelbar nach der zweiten Einblaseinrichtung 35 eine Zuführeinrichtung 41 zum Zuführen von Biomasse in den Fermenter 11 und die Gärmasse 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zuführeinrichtung als ein Extruder ausgebildet.
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4 zeigt eine weitere geschnittene Seitenansicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die zweite Einblaseinrichtung 35 umfasst eine erste Sperrwand 42 und eine zweite Sperrwand 43. Die Sperrwände 42, 43 erstrecken sich von der Außenwand 29 bis zur Trennwand 26. Des Weiteren sind die Sperrwände 42, 43 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Abstand von 1 m voneinander beabstandet. Die weiteren Schläuche 36 sind zwischen den Sperrwänden 42, 43 angeordnet.
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Die erste Sperrwand 42 erstreckt sich über die Oberfläche der Gärmasse 14 hinaus bis in den Gasraum 16 hinein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Sperrwand 42 mit der Decke 12 verbunden. Alternativ kann zwischen dem oberen Ende der ersten Sperrwand 42 und der Decke 12 jedoch auch eine Lücke sein. Wesentlich ist, dass das obere Ende der ersten Sperrwand 42 mindestens 10 cm bis 20 cm über die Oberfläche der Gärmasse 14 hinaus ragt.
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Die erste Sperrwand 42 hat ein erstes oberes Wandteil 45, das sich im Wesentlichen senkrecht in die Gärmasse 14 erstreckt. Des Weiteren hat die erste Sperrwand 42 ein zweites Wandteil 46, dass an dem unteren Ende des ersten Wandteils 45 angeordnet ist und sich quer zum ersten Wandteil 45 in Richtung des Bodens 13 und von der zweiten Sperrwand 43 weg erstreckt. Das freie und von dem ersten Wandteil 45 abgewandte Ende des zweiten Wandteils 46 ist vom Boden 13 des Fermenters 11 beabstandet.
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Die zweite Sperrwand 43 erstreckt sich vom Boden 13 im Wesentlichen senkrecht in Richtung der Oberfläche 15 der Gärmasse, wobei jedoch das obere freie Ende der zweiten Sperrwand 43 unterhalb der Oberfläche 15 ist, wenn die Mischeinrichtung 17 und/oder die zweite Einblaseinrichtung 35 nicht in Betrieb ist. Abhängig von der Größe der Vorrichtung 10 befindet sich das obere Ende der zweiten Sperrwand 43 1 m bis 20 cm unterhalb der Oberfläche 15.
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Sämtliche weiteren Schläuche 36 weisen an ihrer Oberseite Öffnungen 30 auf, die den Öffnungen 30 der Schläuche 21 der ersten Einblaseinrichtung entsprechen und durch die das in die Schläuche 21, 36 eingeblasene Biogas in die Gärmasse 14 austritt und in der Gärmasse 14 aufsteigt. Darüber hinaus weisen sämtliche Schläuche 21, 36 an ihrer Unterseite und von den Öffnungen 30 abgewandt weitere Öffnungen 47 auf. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Schläuche 21, 36 mit Bezugszeichen 30, 47 versehen. Die Öffnungen 30, 47 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Schlitze ausgebildet. Des Weiteren sind die Öffnungen 30, 47 in Längsrichtung der Schläuche 21, 36 und entlang des Bodens 13 gleichmäßig verteilt.
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Aufgrund des mittels der weiteren Schläuche 36 zwischen den Sperrwänden 42, 43 in die Gärmasse 14 eingeblasenen Biogases stellt sich die Wirkung eines so genannten Gasliftes bzw. einer Mammutpumpe ein. Hierbei wird die Oberfläche 15 der Gärmasse zwischen den Sperrwände etwas gegenüber der Höhe der Oberfläche 15 außerhalb der zweiten Einblaseinrichtung 35 angehoben, bei diesem Ausführungsbeispiel um 2 cm bis 10 cm. Hierdurch fließt die Gärmasse 14 wie mit dem Pfeil 48 angedeutet über das obere Ende der zweiten Sperrwand 43 hinweg. Gleichzeitig strömt gemäß dem Pfeil 49 Gärmasse 14 durch die Lücke zwischen der ersten Sperrwand 42 und dem Boden 13 in die zweite Einblaseinrichtung 35 hinein. Aufgrund dieser Pumpwirkung wird die Gärmasse 14 in eine horizontale Zirkulation wie in 3 dargestellt versetzt.
