DE102013102642A1 - Method and device for producing biogas - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas, wobei eine Feststofffermenterkammer (40, 42) zur Vergärung stapelbarer Biomasse vorgesehen ist und Perkolat wiederholt auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer (40, 42) aufgebracht wird, wobei das Perkolat aus dem rührfähigen Gärsubstrat einer Flüssigfermentationsanlage (2) erzeugt wird.The present invention relates to a method for producing biogas, a solid fermenter chamber (40, 42) being provided for fermenting stackable biomass and percolate being repeatedly applied to the stackable biomass in the solid fermenter chamber (40, 42), the percolate coming from the stirrable fermentation substrate a liquid fermentation plant (2) is generated.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas, bevorzugt zur Erzeugung von Biogas sowohl aus stapelbarer, als auch aus rührfähiger Biomasse. The present invention relates to a method and a device for generating biogas, preferably for the production of biogas from both stackable, as well as from stirrable biomass.

Stand der Technik State of the art

Es ist bekannt, organische Feststoffe und insbesondere stapelbare Biomasse in so genannten Feststofffermentationsanlagen zu vergären, um hieraus Biogas zu gewinnen. Weiterhin ist es bekannt, rührfähige Biomasse in so genannten Flüssigfermentationsanlagen zu vergären, um hieraus ebenfalls Biogas zu gewinnen. Das auf diese Weisen gewonnene Biogas wird nachfolgend üblicherweise zur Wärmeerzeugung und/oder über Blockheizkraftwerke zur gekoppelten Strom- und Wärmegewinnung verwertet. Nach einer Aufreinigung kann das Biogas auch als Biomethan vertrieben werden und kann beispielsweise in das Erdgasnetz eingespeist oder zum Betrieb von Fahrzeugen verwendet werden. It is known to ferment organic solids and in particular stackable biomass in so-called solid fermentation plants in order to obtain biogas therefrom. Furthermore, it is known to ferment stirrable biomass in so-called liquid fermentation plants in order to also obtain biogas from this. The biogas obtained in this way is subsequently typically used for heat generation and / or combined heat and power plants for the coupled generation of electricity and heat. After purification, the biogas can also be sold as biomethane and can for example be fed into the natural gas grid or used for the operation of vehicles.

In der bekannten Feststofffermentation werden die organischen Feststoffe in eine Feststofffermenterkammer eingebracht und dann periodisch mit einem Perkolatstrom beaufschlagt. Das durch die stapelbare Biomasse gebildete Feststoffbett hindurchgerieselte Perkolat wird üblicherweise am Boden der Feststofffermenterkammer gesammelt, in einem Kreislauf geführt und dann wieder über der stapelbare Biomasse in dem jeweiligen oder einer anderen Feststofffermenterkammer verrieselt. Der Perkolatstrom wird von der Decke der Feststofffermenterkammer aus auf die Biomasse aufgebracht, um den Gärprozess zu starten und danach in Gang zu halten. In the known solid-state fermentation, the organic solids are introduced into a solid-fermenter chamber and then periodically charged with a percolate stream. The percolate drizzled through the solid bed formed by the stackable biomass is usually collected at the bottom of the solid-fermentor chamber, circulated and then trickled over the stackable biomass in the respective or another solid-fermenter chamber. The percolate flow is applied to the biomass from the ceiling of the solid fermenter chamber to start and then continue the fermentation process.

Eine Feststofffermenterkammer ist üblicherweise garagenartig ausgebildet und weist gasdichte Wände, Decke und Boden auf, welche häufig aus Beton gegossen sind, sowie ein gasdichtes Tor. A Feststofffermenterkammer is usually designed like a garage and has gas-tight walls, ceiling and floor, which are often poured concrete, and a gas-tight gate.

Auf diese Weise wird eine anaerobe Vergärung der Biomasse möglich. Das Biogas wird üblicherweise über entsprechende Leitungsvorrichtungen aus der Feststofffermenterkammer abgezogen. Durch das Tor kann die Feststofffermenterkammer mit den organischen Feststoffen beladen werden. In this way, anaerobic digestion of the biomass is possible. The biogas is usually withdrawn via corresponding line devices from the solid fermenter chamber. Through the gate, the solid fermenter chamber can be loaded with the organic solids.

Nachdem der Vergärungsprozess einer Beladung eines Feststofffermenters mit organischen Feststoffen abgeschlossen ist, also ungefähr nach 4–5 Wochen, wird der Gärrest durch das Tor aus der entsprechenden Feststofffermenterkammer ausgetragen. After the fermentation process of a loading of a solids fermenter with organic solids is completed, that is approximately after 4-5 weeks, the digestate is discharged through the gate from the corresponding solid fermenter chamber.

In den bekannten Verfahren werden die organischen Feststoffe in einem anaeroben Milieu in der Feststofffermenterkammer vergoren, wobei die entsprechend benötigten Mikroorganismen unter anderem mittels des aufgerieselten Perkolats zugeführt werden. Die organischen Feststoffe werden entsprechend durch das Perkolat „angeimpft“. In der Feststofffermenterkammer werden die organischen Feststoffe dann unter Bildung von Biogas vergoren. In the known processes, the organic solids are fermented in an anaerobic environment in the solid fermenter chamber, wherein the correspondingly required microorganisms are supplied inter alia by means of the drizzled percolate. The organic solids are "inoculated" accordingly by the percolate. In the Feststofffermenterkammer the organic solids are then fermented to form biogas.

Der Vergärungsprozess kann in die folgenden vier Stufen unterteilt werden: In der ersten Stufe, der Hydrolyse, werden die in der organischen Biomasse vorhandenen Biomoleküle durch Reaktion mit Wasser in Bruchstücke gespalten, wobei Wasserstoff und CO₂ freigesetzt wird. In der zweiten Stufe, der Acidogenese, werden die bei der Hydrolyse entstandenen Bruchstücke einerseits in niedere Fettsäuren und/oder Karbonsäuren wie z.B. Buttersäure oder Propionsäure, andererseits in niedere Alkohole wie z.B. Ethanol, umgesetzt. In der dritten Stufe, der Acetogenese, werden die während der Hydrolyse und Acidogenese gebildeten niederen Fettsäuren und/oder Karbonsäuren sowie die niederen Alkohole durch acetogene Mikroorganismen primär zu Essigsäure, beziehungsweise zu deren gelöstem Salz, dem Acetat, umgesetzt. In der vierten Stufe, der Methanogenese, wird auf der einen Seite Essigsäure durch Essigsäure-spaltende Methanbildner in Methan und Kohlenstoffdioxid umgewandelt und auf der anderen Seite entsteht Methan aus Wasserstoff und CO₂ durch eine andere Gruppe von Methanbildnern. Das in diesem Prozess entstehende Biogas setzt sich zum großen Teil aus Methan zusammen. Es handelt sich entsprechend um ein energiereiches Gas, welches unter den anoxischen Bedingungen aus den organischen Feststoffen durch Vergärung entsteht. The fermentation process can be divided into the following four stages: In the first stage, hydrolysis, the biomolecules present in the organic biomass are broken into fragments by reaction with water, releasing hydrogen and CO ₂ . In the second step, acidogenesis, the fragments formed in the hydrolysis are reacted on the one hand into lower fatty acids and / or carboxylic acids such as butyric acid or propionic acid, on the other hand into lower alcohols such as ethanol. In the third stage, acetogenesis, the lower fatty acids and / or carboxylic acids formed during the hydrolysis and acidogenesis and the lower alcohols are converted by acetogenic microorganisms primarily to acetic acid, or to its dissolved salt, the acetate. In the fourth stage, methanogenesis, on the one hand, acetic acid is converted to methane and carbon dioxide by acetic acid-splitting methanogens, and on the other hand methane of hydrogen and CO _{2 is produced} by another group of methanogens. The biogas produced in this process is largely made up of methane. Accordingly, it is a high-energy gas, which is formed under the anoxic conditions from the organic solids by fermentation.

