DE102016107964B3

DE102016107964B3 - Determination of gas yield of materials during anaerobic digestion

Info

Publication number: DE102016107964B3
Application number: DE102016107964.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias POST
Original assignee: WESSLING GmbH
Current assignee: WESSLING GMBH, DE
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2036-04-29

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung der Gasausbeute von Materialien bei der anaeroben Vergärung, wobei als Inoculum bezeichnetes Material einer Vergärungsanlage und zu untersuchendes Probenmaterial miteinander in Kontakt gebracht werden, und für eine bestimmte, als Vergärungszeit bezeichneten Zeit das Probenmaterial auf diese Weise vergoren wird, und der aus dem Probenmaterial gewonnene Gasertrag bestimmt wird, schlägt die Erfindung vor, dass das Probenmaterial zunächst getrocknet und seine Trockenmasse bestimmt wird, das Probenmaterial in einen für Mikroorganismen durchlässigen Kleinbehälter eingebracht wird, dieser Kleinbehälter mitsamt dem Probenmaterial in einen Großbehälter gegeben wird, wobei vor oder nach dem Einbringen des Kleinbehälters Inoculum in den Großbehälter gefüllt wird, derart, dass der Kleinbehälter vom Inoculum umgeben ist, wobei der Kleinbehälter während der Vergärungszeit im Großbehälter verbleibt, und nach der Vergärungszeit das in dem Kleinbehälter verbliebene Probenmaterial erneut getrocknet und seine Trockenmasse bestimmt wird, anschließend die Massendifferenz berechnet und anhand der Massendifferenz der Gasertrag bestimmt wird.In a method for determining the gas yield of materials in anaerobic digestion, wherein inoculum designated material of a fermentation plant and sample to be examined are brought into contact, and for a certain, termed fermentation time, the sample material is fermented in this way, and From the sample material obtained gas yield is determined, the invention proposes that the sample material is first dried and determined its dry mass, the sample material is introduced into a microorganisms permeable small container, this small container is given together with the sample material in a large container, wherein before or after the introduction of the small container inoculum is filled into the bulk container, such that the small container is surrounded by the inoculum, wherein the small container during the fermentation time remains in the bulk container, and after the fermentation time in the small container remaining sample dried again and its dry mass is determined, then the mass difference is calculated and determined based on the mass difference of the gas yield.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der Praxis ein so genannter Gasertragstest nach VDI 4630 und VDI 3475 Blatt 4 bekannt. A generic method is known from practice a so-called gas yield test according to VDI 4630 and VDI 3475 sheet 4.

In Biogasanlagen werden organische Materialien von Mikroorganismen vergoren, wobei Biogas entsteht. Ziel der Betreiber von Biogasanlagen ist es, möglichst viel Biogas aus dem eingesetzten organischen Material zu produzieren. Das Biogas besteht aus Methan, Kohlendioxid und weiteren Spurengasen wie z. B. Schwefelwasserstoff. Das erzeugte Biogas kann anschließend entweder direkt energetisch verwendet werden, beispielsweise für die Strom- und Wärmeproduktion, oder es kann auf Erdgasqualität aufbereitet und in ein Erdgasnetz eingespeist werden. Von dem Betreiber der Biogasanlage, dem Substratlieferant, welcher das organische Material liefert, und für die an der Erzeugung des Substrats beteiligten Firmen wie z. B. Saatgutzüchter, Pflanzenbauberater u. dgl., ist es wichtig zu wissen, welche Input-Materialien oder Produktionsmaßnahmen die Biogaserträge auf welche Weise beeinflussen. In biogas plants, organic materials are fermented by microorganisms, producing biogas. The goal of biogas plant operators is to produce as much biogas as possible from the organic material used. The biogas consists of methane, carbon dioxide and other trace gases such. B. hydrogen sulfide. The biogas produced can then either be used directly in terms of energy, for example for power and heat production, or it can be processed to natural gas quality and fed into a natural gas grid. From the operator of the biogas plant, the substrate supplier who supplies the organic material, and for the companies involved in the production of the substrate such. B. seed breeders, crop consultants u. It is important to know which input materials or production measures influence the biogas yield in what way.