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Schwebstoffe, die entlang der Außenseite der ersten Sperrwand 42 absinken, werden über die Außenseite des zweiten Wandteils 46 zu der Lücke zwischen der ersten Sperrwand 45 und dem Boden 13 geführt. Die Schwebstoffe werden durch die in die zweite Einblaseinrichtung 35 einströmende Gärmasse 14 mitgerissen, wodurch ein Absetzen von Schwebstoffen zuverlässig vermieden ist.
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5 zeigt eine weitere geschnittene Draufsicht der schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Der Aufbau und die Funktion des Fermenters 11 mit der ersten Einblaseinrichtung 18 und der zweiten Einblaseinrichtung 35 entspricht der Darstellung gemäß den vorangegangenen Figuren. Insoweit wird auch auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
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Der Fermenter 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Schnellklärer 50 verbunden. Der Schnellklärer 50 dient zum Abführen von gereinigtem Wasser und/oder zum Abführen von, insbesondere zumindest im Wesentlichen ausgegärten, Gärrest. Der Schnellklärer 50 ist bei diesem Beispiel als ein umgebauter, mobiler 20-Fuß-Container ausgebildet und mittels einer Eingangsleitung 51 und einer Ausgangsleitung 52 mit dem Fermenter 11 verbunden.
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Hier ist der Schnellklärer 50 bzw. sind die Eingangsleitung 51 und die Ausgangsleitung 52 beispielhaft der Seitenwand 23 des Fermenters 11 zugeordnet. Hierbei gelangt Gärmasse 14 durch die Eingangsleitung 51 aus dem Fließbereich 27 gemäß dem Pfeil 53 in den Schnellklärer 50. Die Gärmasse 14 durchströmt den Schnellklärer 50 wie dies mit Pfeil 54 angedeutet ist. Hierbei kann die Gärmasse 14 in dem Schnellklärer 50 mittels hier nicht näher dargestellter Einblaseinrichtungen in eine horizontale und/oder vertikale Zirkulation versetzt werden, die hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der ersten Einblaseinrichtung 18 und/oder der zweiten Einblaseinrichtung 35 des Fermenters 11 entsprechen.
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Innerhalb des Schnellklärers 50 erfolgt mindestens teilweise eine Trennung der Gärmasse 14 in gereinigtes Wasser und einen Gärrest. Das gereinigte Wasser wird mittels einer Wasserabführung 55 aus dem Schnellklärer 50 abgeführt. Mittels einer Gärrestabführung 56 ist ein Gärrest aus dem Schnellklärer 50 abführbar.
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Um in dem Gärrest enthaltene und für den anaeroben Gärprozess im Fermenter 11 relevante Bakterien weiter nutzen zu können, wird mindestens ein Teil des Gärrestes zusammen mit einem hinreichend hohen Wasseranteil, wie mit Pfeil 57 angedeutet, aus dem Schnellklärer 50 durch die Ausgangsleitung 52 heraus und in den Fermenter 11 zurück geführt.
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Des Weiteren ist der Fermenter 11 bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer aeroben Behandlungseinrichtung 58 verbunden. Die aerobe Behandlungseinrichtung 58 dient zum Versorgen der anaeroben Bakterien aus dem Fermenter 11 mit Nährstoffen. Die Behandlungseinrichtung 58 ist bei diesem Beispiel als ein umgebauter, mobiler 20-Fuß-Container ausgebildet und mittels einer Einlassleitung 59 und einer Auslassleitung 60 mit dem Fermenter 11 verbunden.