Bei der Vergärung von rührfähiger Biomasse in Flüssigfermentationsanlagen ist es bekannt, durch einen hohen Wasseranteil im Gärsubstrat die Masse rühr- und fließfähig zu machen. Hierbei wird eine stetige Durchmischung während der Vergärung angestrebt, welche üblicherweise durch den Einsatz von Mischpropellern in dem/den Fermenter(n) der Flüssigfermentationsanlage erreicht wird, wodurch auch Schwimm- und Sinkschichten vermieden werden. Das Gärsubstrat ist entsprechend auch leicht zu pumpen. In the fermentation of stirrable biomass in liquid fermentation plants, it is known to make the mass stir and flowable by a high water content in the fermentation substrate. Here, a continuous mixing during fermentation is sought, which is usually achieved by the use of mixing propellers in the / the fermenter (s) of the liquid fermentation plant, whereby swimming and sinking layers are avoided. The fermentation substrate is accordingly also easy to pump.

Weiterhin ist es bekannt, dass eine Flüssigfermentationsanlage nicht nur mit an sich bereits flüssiger Biomasse, wie beispielsweise Gülle aus der Viehhaltung, sondern auch mit fester Biomasse, beispielsweise Energiepflanzen, beschickt werden kann. Die Energiepflanzen werden dazu im Vorfeld entsprechend durch Häckseln, Schreddern oder Mahlen aufbereitet, um über einen Feststoffdosierer in Flüssigfermenter eingebracht zu werden. Unter Umständen wird dabei Flüssigkeit (Wasser, Gülle, rezirkuliertes Prozesswasser) zugesetzt, um ebenfalls eine Pumpfähigkeit erhalten. Furthermore, it is known that a liquid fermentation plant can be fed not only with already liquid biomass, such as manure from livestock farming, but also with solid biomass, for example energy crops. The energy crops are prepared in advance by chopping, shredding or grinding to be introduced via a solids feeder in liquid fermenter. Under certain circumstances, liquid (water, manure, recirculated process water) was added to obtain also a pumpability.

Verfahren zur Erzeugung von Biogas wurden bislang üblicherweise entweder als Trockenfermentation beziehungsweise Feststofffermentation oder aber als Flüssigfermentation ausgeführt, so dass das Substratspektrum, welches in den jeweiligen Anlagen verarbeitet werden konnte, entsprechend entweder auf stapelbare Biomasse oder auf flüssige beziehungsweise verflüssigbare Biomasse beschränkt war. Processes for producing biogas have hitherto usually been carried out either as dry fermentation or solid-state fermentation or else as liquid fermentation, so that the substrate spectrum which could be processed in the respective plants was restricted either to stackable biomass or to liquid or liquefiable biomass.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas anzugeben, bei welchen in effizienter Weise stapelbare Biomasse in Zusammenhang mit einer Flüssigfermentationsanlage verarbeitet werden kann. Starting from the known prior art, it is an object of the present invention to specify a method and a device for generating biogas, in which stackable biomass can be processed in an efficient manner in connection with a liquid fermentation plant.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the subclaims.

Entsprechend wird ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas, wobei mindestens eine Feststofffermenterkammer zur Vergärung stapelbarer Biomasse vorgesehen ist und Perkolat wiederholt auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer aufgebracht wird, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird das Perkolat aus dem rührfähigen Gärsubstrat/Tankinhalt einer Flüssigfermentationsanlage erzeugt. Accordingly, a method for producing biogas, wherein at least one solid fermenter chamber is provided for the fermentation of stackable biomass and percolate is repeatedly applied to the stackable biomass in the solid fermenter chamber proposed. According to the invention, the percolate is produced from the stirrable fermenting substrate / tank contents of a liquid fermentation plant.

Dadurch, dass das Perkolat zum Aufbringen auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer aus dem rührfähigen Gärsubstrat/Tankinhalt einer Flüssigfermentationsanlage erzeugt wird, kann erreicht werden, dass die Feststofffermenterkammer und die Flüssigfermentationsanlage miteinander über den Perkolatfluss verbunden sind. Auf diese Weise kann, abhängig von den jeweilig verfügbaren Mengen an rührfähiger beziehungsweise stapelbarer Biomasse, die Gesamtanlage sowie das Verfahren an die jeweiligen, zu vergärenden Mengen flexibel und modular angepasst werden. By producing the percolate for application to the stackable biomass in the solid fermenter chamber from the stirrable fermentation substrate / tank contents of a liquid fermentation plant, it can be achieved that the solid fermenter chamber and the liquid fermentation plant are connected to one another via the percolate flow. In this way, depending on the respective available quantities of stirrable or stackable biomass, the overall plant and the process can be flexibly and modularly adapted to the respective quantities to be fermented.

Das rührfähige Gärsubstrat bzw. der Tankinhalt der Flüssigfermentationsanlage kann dabei beispielsweise in einem Flüssigfermenter, einer Hydrolysestufe, einem Endlager, einem Güllelager oder anderen Orten der Flüssigfermentationsanlage entnommen werden. Besonders bevorzugt wird das rührfähige Gärsubstrat der Flüssigfermentationsanlage aber aus dem Flüssigfermenter direkt, oder an einem Überlauf des Flüssigfermenters entnommen. The stirrable fermentation substrate or the tank contents of the liquid fermentation plant can be removed, for example, in a liquid fermenter, a hydrolysis stage, a repository, a slurry storage or other locations of the liquid fermentation plant. However, the stirrable fermentation substrate of the liquid fermentation plant is particularly preferably taken directly from the liquid fermenter or at an overflow of the liquid fermenter.

Das Verfahren eignet sich besonders gut dazu, mit einer bereits vorhandenen oder noch zu errichtenden Flüssigfermentationsanlage verwendet zu werden. Hier muss lediglich eine Anbindung zu einer Feststofffermentationsanlage hergestellt werden und eine Möglichkeit zur Aufbereitung des rührfähigen Gärsubstrats aus der Flüssigfermentationsanlage geschaffen werden, welche eine Aufbereitung des rührfähigen Gärsubstrats in auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer aufbringbares Perkolat ermöglicht. Das Perkolat muss dabei insbesondere so beschaffen sein, dass es die Perkolatdüsen nicht verstopft und pumpfähig ist. The method is particularly well suited to be used with an already existing or yet to be constructed liquid fermentation plant. Here, only a connection to a solid-matter fermentation plant has to be produced and a possibility for processing the stirrable fermentation substrate from the liquid fermentation plant is provided, which makes it possible to process the stirrable fermentation substrate into percolate which can be applied to the stackable biomass in the solid-fermenter chamber. In particular, the percolate must be such that it does not clog the percolate nozzles and is pumpable.

Damit kann das gesamte Substratspektrum abgedeckt werden und sowohl flüssige als auch feste Biomasse auf jeweils optimierte Weise zur Biogaserzeugung vergoren werden. Ein übermäßiger Eintrag von fester und trockener Biomasse in die Flüssigfermentationsanlage kann so vermieden werden. Weiterhin kann die ansonsten in einer reinen Feststofffermenterkammer nicht vergärbare flüssige Biomasse in der Flüssigfermentationsanlage vergoren werden. Thus, the entire substrate spectrum can be covered and both liquid and solid biomass can be fermented in an optimized manner for biogas production. Excessive entry of solid and dry biomass into the liquid fermentation plant can thus be avoided. Furthermore, the otherwise in a pure solid fermenter chamber non-fermentable liquid biomass can be fermented in the liquid fermentation plant.