Mittels des bekannten Gasertragstests wird der Gasertrag aus einer eingesetzten Probe bestimmt. Dabei wird das Probenmaterial mit einem als Inoculum bezeichneten Impfmaterial versetzt, wobei das Inoculum beispielsweise aus einer Biogasanlage entnommen werden kann. Bei der Vergärung dieser Probe wird das entstehende Gasvolumen erfasst. Aus mehreren Gründen bilden diese so genannten Batch-Gärversuche die Wirklichkeit einer Biogasanlage mit erheblichen Abweichungen ab, so dass die aus diesen Versuchen erhaltenen Ergebnisse nur mit erheblichen Einschränkungen auf die Praxis übertragen und angewendet werden können. Die dabei häufig erheblich streuenden Messwerte bewirken weiterhin, dass die erhaltenen Aussagen, die zu der Güte der unterschiedlichen eingesetzten Probematerialien gemacht werden, häufig nur sehr eingeschränkt belastbar sind. By means of the known gas yield test, the gas yield is determined from a sample used. In this case, the sample material is mixed with a seed material called inoculum, whereby the inoculum can be taken, for example, from a biogas plant. During the fermentation of this sample, the resulting gas volume is recorded. For several reasons, these so-called batch fermentation tests depict the reality of a biogas plant with considerable deviations, so that the results obtained from these experiments can be transferred to practice only with considerable restrictions and applied. The often considerably scattering measured values also cause the statements obtained, which are made to the quality of the different sample materials used, are often very limited resilience.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass dieses eine verbesserte Genauigkeit bei der Aussage über den mit einem bestimmten Probenmaterial erzielbaren Gasertrag ermöglicht. The invention has for its object to improve a generic method in that this allows improved accuracy in the statement about the achievable with a given sample material gas yield.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen einer Anordnung, die zur Durchführung des Verfahrens genutzt werden kann, sind ab Anspruch 12 beschrieben. This object is achieved by a method with the method steps according to claim 1. Advantageous embodiments of the method are described in the subclaims. Advantageous embodiments of an arrangement which can be used to carry out the method are described from claim 12.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, nicht den Gasertrag messtechnisch zu erfassen, der während des Vergärungsversuchs erzeugt wird, sondern vielmehr den Massenverlust des eingesetzten, organischen Probenmaterials zu erfassen. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Massenverlust aus der Umsetzung des eingesetzten Probenmaterials zu Biogas resultiert. Dabei korreliert dieser Massenverlust mit der Menge des erzeugten Biogases, so dass aus dem messtechnisch erfassbaren Masseverlust der Biogasertrag berechnet werden kann. Beispielsweise besitzt Biogas mit 52 % Methan-Anteil unter Normbedingungen eine Dichte von 1,3 kg / m³. Ein Masseverlust des Probenmaterials von z. B. 100 g organischer Masse entspricht somit einem Biogasertrag von 76,9 l. In other words, the invention proposes not to measure the gas yield produced during the fermentation test, but rather to detect the mass loss of the organic sample material used. The invention is based on the consideration that the mass loss results from the reaction of the sample material used to biogas. In the process, this mass loss correlates with the amount of biogas produced, so that the biogas yield can be calculated from the mass loss that can be measured. For example, biogas with 52% methane content under standard conditions has a density of 1.3 kg / m ³ . A mass loss of the sample material of z. B. 100 g of organic mass thus corresponds to a biogas yield of 76.9 l.

Um den Masseverlust mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können, wird das Probenmaterial anders als bei dem bekannten Verfahren nicht mit dem Inoculum versetzt bzw. vermischt, sondern vielmehr in einen Kleinbehälter eingebracht, der für Mikroorganismen durchlässig ist. Dieser Kleinbehälter wird in einen Großbehälter gegeben, der entweder bereits mit Inoculum gefüllt ist oder nach dem Einbringen des Kleinbehälters mit Inoculum gefüllt wird, so dass jedenfalls auf diese Weise das Probenmaterial mit dem Inoculum in Kontakt gebracht wird. Nach der Vergärungszeit kann folglich präzise bestimmt werden, welche Masse an Probenmaterial im Kleinbehälter verblieben ist, so dass der Massenverlust an Probenmaterial messtechnisch erfasst werden kann. In order to determine the loss of mass with high accuracy, the sample material is not mixed or mixed with the inoculum unlike the known method, but rather introduced into a small container which is permeable to microorganisms. This small container is placed in a large container, which is either already filled with inoculum or filled after introduction of the small container with inoculum, so that in any case in this way the sample material is brought into contact with the inoculum. After the fermentation time, it can therefore be precisely determined which mass of sample material remains in the small container, so that the mass loss of sample material can be detected by measurement.