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Hier ist die aerobe Behandlungseinrichtung 58 bzw. sind die Einlassleitung 59 und die Auslassleitung 60 beispielhaft der Außenwand 31 des Fermenters 11 zugeordnet. Hierbei gelangt Gärmasse 14 durch die Einlassleitung 59 aus dem Fließbereich 28 gemäß dem Pfeil 61 in die aerobe Behandlungseinrichtung 58. Die Gärmasse 14 durchströmt die aerobe Behandlungseinrichtung wie dies mit Pfeil 62 angedeutet ist. Hierbei kann die Gärmasse 14 in der aeroben Behandlungseinrichtung mittels hier nicht näher dargestellter Einblaseinrichtungen in eine horizontale und/oder vertikale Zirkulation versetzt werden, die hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der ersten Einblaseinrichtung 18 und/oder der zweiten Einblaseinrichtung 35 des Fermenters 11 entsprechen. Anstelle von Biogas wird hierbei Luft eingeblasen.
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Die Menge der durch die aerobe Behandlungseinrichtung 58 geleitete Gärmasse 14 wird mittels einer hier nicht näher dargestellten Steuerung derart gesteuert, dass die Versorgung der anaeroben Bakterien in der Gärmasse 14 mit Nährstoffen verbessert ist, zugleich jedoch eine negative Beeinflussung des anaeroben Milieus in dem Fermenters 11 durch den Eintrag von Luft bzw. Sauerstoff zumindest weitgehend vermieden wird.
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6 zeigt eine Frontansicht auf einen Niederhalter 25 für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Der Niederhalter 25 hat einen ersten Seitenhalter 64 und einen zweiten Seitenhalter 65. Die Seitenhalter 64, 65 weisen jeweils einen Steg 66 auf, der im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist. Am unteren Ende des Steges 66 ist jeweils ein Strang 67 angeordnet, der bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Flacheisen ausgebildet ist. Der Strang 67 ist im Wesentlichen rechtwinklig zum Steg 66 ausgerichtet und zum Aufsetzen auf den hier nicht näher dargestellten Boden 13 des Fermenters 11 vorgesehen. Der Strang 67 erstreckt sich im Wesentlichen über die Länge des Fermenters 11 und weist in gleichmäßigen Abständen hier nicht näher dargestellte Löcher zum Befestigen der Seitenhalter 64, 65 mit dem Boden 13 auf. Zur Befestigung kann beispielsweise ein 2-Komponenten-Klebedübel eingesetzt werden.
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Auf dem Strang 67 sind mehrere Stege 66 in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet. Hier beträgt der Abstand zwischen zwei in Längsichtung des Strangs 67 unmittelbar benachbarten Stegen 66 jeweils 0,5 m. Es werden mindestens zwei oder mehr Stränge 67 im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet.
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Zwischen dem ersten Seitenhalter 64 und dem zweiten Seitenhalter 65 ist ein Durchführelement 68 angeordnet. Das Durchführelement 68 ist mit den Stegen 66 mittels einer hier nicht näher dargestellten Schraubverbindung verbunden. Hierbei weisen der Steg 66 und das Durchführelement jeweils ein hier nicht näher dargestelltes Langloch auf, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist die Lage des Durchführelementes 68, insbesondere in Bezug auf seine Höhe, einstellbar. Damit ist eine Ausrichtung von mehreren Niederhaltern 25, die in Längsrichtung des Fermenters 11 auf dem Boden 13 verteilt sind, auf dieselbe Höhe vereinfacht. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Niederhalter 25 eine Höhe von 15 cm.
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Das Durchführelement 68 weist eine obere Querstrebe 69 und eine untere Querstrebe 70 auf. Die Querstreben 69, 70 erstrecken sich vom Steg 66 des ersten Seitenhalters 64 zum Steg 66 des zweiten Seitenhalters 65. Die Querstreben 69, 70 weisen einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Querstreben 69, 70 als PVC-Rohre ausgebildet.