Weiterhin kann in dem Verfahren das Einbringen der jeweiligen unterschiedlichen Biomasse entsprechend aufgesplittet werden. Die Feststoffe beziehungsweise die stapelbare Biomasse kann in die Feststofffermenterkammer eingebracht werden und die rührfähige Biomasse kann in die Flüssigfermentationsanlage eingebracht werden. Auf diese Weise kann die Stromaufnahme der Gesamtanlage verringert werden. Beispielsweise kann auf das Zerkleinern beziehungsweise Schreddern oder Vermahlen von Feststoffen zum Einbringen in die Flüssigfermentationsanlage weitgehend verzichtet werden, da die Feststoffe der Feststofffermenterkammer zugeführt werden. Auf die entsprechenden Einbringvorrichtungen für feuchte beziehungsweise trockene und feste Biomasse in eine Flüssigfermentationsanlage kann auf diese Weise beispielsweise vollständig verzichtet werden. Furthermore, in the method, the introduction of the respective different biomass can be split accordingly. The solids or the stackable biomass can be introduced into the solid-fermenter chamber and the stirrable biomass can be introduced into the liquid fermentation plant. In this way, the power consumption of the entire system can be reduced. For example, the comminution or shredding or milling of solids for introduction into the liquid fermentation plant can largely be dispensed with since the solids are fed to the solid-fermenter chamber. In the corresponding introduction devices for moist or dry and solid biomass in a Flüssigfermentationsanlage can be completely dispensed with in this way, for example.

Weiterhin wird durch die Reduktion des Einbringens von stapelbarer Biomasse beziehungsweise Feststoffen in die Flüssigfermentationsanlage die Rührfähigkeit des flüssigen Gärsubstrats in der Flüssigfermentationsanlage verbessert, wodurch auch hier die Stromaufnahme für die entsprechenden Rührwerke reduziert werden kann beziehungsweise die entsprechenden Antriebsvorrichtungen kleiner dimensioniert werden können. Auch hierüber lässt sich eine deutliche Energieeinsparung erreichen, wodurch die Anlageneffizienz verbessert wird. Furthermore, by reducing the introduction of stackable biomass or solids into the liquid fermentation plant, the stirrability of the liquid fermentation substrate in the liquid fermentation plant is improved, whereby here too the current consumption for the corresponding agitators can be reduced or the corresponding drive devices can be made smaller. Here too, a significant energy saving can be achieved, whereby the system efficiency is improved.

Das Herstellen des Perkolats aus dem rührfähigen Gärsubstrat der Flüssigfermentationsanlage hat den Vorteil, dass das Perkolat bereits mit den entsprechenden Mikroorganismen versehen ist, so dass nach einer Neubefüllung der Feststofffermenterkammer ein schnelles Starten des Fermentationsvorganges in der Feststofffermenterkammer erreicht werden kann. Die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer wird entsprechend über das aus dem rührfähigen Gärsubstrat der Flüssigfermentationsanlage erzeugte Perkolat geimpft, so dass hier eine effiziente Anbindung stattfindet. The production of the percolate from the fermentable fermentation substrate of the liquid fermentation plant has the advantage that the percolate is already provided with the corresponding microorganisms, so that after a refill of the Feststofffermenterkammer a fast start of the fermentation process in the solid fermenter chamber can be achieved. The stackable biomass in the solid-fermenter chamber is correspondingly inoculated via the percolate produced from the stirrable fermentation substrate of the liquid fermentation plant, so that efficient binding takes place here.

Die Rührfähigkeit in der Flüssigfermentationsanlage wird darüber hinaus durch den verminderten Eintrag von Feststoffen verbessert und dadurch auch die Schwimmschichtenbildung stark reduziert. In addition, the stirrability in the liquid fermentation plant is improved by the reduced input of solids, which also greatly reduces the formation of floating layers.

Die entsprechende Aufsplittung der Inputströme in trockene und stapelbare Biomasse sowie in flüssige und feuchte Biomasse ermöglicht es, dass das gesamte Spektrum beziehungsweise auch ein erweitertes Spektrum an Biomasse in dem vorgeschlagenen Verfahren zur Erzeugung von Biogas vergoren werden kann. Entsprechend führt das Verfahren auch zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs, da auch die üblicherweise für die Vergärung problematischen, sehr trockenen Feststoffe vergoren werden können. The corresponding splitting of the input streams into dry and stackable biomass as well as into liquid and moist biomass makes it possible to ferment the entire spectrum or an extended spectrum of biomass in the proposed process for producing biogas. Accordingly, the method also leads to an increased efficiency of the plant operation, as well as the usually problematic for fermentation, very dry solids can be fermented.

Bevorzugt wird das Perkolat am Boden der Feststofffermenterkammer gesammelt und der Flüssigfermentationsanlage wieder zugeführt. Entsprechend lässt sich auf diese Weise ein Perkolatkreislauf herstellen, welcher aus der Flüssigfermentationsanlage in der Feststofffermenterkammer und von der Feststofffermenterkammer wieder in die Flüssigfermentationsanlage reicht. The percolate is preferably collected at the bottom of the solid-fermenter chamber and returned to the liquid fermentation plant. Accordingly, a percolate cycle can be produced in this way, which extends from the liquid fermentation plant in the solid fermenter chamber and from the solid fermenter chamber back into the liquid fermentation plant.

Die Feststofffermenterkammer erhöht durch die mikrobiologische Aktivität auf dem Feststoffbett die Stabilität des Gesamtsystems. Durch die stete Durchrieselung des Feststoffbettes beziehungsweise der stapelbaren Biomasse in der Feststofffermenterkammer werden auf der großen Oberfläche des Feststoffbetts Biofilme gebildet, deren darin siedelnde Mikroorganismen einerseits Säuren im erzeugten Perkolat schnell abbauen und andererseits neu gebildete Säuren in der Feststofffermenterkammer effizient verstoffwechseln. Falls überschüssige Säuren gebildet werden, werden diese mit dem Perkolatstrom in die Flüssiganlage ausgetragen und dort umgesetzt. The solid-fermenter chamber increases the stability of the overall system by the microbiological activity on the solid bed. As a result of the constant trickling through of the solid bed or the stackable biomass in the solid fermenter chamber, biofilms are formed on the large surface of the solid bed whose microorganisms settling therein rapidly degrade acids in the produced percolate and, on the other hand, metabolize newly formed acids efficiently in the solid fermenter chamber. If excess acids are formed, these are discharged with the Perkolatstrom in the liquid system and implemented there.

Bevorzugt wird die Herstellung des Perkolats aus dem fließfähigen Gärsubstrat aus der Flüssigfermentationsanlage über eine Perkolataufbereitung erreicht. Hierzu wird besonders bevorzugt eine Fest-Flüssig-Separierung durchgeführt, beispielsweise durch Filtrieren, Pressen oder Sieben, so dass aus dem rührfähigen Gärsubstrat der Flüssigfermentationsanlage entsprechend das Perkolat erzeugt wird. Die Entnahme von Perkolat kann sowohl vor, in, zwischen als auch nach dem Güllelager, der Hydrolysestufe, dem Flüssigfermenter (Hauptgärer), dem Nachgärer oder dem Endlager der Flüssigfermentationsanlage erfolgen. The production of the percolate from the flowable fermentation substrate from the liquid fermentation plant is preferably achieved via percolate preparation. For this purpose, a solid-liquid separation is particularly preferably carried out, for example by filtration, pressing or sieving, so that from the stirrable fermentation substrate of the liquid fermentation plant according to the percolate is generated. The removal of percolate can take place before, in, between and after the slurry storage, the hydrolysis stage, the liquid fermenter (main fermenter), the post-fermenter or the repository of the liquid fermentation plant.