Hierzu ist vorschlagsgemäß vorgesehen, das Probenmaterial zunächst zu trocknen, da auf diese Weise die ursprüngliche Trockenmasse des eingesetzten Probenmaterials bestimmt werden kann. Die Trocknung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen:

• Die Trocknung kann erfolgen, bevor das Probenmaterial in den Kleinbehälter eingebracht wird. Auf diese Weise kann das tatsächliche Trockengewicht des verwendeten Probenmaterials exakt bestimmt werden.
• Als eine erste Alternative dazu kann das Probenmaterial zunächst in den Kleinbehälter einzubringen und anschließend den gesamten, gefüllten Kleinbehälter zu trocknen. Insbesondere wenn eine Mehrzahl von Proben gleichzeitig untersucht werden soll, kann auf diese Weise die Handhabung des Probenmaterials vereinfacht werden. Wenn mehrere Kleinbehälter mit hoher Genauigkeit stets dasselbe Trockengewicht aufweisen, kann dieses einfach aus dem Trockengewicht der getrockneten Probe herausgerechnet werden. Wenn Kleinbehälter mit unterschiedlichen Trockengewichten verwendet werden, können diese kleinen Behälter entweder individuell markiert werden oder an bestimmten Plätzen im Trocknungsraum angeordnet werden, so dass jedenfalls anschließend eine präzise Zuordnung des jeweiligen Trockengewichts des Kleinbehälters zu der getrockneten Probe möglich ist. Wenn der Kleinbehälter aus Materialien besteht, die keine Feuchtigkeit aufnehmen, kann zunächst sein Gewicht bestimmt werden, ohne dass es einer Unterscheidung dieses Gewichts zu einem speziellen Trockengewicht dieses Kleinbehälters bedarf.
• Als eine zweite Alternative kann ein Anteil des Probenmaterials entnommen, und getrocknet werden, wobei dieser Anteil sowohl im ungetrockneten als auch im getrockneten Zustand verbogen wird. Ein restlicher Teil des Probenmaterials wird ungetrocknet in den Kleinbehälter eingefüllt, und auch der entnommene, getrocknete Anteil des Probenmaterials wird in den Kleinbehälter eingefüllt. Anhand des getrockneten Anteils kann das Trockengewicht des gesamten Probenmaterials rechnerisch bestimmt werden, sofern das Gesamtgewicht des ungetrockneten Probenmaterials bekannt war.
• Als eine dritte Alternative kann ein Teil des Probenmaterials, der nicht in einen Kleinbehälter gefüllt und vergoren wird, gewogen, getrocknet und erneut gewogen werden. Bei einer entsprechend homogenen Zusammensetzung des Probenmaterials kann dieser Anteil des Probenmaterials und die Erfassung seines Trockenanteils stellvertretend für die tatsächlich im Versuch verwendete Probe und das im Kleinbehälter vergorene Probenmaterial stehen. In diesem Fall reicht für das tatsächlich im Versuch verwendete Probenmaterial dessen Verwiegung im ungetrockneten Zustand.
• Wenn das Gewicht des verwendeten Kleinbehälters bekannt ist, kann die Gewichtserfassung der getrockneten oder ungetrockneten Probe, jedenfalls vor Beginn des Vergärungsvorgangs, auch rechnerisch erfolgen, indem das Probenmaterial mitsamt dem Kleinbehälter gewogen wird und das Gewicht des Kleinbehälters aus diesem Messergebnis herausgerechnet wird.