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Zwischen der oberen Querstrebe 69 und der unteren Querstrebe 70 erstreckt sich eine Platte 71. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Platte 71 als eine PVC-Platte ausgebildet. In die Platte 71 sind Durchbrüche 72 eingebracht. Hier sind beispielhaft zwei Durchbrüche 72 nebeneinander in der Platte 71 vorhanden. Alternativ kann ein einzelner Durchbruch 72 oder drei, vier oder mehr Durchbrüche 72 vorgesehen sein. Die Durchbrüche 72 sind zum Durchführen und Aufnehmen von jeweils mindestens einem Schlauch 21 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Durchbrüche 72 zum Aufnehmen von jeweils zwei nebeneinander angeordneten Schläuchen 21 ausgebildet.
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Aufgrund der Durchbrüche 72 verbleiben von der Platte 71 im Bereich zwischen den Querstreben 69, 70 mehrere Rippen 73. Die Rippen 73 dienen zum Versteifen des Durchführelementes 68 bzw. des Niederhalters 25. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schläuche 21 seitlich von den Rippen 73 beabstandet. Hierdurch ist die Gefahr eines Einschneiden und einer Beschädigung der Schläuche 21 reduziert.
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7 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Niederhalters 25 gemäß 6. Die Oberseite des Schlauches 21 liegt an der Unterseite der oberen Querstrebe 63 an. Auf der Oberseite der unteren Querstrebe 70 liegt die Unterseite des Schlauches 21 auf. Aufgrund des runden Querschnittes der Querstreben 69, 70 ist ein Einschneiden des Schlauches 21 zumindest im oberen und unteren Bereich des Niederhalters 25 vermieden. Der Schlauch 21 kann sich um die gebogene Außenfläche der Querstrebe 69, 70 anlegen. Die Platte 71 bzw. die Rippen 73 haben bei diesem Ausführungsbeispiel eine Dicke von 5 mm.
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Die Unterseite des Schlauches 21 mit den weiteren Öffnungen 47 ist von dem Strang 67 bzw. dem hier nicht näher dargestellten Boden 13 des Fermenters 11 beabstandet. Auf der Oberseite des Schlauches 21 und von den weiteren Öffnungen 47 abgewandt, sind die Öffnungen 30 angeordnet.
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8 zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines Schnellklärers 50 für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Der Schnellklärer 50 weist bei diesem Ausführungsbeispiel drei Ebenen 74, 75, 76 auf, die übereinander angeordnet und miteinander verbunden sind. In jeder Ebene 74, 75, 76 sind jeweils mehrere Sinkwände 77 angeordnet. Die Sinkwände 77 sind parallel zueinander und mit einer Neigung zur Senkrechten ausgerichtet. In jeder Ebene 74, 75, 76 sind die Sinkwände 77 gleichmäßig zueinander beabstandet, wobei der Abstand in der unteren Ebene 74 am größten ist. In der mittleren Ebene 75 ist der Abstand geringer als in der unteren Eben 74 und größer als in der oberen Ebene 76. Somit sind die Abstände in der oberen Ebene 76 am kleinsten.