Besonders bevorzugt wird das Perkolat vor dem Aufbringen auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer möglichst schonend auf die gewünschte Prozesstemperatur gebracht, bevorzugt erwärmt. Particularly preferably, the percolate is brought as gently as possible to the desired process temperature before application to the stackable biomass in the solid fermenter chamber, preferably heated.

Bevorzugt wird in dem Verfahren zur Erzeugung von Biogas vorwiegend flüssige und feuchte Biomasse über eine Dosiervorrichtung der Flüssigvergärung zugeführt. Trockene, feste und störstoffbehaftete stapelbare Biomasse hingegen wird bevorzugt der Feststofffermenterkammer (mittels Radlader oder anderen Befüllfahrzeugen) zugeführt. Besonders vorteilhaft an der Verwendung der Feststofffermenterkammer ist weiterhin seine Unempfindlichkeit gegenüber Störstoffen (Plastik, Metalle, Steine, Erde ...), welche weder auf den Vergärungsprozess noch auf den Betrieb oder das Material einen negativen Einfluss haben. Preferably, in the process for the production of biogas, mainly liquid and moist biomass are fed to the liquid fermentation via a metering device. By contrast, dry, solid and contaminated stackable biomass is preferably fed to the solid-fermenter chamber (by means of wheel loaders or other filling vehicles). Particularly advantageous in the use of the solid-fermenter chamber is its insensitivity to contaminants (plastics, metals, stones, earth, etc.) which have no negative influence on the fermentation process, on the operation or on the material.

Zur Erzeugung des Perkolats wird das rührfähige Gärsubstrat aus der Flüssigfermentationsanlage bevorzugt in einer Perkolataufbereitung aufbereitet, bevor das Perkolat auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer aufgebracht wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird in der Perkolataufbereitung eine Fest-Flüssig-Separierung durchgeführt, wobei besonders bevorzugt der in der Fest-Flüssig-Separierung gewonnene feste Bestandteil des rührfähigen Gärsubstrats aus der Flüssigfermentationsanlage in die Feststofffermenterkammer eingebracht wird. Durch die genannte Ausbildung der Perkolataufbereitung kann auf einfache Weise ein Perkolatkreislauf ausgebildet werden, welcher die Feststofffermenterkammer mit der Flüssigfermentationsanlage verbindet. To produce the percolate, the stirrable fermentation substrate from the liquid fermentation plant is preferably prepared in a percolate preparation before the percolate is applied to the stackable biomass in the solid-fermenter chamber. In a preferred embodiment, a solid-liquid separation is carried out in the percolate preparation, wherein particularly preferably the solid constituent of the stirrable fermentation substrate obtained in the solid-liquid separation from the liquid fermentation plant is introduced into the solid-fermenter chamber. By said training of Perkolataufbereitung a percolate cycle can be formed in a simple manner, which connects the Feststofffermenterkammer with the Flüssigfermentationsanlage.

Bevorzugt wird vor, in oder nach der Perkolataufbereitung eine Temperierung des Perkolats auf eine in der Feststofffermenterkammer benötigte Temperatur durchgeführt, so dass auch ein thermophiler Betrieb der Feststofffermenterkammer durchgeführt werden kann, ohne dass eine weitere Heizvorrichtung an der Feststofffermenterkammer vorgesehen werden müsste. Preferably, in or after the percolate treatment, the temperature of the percolate is controlled to a temperature required in the solid-fermenter chamber, so that a thermophilic operation of the solid-fermenter chamber can be carried out without having to provide another heater on the solid-fermenter chamber.

Der Perkolatkreislauf kann dadurch ausgebildet werden, dass das Perkolat am Boden der Feststofffermenterkammer gesammelt wird und über eine Perkolatrückleitung der Flüssigfermentationsanlage wieder zugeführt wird. The percolate cycle can be formed by collecting the percolate at the bottom of the solid fermenter chamber and returning it to the liquid fermentation plant via a percolate return line.

Die in der Aufbereitung und insbesondere der Fest-Flüssig-Separation erhaltene feste Fraktion des rührfähigen Gärsubstrats wird bevorzugt in den Feststofffermenter eingebracht und in diesem vergoren. The solid fraction of the fermentable fermentation substrate obtained in the treatment, and in particular the solid-liquid separation, is preferably introduced into the solid-fermenter and fermented therein.

Weiterhin wird erreicht, dass durch die separierte Vergärung und damit die auf das jeweilige Substrat hin optimierte Vergärung der biologische Abbau verbessert wird und dadurch ein biologisch stabileres Restsubstrat erreicht wird. Entsprechend ist die Gasproduktion im Endlager reduziert, was weniger Treibhausgasemissionen bei nicht abgedecktem Endlager bedeutet. Furthermore, it is achieved that the separated fermentation and thus optimized for the respective substrate fermentation of biodegradation is improved, thereby achieving a more stable biologically stable substrate. Accordingly, gas production in the repository is reduced, which means less greenhouse gas emissions from uncovered repositories.

Bevorzugt wird in dem Verfahren das erzeugte Biogas dahingehend analysiert, dass stets eine ausreichende Gesamtgaskonzentration für die Verbrennung des Gases im Blockheizkraftwerk gewährleistet ist. Dies kann auch darüber erreicht werden, dass eine Gaspufferung zwischengeschaltet ist. In the method, the generated biogas is preferably analyzed such that a sufficient total gas concentration for the combustion of the gas in the combined heat and power plant is always ensured. This can also be achieved by the fact that a gas buffering is interposed.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The above object is further achieved by a device having the features of claim 10. Advantageous developments emerge from the subclaims.

Entsprechend wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas, umfassend mindestens eine Feststofffermenterkammer zur Vergärung stapelbarer Biomasse, wobei in der Feststofffermenterkammer mindestens eine Perkolatdüse zum Aufbringen von Perkolat auf die stapelbare Biomasse vorgesehen ist, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist eine Perkolataufbereitung zur Erzeugung des in die Feststofffermenterkammer einzubringenden Perkolats aus dem rührfähigen Gärsubstrat einer Flüssigfermentationsanlage vorgesehen. Accordingly, an apparatus for producing biogas, comprising at least one solid fermenter chamber for fermentation of stackable biomass, wherein in the solid fermenter chamber at least one percolate nozzle is provided for applying percolate to the stackable biomass, proposed. According to the invention, a percolate preparation for producing the percolate to be introduced into the solid-fermenter chamber from the stirrable fermentation substrate of a liquid fermentation plant is provided.

Bevorzugt ist in der Perkolataufbereitung eine Fest-Flüssig-Separation des rührfähigen Gärsubstrats aus der Flüssigfermentationsanlage durchführbar, und die Perkolataufbereitung weist bevorzugt eine Filtervorrichtung, eine Abpressvorrichtung, eine Separierungsvorrichtung, eine Zentrifugierungsvorrichtung oder eine andere Separierungsvorrichtung auf. In the percolate preparation, a solid-liquid separation of the stirrable fermentation substrate from the liquid fermentation plant is preferably feasible, and the percolate preparation preferably has a filter device, a squeeze device, a separation device, a centrifuging device or another separating device.

Der Perkolatkreislauf kann über eine Perkolatrückleitung zum Rückleiten des am Boden der Feststofffermenterkammer gesammelten Perkolats in die Flüssigfermentationsanlage ausgebildet werden. The percolate cycle can be formed via a percolate return line for returning the percolate collected at the bottom of the solid fermenter chamber to the liquid fermentation plant.

Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures

Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figur näher erläutert. Preferred further embodiments and aspects of the present invention will be explained in more detail by the following description of the figure.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas in einem möglichen Ausführungsbeispiel. 1 schematically shows a device for generating biogas in a possible embodiment.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Detailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figur beschrieben. In the following, preferred embodiments will be described with reference to the figure.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung von Biogas gezeigt, wobei eine Flüssigfermentationsanlage 2 vorgesehen ist, welche unter anderem die folgenden Komponenten aufweist: einen Flüssigfermenter 20 (Hauptfermenter), einen Überlauf 22, ein Endlager 24 sowie einen Feststoffdosierer 26. In 1 is a device 1 for the production of biogas, wherein a liquid fermentation plant 2 is provided, which, inter alia, has the following components: a liquid fermenter 20 (Main fermenter), an overflow 22 , a repository 24 and a solids doser 26 ,

Der Flüssigfermenter 20 ist in an sich bekannter Weise aufgebaut und weist bevorzugt ein entsprechendes Rührwerk auf, mittels welchem die unter anderem aufgenommene Biomasse in Form von Gärsubstrat gerührt wird. Weiterhin sind im Flüssigfermenter 20 Temperierungsvorrichtungen vorgesehen, mittels welchen eine entsprechende Temperierung des rührfähigen Gärsubstrats erreicht werden kann. The liquid fermenter 20 is constructed in a conventional manner and preferably has a corresponding agitator, by means of which, among other things, the biomass taken in the form of fermentation substrate is stirred. Furthermore, in the liquid fermenter 20 Tempering devices provided by means of which a corresponding temperature of the stirrable fermentation substrate can be achieved.

Über den Feststoffdosierer 26 oder vorher kann feste und feuchte Biomasse entsprechend voraufbereitet werden, beispielsweise gehäckselt, geschreddert oder vermahlen werden, und dann über den Feststoffdosierer 26 dem Flüssigfermenter 20 zugeführt werden. About the solids doser 26 or previously, solid and wet biomass may be pre-treated accordingly, for example chopped, shredded or ground, and then through the solids feeder 26 the liquid fermenter 20 be supplied.

Im Betrieb läuft über den Überlauf 22 aus dem Flüssigfermenter 20 stets Gärsubstrat über, welche dann im Endlager 24 bis zum Ausräumen des Endlagers 24 endgelagert wird. Der Überlauf 22 kann in einer nicht gezeigten Ausführungsform auch durch eine Leitung ausgebildet sein, durch die aktiv Substrat gepumpt oder gesaugt wird. In operation, it runs over the overflow 22 from the liquid fermenter 20 always fermentation substrate over, which then in the repository 24 until the disposal of the repository 24 is stored. The overflow 22 can also be formed by a line in an embodiment, not shown, is pumped or sucked through the active substrate.

Das Verfahren zum Betrieb der Flüssigfermentationsanlage 2 zur Ausführung der Flüssigvergährung sieht üblicherweise vor, dass neue Biomasse über den Feststoffdosierer 26 oder ein direktes Einbringen von flüssiger Biomasse in den Flüssigfermenter 20 kontinuierlich beziehungsweise in festgelegten, kürzeren Abständen stattfindet. Entsprechend befindet sich im Flüssigfermenter 20 stets eine Gärsubstrat-Mischung aus bereits vergorener Biomasse, sich im Vergärprozess befindlicher Biomasse sowie gerade erst eingebrachter Biomasse, welche noch nicht vergoren ist. Im Prozess der Vergärung wird Biogas, vor allem Methan und Kohlenstoffdioxid, erzeugt, welches in einer schematisch angedeuteten Gaskuppel 28, welche auch als Gaszwischenspeicher fungieren kann, aufgefangen wird und über eine Biogasleitung 30 einem Blockheizkraftwerk 3 zugeführt wird, in welchem es verbrannt wird und zur Strom- und Wärmeerzeugung verwendet wird. The method of operation of the liquid fermentation plant 2 to carry out the liquid fermentation usually provides that new biomass via the solids feeder 26 or a direct introduction of liquid biomass into the liquid fermenter 20 takes place continuously or at fixed, shorter intervals. Accordingly located in the liquid fermenter 20 always a fermentation substrate mixture of already fermented biomass, biomass in the fermentation process as well as newly introduced biomass, which is not yet fermented. In the process of fermentation biogas, especially methane and carbon dioxide, is generated, which in a schematically indicated gas dome 28 which can also act as a gas cache, is trapped and via a biogas line 30 a combined heat and power plant 3 is fed, in which it is burned and used for power and heat generation.

Mindestens eine Feststofffermentationsanlage 4 ist vorgesehen, welcher hier schematisch in Form von boxenförmigen beziehungsweise garagenförmigen Feststoffermenterkammern 40, 42 (hier sind zwei Feststofffermenterkammern dargestellt) ausgebildet ist. Diese Feststofffermenterkammern 40, 42 sind in bekannter Weise ausgebildet, und werden durch das schematisch gezeigte Tor 44 gasdicht verschlossen. At least one solid-matter fermentation plant 4 is provided, which here schematically in the form of box-shaped or garage-shaped solid-state fermenter chambers 40 . 42 (Here, two solid fermenter chambers are shown) is formed. These solid fermenter chambers 40 . 42 are formed in a known manner, and are represented by the gate shown schematically 44 sealed gas-tight.

In die Feststofffermenterkammern 40, 42 kann stapelbare Biomasse, welche schematisch angedeutet ist, eingebracht werden, beispielsweise unter Verwendung eines Radladers. Es ist nicht notwendig die Biomasse, welche in den Feststofffermenter 4 eingebracht wird, in irgendeiner Form vorzubehandeln. Eine Zerkleinerung beziehungsweise ein Vermahlen der Biomasse ist entsprechend nicht zwingend notwendig. In the solid fermenter chambers 40 . 42 can stackable biomass, which is indicated schematically, are introduced, for example using a wheel loader. It is not necessary the biomass, which in the solid fermenter 4 is introduced to pretreat in any form. A comminution or grinding of the biomass is correspondingly not necessary.

Der Vergärungsprozess der Biomasse in den Feststofffermenterkammern 40, 42 ist weiterhin unempfindlich bezüglich dem Einbringen von Störstoffen, insbesondere gegenüber dem Einbringen von nicht fermentierbaren Stoffen, wie Erde, Sand, Metall oder Plastik. Entsprechend kann die stapelbare Biomasse in dem Feststofffermenter 4 eine beliebige Konsistenz haben, wobei natürlich die Menge an tatsächlich vergärbarer Biomasse letztendlich die Effizienz der Gesamtanlage bestimmt. The fermentation process of the biomass in the solid-fermenter chambers 40 . 42 is also insensitive to the introduction of impurities, especially against the introduction of non-fermentable substances, such as soil, sand, metal or plastic. Accordingly, the stackable biomass in the Feststofffermenter 4 have any consistency, of course, the amount of actually fermentable biomass ultimately determines the efficiency of the entire system.

Über eine Biogasleitung 32 wird das in dem Feststofffermenter 4 erzeugte Biogas letztendlich an den Gaspuffer 28 oder eine andere Gasleitung weitergeleitet, welche über die Biogasleitung 30 das Biogas dem Blockheizkraftwerk 3 zur Verfügung stellt. About a biogas line 32 this will be in the solid-fermenter 4 biogas ultimately generated at the gas buffer 28 or another gas line, which passes through the biogas line 30 the biogas the combined heat and power plant 3 provides.