For this purpose, it is proposed by the proposal to first dry the sample material, since in this way the original dry mass of the sample material used can be determined. Drying can be done in different ways:

• Drying can take place before the sample material is introduced into the small container. In this way, the actual dry weight of the sample material used can be accurately determined.
• As a first alternative, the sample material can first be placed in the small container and then the entire, filled small container to dry. In particular, when a plurality of samples are to be examined simultaneously, the handling of the sample material can be simplified in this way. If several small containers always have the same dry weight with high accuracy, this can easily be deducted from the dry weight of the dried sample. If small containers with different dry weights are used, these small containers can either be individually marked or placed in certain places in the drying room, so that subsequently, a precise assignment of the respective dry weight of the small container to the dried sample is possible. If the small container is made of materials that do not absorb moisture, its weight can first be determined without requiring a distinction of this weight to a specific dry weight of this small container.
As a second alternative, a portion of the sample material may be removed and dried, this portion being bent both undried and dried. A remaining portion of the sample material is introduced undried into the small container, and also the removed, dried portion of the sample material is filled into the small container. Based on the dried portion, the dry weight of the entire sample material can be calculated, provided that the total weight of the undried sample material was known.
As a third alternative, a portion of the sample material that is not filled into a small container and fermented may be weighed, dried and weighed again. With a correspondingly homogeneous composition of the sample material, this proportion of the sample material and the detection of its dry fraction can be representative of the sample actually used in the experiment and the sample material fermented in the small container. In this case, for the sample material actually used in the experiment, its weighing in the undried state is sufficient.
• If the weight of the small container used is known, the weight of the dried or undried sample can be calculated, at least before starting the fermentation process, by weighing the sample material together with the small container and taking the weight of the small container out of this measurement result.

Wesentlich ist für die vorschlagsgemäße Versuchsdurchführung jedenfalls, dass der Trockenmassegehalt des verwendeten Probenmaterials bekannt ist, um nach der Vergärungszeit den Masseverlust des Probenmaterials bestimmen zu können:
Nach der Vergärungszeit wird das verbliebene Probenmaterial erneut getrocknet, um vergleichbare Messbedingungen zu schaffen, so dass nach Trocknung die Masse des verbliebenen Probenmaterials bestimmt und der Massenverlust dementsprechend berechnet werden kann. Aus dieser Massendifferenz kann wie oben erläutert der Gasertrag berechnet werden. In any case, it is essential for the proposed experimental procedure that the dry matter content of the sample material used is known in order to be able to determine the mass loss of the sample material after the fermentation time:
After the fermentation time, the remaining sample material is dried again to provide comparable measurement conditions, so that after drying, the mass of the remaining sample material can be determined and the mass loss can be calculated accordingly. From this mass difference, as explained above, the gas yield can be calculated.