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Die hier nicht näher dargestellte Gärmasse 14 durchfließt den Schnellklärer 50 vom oben nach unten. Hierbei setzen sich in den Ebenen 74, 75, 76 die Feststoffe bzw. das Gärsubstrat aus der Gärmasse 14 ab und gleiten auf den geneigten Sinkwänden nach unten. Oberhalb der oberen Ebene 76 wird gereinigtes Wasser - wie mit dem Pfeil 78 angedeutet - aus dem Schnellklärer 50 abgeführt. Der nach unten gesunkene Feststoff bzw. das Gärsubstrat wird - wie mit dem Pfeil 79 angedeutet - wahlweise entweder als Gärrest aus dem Schnellklärer 50 abgeführt und/oder mittels weitere Gärmasse 14 wieder in den Fermenter 11 zurück geführt. Um ein Zusetzen des Schnellklärers 50 zu vermeiden beträgt die Fließgeschwindigkeit zum Abführen bzw. Weiterführen der Feststoffe unterhalb der unteren Ebene 74 bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen 0,3 Meter pro Sekunde bis 0,5 Meter pro Sekunde.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 8 näher erläutert:
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Zum Herstellen von Biogas ist eine transportable Biogasanlage bzw. Vorrichtung 10 vorgesehen, die mindestens einen oder mehrere der Fermenter 11 umfasst, in den Biomasse mittels der Zuführeinrichtung 41 einführbar ist. Für eine bessere Durchmischung der Gärmasse 14 und damit eine effektivere Biogaserzeugung wird die Gärmasse 14 mittels der ersten Einblaseinrichtung 18 in eine vertikale Zirkulation versetzt. Hierfür wird Biogas in die Schläuche 21 eingeblasen, die mittels der Niederhalter 25 am Boden 13 des Fermenters 11 gehalten sind. Das Biogas entweicht zumindest über die Öffnungen 30 an der Oberseite aus den Schläuchen 21 und steigt durch die Gärmasse 14 nach oben. Aufgrund der vorgegeben Anordnung der Schläuche 21 entsteht die vertikale Zirkulation. Das aufsteigende Biogas führt zudem zu einer Blasenkoaleszenz, insbesondere mit den von den anaeroben Bakterien gebildetem Biogas, was zu einer weiteren Verbesserung der Durchmischung führt.
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Mittels der zweiten Einblaseinrichtung 35 und den weiteren Schläuchen 36 wird eine horizontale Zirkulation der Gärmasse um die Trennwand 26 herum bewirkt. Somit überlagern sich die vertikale Zirkulation und die horizontale Zirkulation, wodurch eine im Wesentlichen spiralförmige Zirkulation der Gärmasse 14 um die Trennwand 26 herum entsteht.
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Die Öffnungen 30 in den Schläuchen 21, 36 könnten sich mit der Zeit zusetzen und/oder Gärmasse 14 kann durch die Öffnungen 30 in die Schläuche 21, 36 eindringen, wodurch die Schläuche 21, 36 mit der Zeit zugesetzt werden. Um dies zu verhindern werden die Schläuche 21 in regelmäßigen Intervallen, bei diesem Ausführungsbeispiel zweimal pro Tag für jeweils 15 Minuten, mit einem im Vergleich zum normalen Betrieb erhöhten Biogasdruck versorgt. Hierdurch dehnen sich die Schläuche 21, 36, die hier beispielhaft eine Schlauchwanddicke von 0,35 mm aufweisen, aus und die Öffnungen 30 als auch die weitren Öffnungen 47 werden geweitet. Hierdurch werden Verunreinigungen an den Öffnungen 30, 47 entfernt und in die Schläuche 21, 36 eingedrungene Gärmasse 14 wird aufgrund des hohen Biogasdruckes im Wesentlichen aus den weiteren Öffnungen 47 an der Unterseite der Schläuche 21, 36 heraus gedrückt.
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Zum Aufblasen bzw. Reinigen der Schläuche 21, 36 wird mittels des Ventils 32 die Zuführleitung 19 oder 20 verschlossen, so dass an der verbleibenden geöffneten Zuführleitung 19 oder 20 ein erhöhter Gasdruck zum Aufblasen der Schläuche 21 anliegt.