Das Perkolat, welches über Perkolatdüsen 50 auf die stapelbare Biomasse in den Feststofffermenterkammern 40, 42 aufgerieselt wird, wird über eine Perkolataufbereitung 5 zugeführt. Die Perkolataufbereitung 5 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel über den Überlauf 22 zwischen Flüssigfermenter 20 und Endlager 24 gespeist. Wie vorher beschrieben, kann das Perkolat aber auch aus jedem anderen Bereich der Flüssigfermentationsanlage 2 entnommen werden und dann zum Aufbringen auf das Feststoffbett aufbereitet werden. The percolate, which has percolate nozzles 50 on the stackable biomass in the solid-fermenter chambers 40 . 42 is sprinkled over a Perkolataufbereitung 5 fed. The percolate preparation 5 is in the illustrated embodiment on the overflow 22 between liquid fermenter 20 and repository 24 fed. As previously described, however, the percolate can also be from any other area of the liquid fermentation plant 2 are removed and then prepared for application to the solid bed.

In der Perkolataufbereitung 5 findet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Fest-Flüssig-Separation statt, so dass Feststoffe bis zu einer vorgegebenen Größe aus dem rührfähigen Gärsubstrat, welches über den Überlauf 22 aus dem Flüssigfermenter 20 der Flüssigfermentationsanlage 2 überläuft, separiert werden. Diese Separation kann beispielsweise über ein Abpressen, Zentrifugieren, Sieben, Filtern oder andere geeignete Separationsverfahren durchgeführt werden. Entsprechend findet sich in dem über die Perkolatdüsen 50 zugeführten und über der stapelbaren Biomasse in den Feststofffermenterkammern 40, 42 aufgerieseltem Perkolat nur noch ein geringerer Teil an Trockensubstanz im Vergleich zum aus der Flüssigfermentationsanlage 2 entnommenen Ausgangsmaterial, sowie die nötigen Mikroorganismen, welche den Fermentationsprozess in den Feststofffermenterkammern 40, 42 unterstützen. Der Großteil der Feststoffe hingegen, welche in der Perkolataufbereitung 5 absepariert wurden, werden über das Perkolat nicht transportiert. In the percolate preparation 5 For example, in the embodiment shown, a solid-liquid separation takes place, so that solids up to a predetermined size from the stirrable fermentation substrate, which over the overflow 22 from the liquid fermenter 20 the liquid fermentation plant 2 overflows, to be separated. This separation can be carried out, for example, by squeezing, centrifuging, sieving, filtering or other suitable separation methods. Accordingly, it is found in the on the percolate nozzles 50 fed and over the stackable biomass in the solid fermenter chambers 40 . 42 drenched percolate only a smaller proportion of dry matter compared to from the Flüssigfermentationsanlage 2 taken starting material, as well as the necessary microorganisms, which the fermentation process in the solid fermenter chambers 40 . 42 support. The majority of the solids, however, which in the percolate preparation 5 are not transported over the percolate.

Vor, in, oder nach der Perkolataufbereitung 5 findet weiterhin in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Temperierung des Perkolats statt, so dass es auf die in den Feststofffermenterkammern 40, 42 gewünschte Temperatur gebracht wird. Auf diese Weise kann die in den Feststofffermenterkammern 40, 42 benötigte Wärmeenergie über das Perkolat eingetragen werden, so dass auch ein thermophiler Betrieb der Feststofffermenterkammern 40, 42 möglich ist. Before, in, or after percolate preparation 5 Furthermore, in the exemplary embodiment shown, a tempering of the percolate takes place, so that it is applied to the in the solid-fermenter chambers 40 . 42 desired temperature is brought. In this way, the in the solid fermenter chambers 40 . 42 required heat energy can be entered via the percolate, so that a thermophilic operation of the solid fermenter chambers 40 . 42 is possible.

Das Zuführen des rührfähigen Gärsubstrats aus der Flüssigfermentationsanlage 2 in die Perkolataufbereitung 5 kann, wie hier gezeigt, am Überlauf 22 stattfinden, kann aber auch vor, in, zwischen und nach dem Güllelager, der Hydrolysestufe, dem Flüssigfermenter 20, dem Nachgärer beziehungsweise dem Endlager 24 erfolgen. The feeding of the fermentable fermentation substrate from the Flüssigfermentationsanlage 2 into the percolate preparation 5 can, as shown here, at the overflow 22 but can also take place before, in, between and after the manure storage, the hydrolysis stage, the liquid fermenter 20 , the post-fermenter or the repository 24 respectively.

In der Pekolataufbereitung 5 abseparierten Feststoffe können bei der Neubeladung der Feststofffermentationsanlage 4 in eine entsprechende Feststofffermenterkammer 40, 42 eingebracht werden. Je nach Beschaffenheit können auch diese abseparierten Feststoffanteile durch Anhaften geeigneter Mikroorganismen und Vermengen mit dem Feststoffsubstrat die Vergärung des Feststoffsubstrates in den Feststofffermenterkammern 40, 42 unterstützen und verbessern. In the pekolate preparation 5 Separated solids may be present during the reloading of the solid-matter fermentation plant 4 in a corresponding solid fermenter chamber 40 . 42 be introduced. Depending on their nature, these abseparierten solids shares by adhesion of suitable microorganisms and mixing with the solid substrate, the fermentation of the solid substrate in the solid fermenter chambers 40 . 42 support and improve.

Am Boden der jeweiligen Feststofffermenterkammer 40, 42 beziehungsweise am Boden der Feststofffermentationsanlage 4 wird das Perkolat wieder gesammelt und über eine Perkolatrückleitung 52 der Flüssigfermentationsanlage 2 wieder zugeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Perkolat über die Perkolatrückleitung 52 dem Flüssigfermenter 20 der Flüssigfermentationsanlage 2 zugeführt. Das Perkolat kann der Flüssigfermentationsanlage 2 aber auch an jeder anderen sinnvollen Stelle zugeführt werden, beispielsweise auch zum Feststoffdosierer 26, so dass hier bereits eine Animpfung sowie Durchfeuchtung der über den Feststoffdosierer 26 einzutragenden Biomasse mit dem bereits mit Mikroorganismen versehenen Perkolat erreicht wird. At the bottom of the respective solid fermenter chamber 40 . 42 or at the bottom of the solid-state fermentation plant 4 the percolate is collected again and via a percolate return 52 the liquid fermentation plant 2 fed again. In the embodiment shown, the percolate is on the Perkolatrückleitung 52 the liquid fermenter 20 the liquid fermentation plant 2 fed. The percolate can be the liquid fermentation plant 2 but also be supplied to any other meaningful point, for example, the solids meter 26 , so that here already an inoculation and moisture penetration of the solids doser 26 biomass to be introduced is achieved with the already provided with microorganisms percolate.

Durch den Perkolatkreislauf, welcher zunächst der Flüssigfermentationsanlage 2 entnommenes Perkolat aufbereitet, dann über dem Feststoffbett in den jeweiligen Feststofffermenterkammern 40, 42 verrieselt und über die Perkolatrückleitung 52 der Flüssigfermentationsanlage 2 wieder zuführt, kann eine Stabilisierung des Gesamtsystems erreicht werden. Das Feststoffbett in den Feststofffermenterkammern 40, 42 dient dabei quasi als großflächiger mikrobiologischer Reaktor, da das Feststoffbett als Biofilmträgermaterial fungiert. Through the percolation cycle, which first of the liquid fermentation plant 2 removed percolate, then over the solid bed in the respective Feststofffermenterkammern 40 . 42 trickled and over the Perkolatrückleitung 52 the liquid fermentation plant 2 can feed again a stabilization of the overall system can be achieved. The solid bed in the solid fermenter chambers 40 . 42 serves as a kind of large-scale microbiological reactor, since the solid bed acts as a biofilm carrier material.

Die in die Feststofffermentationsanlage 4 und besonders in die Feststofffermenterkammern 40, 42 einzubringende Biomasse kann durch das Aufbringen des Perkolats auf die genannte Weise auch sehr trockene Biomasse sein, welche in herkömmlichen Anlagen nicht vergärbar war. The in the solid fermentation plant 4 and especially in the solid fermenter chambers 40 . 42 biomass to be introduced can also be very dry biomass by applying the percolate in the manner mentioned, which was not fermentable in conventional plants.