Dadurch, dass vorschlagsgemäß das Probenmaterial nicht mit Inoculum versetzt bzw. vermischt wird, ergeben sich mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren vielseitige Untersuchungsmöglichkeiten, die bislang nicht möglich waren: so ist es beispielsweise möglich, bereits vergorene bzw. teilvergorene Proben einer weiteren Untersuchung zu unterziehen. Wenn beispielsweise das Inoculum „kippt“ und die weitere Vergärung gehemmt wird, kann der Großbehälter entleert und neu befüllt werden, wobei der Kleinbehälter mitsamt dem Probenmaterial weiter verwendet wird. Der zeitliche Verlauf der Vergärung ist dann zwar unterbrochen worden, der insgesamt mit diesem Probenmaterial erzielbare Gasertrag kann jedoch nach wie vor bestimmt werden. Oder einer ersten Vergärung kann eine zweite Vergärung nachgeschaltet werden, die unter anderen Bedingungen durchgeführt wird, z. B. mit besonderen Impfmitteln, oder unter anderen Temperaturbedingungen, ähnlich wie dies aus der Praxis von Biogasanlagen mit zwei Fermentern bekannt ist, bei denen im zweiten, nachgeschalteten Fermenter eine höhere Temperatur herrscht als im ersten Fermenter. The fact that, according to the proposal, the sample material is not mixed or mixed with inoculum results in the proposed method versatile examination options that were previously not possible: it is possible, for example, already fermented or partially fermented samples to undergo further investigation. For example, if the inoculum "tilts" and the further fermentation is inhibited, the bulk container can be emptied and refilled, the small container is used together with the sample material. The time course of the fermentation has then been interrupted, but the total gas yield achievable with this sample material can still be determined. Or a first fermentation can be followed by a second fermentation, which is carried out under other conditions, eg. B. with special inoculants, or under other temperature conditions, similar to what is known from the practice of biogas plants with two fermenters, where in the second, downstream fermenter, a higher temperature than in the first fermenter.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, den Großbehälter zum Entleeren und die Trocknung des Probenmaterials noch im Kleinbehälter durchzuführen, so lange dieser sich noch in dem Großbehälter befindet. Vorteilhaft jedoch kann vorgesehen sein, dass nach der Vergärungszeit der Kleinbehälter aus dem Großbehälter entnommen wird, bevor das verbliebene Probenmaterial getrocknet wird. Auf diese Weise kann der Großbehälter nach wie vor mit Inoculum gefüllt bleiben, was einerseits die für die Durchführung der Versuche erforderliche Zeitdauer reduziert und andererseits ermöglicht, mehrere Versuche innerhalb desselben Großbehälters mit zeitlichen Überschneidungen durchzuführen. In principle, it may be provided to carry out the large container for emptying and drying of the sample material still in the small container, as long as this is still in the bulk container. Advantageously, however, it can be provided that, after the fermentation time, the small container is removed from the large container before the remaining sample material is dried. In this way, the large container can remain filled with inoculum, which on the one hand reduces the time required to carry out the experiments and on the other hand allows to carry out several experiments within the same large container with temporal overlaps.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das verbliebene Probenmaterial nach der erneuten Trocknung und Verwiegung geglüht wird, und dass anschließend die Masse des verbleibenden, nicht verglühten Materialrestes bestimmt wird. Auf diese Weise lässt sich eine Aussage über die Qualität des Probenmaterials in Bezug auf den Gasertrag treffen, denn ausschließlich die organischen Anteile des Probenmaterials können zur Biogaserzeugung genutzt werden. Der nach dem Glühen verbleibende Materialrest stellt anorganisches Material dar, welches an der Vergärung nicht teilnehmen kann und nicht zu Biogas umgesetzt werden kann. Durch Verwiegung des nach dem Glühen verbleibenden Materialrestes kann zudem der Glühverlust an organischem Material bestimmt werden, der eine Aussage darüber liefert, ein wie großer Anteil des organischen Materials nicht vergoren wurde. Advantageously, it can be provided that the remaining sample material is annealed after renewed drying and weighing, and that subsequently the mass of the remaining, not burned-on material residue is determined. In this way, a statement can be made about the quality of the sample material in relation to the gas yield, because only the organic portions of the sample material can be used for biogas production. The remainder of the material remaining after annealing constitutes inorganic material which can not participate in the fermentation and can not be converted to biogas. By weighing the remainder of the material remaining after annealing, it is also possible to determine the loss on ignition of organic material, which provides information about how much of the organic material was not fermented.

Vorteilhaft kann das Probenmaterial für eine Vergärungszeit von wenigstens 30 Tagen vergoren werden, beispielsweise für 50 Tage, wie dies aus der Praxis bekannt ist. Jedoch können von dieser vergleichsweise langen Vergärungszeit auch abweichende Versuche durchgeführt werden, um den zeitlichen Verlauf der Biogas-Freisetzung zu dokumentieren. Je nach Zusammensetzung des Probenmaterials kann nämlich eine gleichmäßige oder eine zunächst starke, dann jedoch egressive oder aber eine allmählich zunehmende, progressive Freisetzung des Biogases erfolgen, und das Wissen um diese Freisetzungscharakteristik ist beispielsweise für einen Betreiber einer Biogasanlage von Bedeutung. Advantageously, the sample material may be fermented for a fermentation time of at least 30 days, for example for 50 days, as is known in the art. However, from this comparatively long fermentation time deviating experiments can be carried out to the to document the time course of the biogas release. Namely, depending on the composition of the sample material may be a uniform or an initially strong, but then egressive or gradually increasing, progressive release of biogas, and the knowledge of this release characteristics, for example, for an operator of a biogas plant of importance.

Vorteilhaft kann das Probenmaterial während der Vergärungszeit in einem Großbehälter mit einem Fassungsvermögen von wenigstens 200 l vergoren werden. Diese auch als Fassgröße zu bezeichnende Größe des Großbehälters stellt im Vergleich zu den bekannten Batch-Gärversuchen Bedingungen mit erheblich verbesserter Gleichmäßigkeit für die einzelnen Gärversuche sicher und verbessert somit die Qualität der durch die Versuche enthaltenen Aussagen. Advantageously, the sample material can be fermented during the fermentation time in a large container with a capacity of at least 200 l. This size of the large container, which can also be referred to as a drum size, ensures conditions with considerably improved uniformity for the individual fermentation tests in comparison to the known batch fermentation tests and thus improves the quality of the statements made by the experiments.