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Sollte ein einzelner Schlauch 21 defekt sein, ist dieser im laufenden Betrieb reparierbar bzw. austauschbar. Hierzu wird mit dem Ventil 32 die dem defekten Schlauch 21 zugehörige Zuführleitung 19 oder 20 verschlossen. Der defekte Schlauch 21 wird von der Zuführleitung 19 oder 20 abgekoppelt und durch die Niederhalter 25 hindurch und aus den Fermenter 11 hinaus gezogen, bis das Schlauchende 24 mit dem Zugmittel 44 außerhalb des Fermenters 11 ist. Der Schlauch 21 kann nun repariert oder gegen einen neuen Schlauch 21 ausgetauscht werden. Zum Einsetzen des Schlauches 21 wird nun an dem Zugmittel 44 an der von der Zuführleitung 19 bzw. 20 abgewandten Seite des Fermenters 11 gezogen, wodurch das Zugmittel 44 und der Schlauch 21 durch die Niederhalter 25 in seine Betriebsposition gezogen wird. Das Zugmittel 44 wird unter Spannung befestigt, so dass der Schlauch 21 auf das 1,15-fache seiner Länge gezogen ist.
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Dieses Prinzip des Austauschs der Befestigung des Schlauches 21 ist alternativ oder zusätzlich auch bei den weiteren Schläuche 36 der zweiten Einblaseinrichtung 35 einsetzbar.
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Das Anordnen der Schläuche 21, 36 mit einer Vorspannung in Längsrichtung der Schläuche 21, 36 ist von Vorteil, da hierdurch eine ungewollte Auswölbung der Schläuche 21, 36 zwischen den Niederhaltern 25 vermeidbar ist. Hierzu ist es ebenfalls relevant, dass die Niederhalter 25 in einer Ebene bzw. auf gleicher höhe angeordnet bzw. ausgerichtet sind.
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Mittels der Erfindung ist eine effektive, energieparende Durchmischung der Gärmasse 14 erreichbar, wobei mechanische Mischer vollständig verzichtbar sind. Zudem können einzelne Schläuche 21 im laufenden Betrieb der Biogasanlage bzw. der Vorrichtung 10 ausgetauscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Fermenter
- 12
- Deckel
- 13
- Boden
- 14
- Gärmasse
- 15
- Oberfläche
- 16
- Gasraum
- 17
- Mischeinrichtung
- 18
- Erste Einblaseinrichtung
- 19
- Zuführleitung
- 20
- Zuführleitung
- 21
- Leitung/Schlauch
- 22
- Seitenwand
- 23
- Seitenwand
- 24
- Schlauchende
- 25
- Niederhalter
- 26
- Trennwand
- 27
- Fließbereich
- 28
- Fließbereich
- 29
- Außenwand
- 30
- Öffnung
- 31
- Außenwand
- 32
- Ventil
- 33
- Hauptleitung
- 34
- Zweigleitung
- 35
- Zweite Einblaseinrichtung
- 36
- Weitere Leitung/ Schlauch
- 37
- Zweite Einblaseinrichtung
- 38
- Schlauchende
- 39
- Pfeil
- 40
- Pfeil
- 41
- Zuführeinrichtung
- 42
- Erste Sperrwand
- 43
- Zweite Sperrwand
- 44
- Zugmittel
- 45
- Erstes Wandteil
- 46
- Zweites Wandteil
- 47
- Weitere Öffnung
- 48
- Pfeil
- 49
- Pfeil
- 50
- Schnellklärer
- 51
- Eingangsleitung
- 52
- Ausgangsleitung
- 53
- Pfeil
- 54
- Pfeil
- 55
- Wasserabführung
- 56
- Gärrestabführung
- 57
- Pfeil
- 58
- aerobe Behandlungseinrichtung
- 59
- Einlassleitung
- 60
- Auslassleitung
- 61
- Pfeil
- 62
- Pfeil
- 63
- Pfeil
- 64
- Seitenhalter
- 65
- Seitenhalter
- 66
- Steg
- 67
- Strang
- 68
- Durchführelement
- 69
- Querstrebe
- 70
- Querstrebe
- 71
- Platte
- 72
- Durchbruch
- 73
- Rippe
- 74
- Ebene
- 75
- Ebene
- 76
- Ebene
- 77
- Sinkwand
- 78
- Pfeil
- 79
- Pfeil