Im Anlagenbetrieb kann auf diese Weise erreicht werden, dass das gesamte Spektrum an Biomasse, also nicht nur flüssige Biomasse wie beispielsweise Gülle, oder feuchte Biomasse wie beispielsweise Mist, oder Biomasse mit sehr hohem Abbaugrad wie beispielsweise Maissilage, welche bislang sowohl in einer Flüssigfermentationsanlage als auch in einer Feststofffermentationsanlage vergoren wurde, sondern auch sehr trockene Biomasse (wie Stroh, Landschaftspflegegras, ...) oder Biomasse mit geringem Abbaugrad effizient vergoren werden können. Es kann dabei gewählt werden, ob die jeweilige Biomasse der Feststofffermentationsanlage zugeführt wird, oder einer Flüssigfermentationsanlage. In plant operation can be achieved in this way that the entire spectrum of biomass, so not only liquid biomass such as liquid manure, or wet biomass such as manure, or biomass with a very high degree of degradation such as corn silage, which so far both in a liquid fermentation plant and fermented in a Feststofffermentationsanlage, but also very dry biomass (such as straw, landscaped grass, ...) or biomass can be fermented efficiently with low degree of degradation. It can be selected whether the respective biomass is fed to the solid-matter fermentation plant, or a liquid fermentation plant.

Biomasse, welche zu einem bestimmten Grad mit Störstoffen verunreinigt ist, beispielsweise mit Sand, Erde oder Plastik und Metall, wird dabei bevorzugt der Feststofffermentationsanlage 4 zugeführt werden, da dieser besonders unempfindlich gegenüber Störstoffen ist. Hier sind bei hohem Störstoffanteil lediglich bedingt durch Beanspruchung von Faulraumvolumen geringere Gaserträge zu befürchten. Biomass which is contaminated with impurities to a certain extent, for example with sand, earth or plastic and metal, is preferably the solid-state fermentation plant 4 be supplied, since this is particularly insensitive to contaminants. Here are to be feared at high proportion of impurities only limited by stress of Faulraumvolumen lower gas yields.

Es ergibt sich aus dem Gesamtsystem, dass dieses durch die Kreisführung des Perkolats besonders stabil ist und einen entsprechend stabilen Vergärungsprozess ermöglicht, welche gleichzeitig ein schnelles Starten des Fermentationsprozesses für neu eingebrachte Biomasse sowohl in der Feststofffermentationsanlage als auch in der Flüssigfermentationsanlage ermöglicht. It follows from the overall system that this is particularly stable due to the circulation of the percolate and enables a correspondingly stable fermentation process, which at the same time enables a fast start of the fermentation process for newly introduced biomass both in the solid-state fermentation plant and in the liquid fermentation plant.

Weiterhin kann durch das Aufsplitten der entsprechenden Inputströme die Stromaufnahme der Vorrichtung (Gesamtanlage) optimiert werden, da zum einen durch einen verringerten Eintrag schwerer Feststoffe in der Flüssigfermentationsanlage zum einen die Stromaufnahme am Feststoffdosierer 26 verringert werden kann und zum anderen die Rührfähigkeit im Flüssigfermenter 20 verbessert werden kann, was in einer geringeren Stromaufnahme und einer Verringerung beziehungsweise Vermeidung einer Vielzahl von Schwimmschichten resultiert. Furthermore, by splitting the corresponding input currents, the current consumption of the device (overall system) can be optimized, since on the one hand by a reduced entry of heavy solids in the liquid fermentation plant on the one hand, the current consumption at the solids meter 26 can be reduced and on the other hand, the stirrability in liquid fermenter 20 can be improved, which results in a lower power consumption and a reduction or avoidance of a plurality of floating layers.

Hierdurch wird nicht nur der Fermentationsprozess verbessert, sondern auch die Stromaufnahme reduziert. This not only improves the fermentation process, but also reduces the power consumption.

Desweiteren ist der Verschleiß am Feststoffdosierer 26 und substratführenden Leitungen und allen beweglichen Teilen mit Substratkontakt verringert, da weniger Substrat (geringerer Trockensubstanzgehalt) transportiert/bewegt werden muss Furthermore, the wear on the solids meter 26 and substrate-carrying lines and all moving parts with substrate contact, since less substrate (lower dry matter content) has to be transported / moved

Weiterhin kann durch eine kombinierte Temperaturführung in der Festtofffermentationsanlage und in der Flüssigfermentationsanlage die benötigte zuzuführende Energie reduziert werden, da die jeweils andere Vorrichtung hier auch als Energie- beziehungsweise Wärmespeicher dienen kann. Hierdurch ist ein thermophiler Betrieb auch des Feststofffermenters 4 möglich. Furthermore, the required energy to be supplied can be reduced by a combined temperature control in the solid-state fermentation plant and in the liquid fermentation plant, since the respective other device can also serve here as an energy or heat storage. This is a thermophilic operation and the solid fermenter 4 possible.

Dem Perkolat können an der Perkolataufbereitung 5 auch flüssige Substrate zugesetzt werden, welche entsprechend auch über dem Feststoffbett in den Feststofffermenterkammern 40, 42 verrieselt werden. Hierdurch wird es möglich, auch flüssige Substrate in der Feststofffermentationsanlage 4 zu vergären. Hierbei wird das Feststoffbett, welches als Biofilmträgermaterial fungiert, dazu verwendet, das entsprechend aufgebrachte flüssige Substrat zu halten und in diesem Bereich zu vergären. Auf diese Weise kann die Feststofffermentationsanlage 4 „nachgefüttert“ werden, um eine entsprechende Fermentierungsleistung beziehungsweise Gasproduktion in der Feststofffermentationsanlage über eine längere Zeit als den üblichen Feststoffvergärungszyklus hinweg aufrechtzuerhalten. Hierzu kann in der Perkolataufbereitung 5 entsprechend flüssiges Substrat zugefügt werden, welches entsprechend temperiert dann über dem Feststoffbett verrieselt wird. The percolate can be added to the percolate preparation 5 also liquid substrates are added, which also according to the solid bed in the Feststofffermenterkammern 40 . 42 be tricked. This makes it possible, even liquid substrates in the Feststofffermentationsanlage 4 to ferment. Here, the solid bed, which acts as a biofilm carrier material, is used to hold the correspondingly applied liquid substrate and to ferment in this area. In this way, the Feststofffermentationsanlage 4 Be "replenished" to maintain a corresponding fermentation performance or gas production in the solid-matter fermentation plant for a longer time than the usual Feststoff fermentation cycle away. This can be done in the percolate preparation 5 Accordingly, liquid substrate are added, which is then appropriately tempered over the solid bed.

Bevorzugt wird das dem Blockheizkraftwerk 3 zugeführte Biogas dahingehend analysiert, dass stets eine ausreichende Gesamtgaskonzentration für die Verbrennung im Blockheizkraftwerk 3 gewährleistet ist. Die Steuerung der Gesamtanlage wird entsprechend so eingestellt, dass die Gasausbeute zum Betrieb des Blockheizkraftwerk 3 ausreicht. Auch der Gaspuffer 28 dient hier zur Sicherstellung, dass eine ausreichende Menge an verbrennbarem Gas dem Blockheizkraftwerk 3 zugeführt wird. This is preferably the cogeneration plant 3 supplied biogas analyzed to the effect that always a sufficient total gas concentration for combustion in the combined heat and power plant 3 is guaranteed. The control of the entire system is adjusted accordingly so that the gas yield to the operation of the combined heat and power plant 3 sufficient. Also the gas buffer 28 serves here to ensure that a sufficient amount of combustible gas the cogeneration plant 3 is supplied.

Um das Austreten von klimarelevanten Gasen bei der Öffnung des Feststofffermenters 4 beziehungsweise bei der Öffnung des Endlagers 24 zu vermeiden, findet bevorzugt vor der Öffnung eine Inertisierung des jeweiligen Innenraumes mit beispielsweise mit Stickstoff statt. Der Gärrest, welcher der Feststofffermentationsanlage 4 sowie dem Endlager 24 entnommen wird, wird bevorzugt als Dünger verwendet beziehungsweise kompostiert oder anderweitig verarbeitet. To the escape of climate-relevant gases at the opening of the solid fermenter 4 or at the opening of the repository 24 To avoid, preferably takes place before the opening of an inerting of the respective interior with, for example, with nitrogen. The digestate, which is the solid-fermentation plant 4 as well as the repository 24 is preferably used as a fertilizer or composted or otherwise processed.

Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und / oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. As far as applicable, all the individual features illustrated in the individual embodiments can be combined and / or exchanged without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1

Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas Device for generating biogas

2 2

Flüssigfermentationsanlage Liquid fermentation plant

20 20

Flüssigfermenter liquid fermenter

22 22

Überlauf overflow

24 24

Endlager repository

26 26

Feststoffdosierer solid matter

28 28

Gaskuppel gas dome

3 3

Blockheizkraftwerk CHP

30 30

Biogasleitung biogas line

32 32

Biogasleitung biogas line

4 4

Feststofffermentationsanlage Solid fermentation plant

40 40

Feststofffermenterkammer Solids digester chamber

42 42

Feststofffermenterkammer Solids digester chamber

44 44

Tor gate

5 5

Perkolataufbereitung Perkolataufbereitung

50 50

Perkolatdüse Perkolatdüse

52 52

Perkolatrückleitung Perkolatrückleitung

Claims (13)

Verfahren zur Erzeugung von Biogas, wobei mindestens eine Feststofffermenterkammer (40, 42) zur Vergärung stapelbarer Biomasse vorgesehen ist und Perkolat wiederholt auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer (40, 42) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Perkolat aus rührfähigem Gärsubstrat einer Flüssigfermentationsanlage (2) erzeugt wird. Process for the production of biogas, wherein at least one solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) is provided for the fermentation of stackable biomass and percolate repeatedly on the stackable biomass in the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ), characterized in that the percolate of stirrable fermentation substrate of a liquid fermentation plant ( 2 ) is produced. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Perkolats das rührfähige Gärsubstrat aus der Flüssigfermentationsanlage (2) in einer Perkolataufbereitung (5) aufbereitet wird, bevor es auf die stapelbare Biomasse in der Feststofffermenterkammer (40, 42) aufgebracht wird. A method according to claim 1, characterized in that for the production of the percolate, the stirrable fermentation substrate from the liquid fermentation plant ( 2 ) in a percolate preparation ( 5 ) before being applied to the stackable biomass in the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) is applied. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Perkolataufbereitung (5) eine Fest-Flüssig-Separierung durchgeführt wird. Process according to claim 2, characterized in that in percolate preparation ( 5 ) a solid-liquid separation is performed. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Fest-Flüssig-Separierung gewonnene feste Bestandteil des rührfähigen Gärsubstrats aus der Flüssigfermentationsanlage (2) in die Feststofffermenterkammer (40, 42) eingebracht wird. Process according to claim 3, characterized in that the solid constituent of the fermentable fermentation substrate obtained in the solid-liquid separation from the liquid fermentation plant ( 2 ) in the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) is introduced. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor, bei oder nach der Perkolataufbereitung (5) eine Temperierung des Perkolats auf eine in der Feststofffermenterkammer (40, 42) benötigte Temperatur durchgeführt wird. Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that before, during or after percolate preparation ( 5 ) a temperature of the percolate on a in the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) required temperature is performed. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Perkolat am Boden der Feststofffermenterkammer (40, 42) gesammelt wird und über eine Perkolatrückleitung (52) der Flüssigfermentationsanlage (2) wieder zugeführt wird. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the percolate is deposited at the bottom of the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) and via a percolate return ( 52 ) of the liquid fermentation plant ( 2 ) is returned. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stapelbare Biomasse, insbesondere mit einem höheren Trockensubstanzgehalt, der Feststofffermenterkammer (40, 42) zugeführt wird, flüssige Biomasse beziehungsweise Biomasse mit geringerem Trockensubstanzgehalt der Flüssigfermentationsanlage (2) zugeführt wird und feuchte Biomasse der Flüssigfermentationsanlage (2) und/oder der Feststofffermenterkammer (40, 42) zugeführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that stackable biomass, in particular with a higher dry matter content, the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ), liquid biomass or biomass with a lower dry matter content of the liquid fermentation plant ( 2 ) and wet biomass of the liquid fermentation plant ( 2 ) and / or the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) is supplied. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass störstoffbelastete stapelbare Biomasse der Feststofffermenterkammer (40, 42) zugeführt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that contaminated material stackable biomass of the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) is supplied. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Flüssigfermentationsanlage (2) vorgesehen ist, welche die rührfähige Biomasse zur Erzeugung des Perkolats bereitstellt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one liquid fermentation plant ( 2 ) which provides the stirrable biomass for producing the percolate. Vorrichtung (1) zur Erzeugung von Biogas, umfassend mindestens eine Feststofffermenterkammer (40, 42) zur Vergärung stapelbarer Biomasse, wobei in der Feststofffermenterkammer (40, 42) mindestens eine Perkolatdüse (50) zum Aufbringen von Perkolat auf die stapelbare Biomasse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Perkolataufbereitung (5) zur Erzeugung des in der Feststofffermenterkammer (40, 42) einzubringenden Perkolats aus rührfähigem Gärsubstrat einer Flüssigfermentationsanlage (2) vorgesehen ist. Contraption ( 1 ) for the production of biogas comprising at least one solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) for the fermentation of stackable biomass, wherein in the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) at least one percolate nozzle ( 50 ) is provided for applying percolate to the stackable biomass, characterized in that a Perkolataufbereitung ( 5 ) for producing the in the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) to be introduced percolate from a stirrable fermentation substrate of a liquid fermentation plant ( 2 ) is provided. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Perkolataufbereitung (5) eine Fest-Flüssig-Separation des rührfähigen Gärsubstrats aus der Flüssigfermentationsanlage (2) durchführbar ist, und die Perkolataufbereitung (5) bevorzugt eine Filtervorrichtung, eine Abpressvorrichtung, eine Separierungsvorrichtung, eine Zentrifugierungsvorrichtung oder eine andere Separierungsvorrichtung aufweist. Contraption ( 1 ) according to claim 10, characterized in that in the percolate preparation ( 5 ) a solid-liquid separation of the fermentable fermentation substrate from the liquid fermentation plant ( 2 ) and percolate processing ( 5 ) preferably comprises a filter device, a squeezing device, a separating device, a centrifuging device or another separating device. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Perkolatrückleitung (52) zum Rückleiten des am Boden der Feststofffermenterkammer (40, 42) gesammelten Perkolats in die Flüssigfermentationsanlage (2) vorgesehen ist. Contraption ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that a percolate return ( 52 ) for returning the at the bottom of the solid fermenter chamber ( 40 . 42 ) collected percolate into the liquid fermentation plant ( 2 ) is provided. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Flüssigfermentationsanlage (2) vorgesehen ist, welche mit der Perkolataufbereitung (5) in Fluidverbindung steht. Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that at least one liquid fermentation plant ( 2 ) is provided, which with the Perkolataufbereitung ( 5 ) is in fluid communication.

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