Insbesondere kann vorteilhaft der Großbehälter ein Fassungsvermögen von wenigstens 1.000 l aufweisen, so dass die vorgenannten Vorteile besonders stark zum Tragen kommen. In einem Behälter dieser Größe lassen sich bis zu 300 Kleinbehälter unterbringen, beispielsweise indem diese an mehreren Stangen aufgehängt sind und der Großbehälter Halterungen für mehrere solcher Stangen aufweist. In particular, advantageously, the large container can have a capacity of at least 1,000 l, so that the aforementioned advantages are particularly strong. In a container of this size can accommodate up to 300 small containers, for example by these are suspended from several rods and the bulk container has holders for several such rods.

In einer besonders praxisnahen Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Probenmaterial im Fermenter einer Biogasanlage vergoren wird. Jedoch ergibt sich dabei häufig das Problem der Beschickung bzw. Entnahme aus dem Fermenter, und um hierdurch bedingte Unregelmäßigkeiten für den Betrieb des Fermenters auszuschließen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, den Großbehälter als einen separaten Behälter auszugestalten. Dies eröffnet zudem auch die Möglichkeit den Großbehälter im Abstand von der Biogasanlage zu betreiben, beispielsweise in einer von der Biogasanlage entfernten Stadt. Um praxisnahe Versuchsergebnisse zu erzielen, kann jedoch auch bei einem solch separat betriebenen Probenbehälter vorteilhaft vorgesehen sein, als Inoculum in diesem Großbehälter Substrat aus einer Biogasanlage zu verwenden. In a particularly practical embodiment of the method can be provided that the sample material is fermented in the fermenter of a biogas plant. However, this often results in the problem of loading or removal from the fermenter, and to preclude irregularities caused thereby for the operation of the fermenter, can be advantageously provided to design the large container as a separate container. This also opens up the possibility to operate the large container at a distance from the biogas plant, for example in a remote from the biogas plant city. In order to achieve practical test results, however, it can also be advantageously provided for a sample container operated separately in this way to use substrate from a biogas plant as the inoculum in this large container.

Durch die Verwendung eines Großbehälters besteht die oben bereits angesprochene Möglichkeit, zwei oder mehr Proben gleichzeitig zu untersuchen. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens zwei unterschiedliche Probenmaterialien in dementsprechend wenigstens zwei separaten Kleinbehältern in den Großbehälter eingebracht werden. Diese beiden Kleinbehälter bzw. die darin enthaltenen Probenmaterialien werden somit gleichzeitig und unter vergleichbaren Bedingungen innerhalb des Großbehälters vergoren. Somit lässt sich anschließend für die unterschiedlichen Probenmaterialien ein ggf. unterschiedlicher Gasertrag berechnen und mit hoher Genauigkeit eine vergleichende Aussage über die unterschiedlichen Probenmaterialien erstellen. By using a large container, there is the above-mentioned possibility of simultaneously examining two or more samples. It can be advantageously provided that at least two different sample materials are introduced into accordingly at least two separate small containers in the bulk container. These two small containers or the sample materials contained therein are thus fermented simultaneously and under comparable conditions within the large container. Thus, it is then possible to calculate a possibly different gas yield for the different sample materials and to produce a comparative statement about the different sample materials with high accuracy.

Vorteilhaft können jedoch nicht nur unterschiedliche, sondern auch zwei gleiche Probenmaterialien in jeweils einem eigenen Kleinbehälter vergoren werden. Dabei werden diese beiden gleichen Probenmaterialien mit ihren beiden Kleinbehältern praktisch gleichzeitig in den Großbehälter eingebracht, also bezogen auf die Dauer der Vergärungszeit mit einem nicht nennenswerten zeitlichen Verzug, so dass unter praktisch identischen Bedingungen die Ergebnisse für diese mehreren Proben verglichen werden können und damit eine Aussage über die Genauigkeit des durchgeführten Verfahrens getroffen werden kann. Advantageously, however, not only different, but also two identical sample materials can be fermented in each case in its own small container. These two same sample materials are introduced with their two small containers practically simultaneously in the large container, so based on the duration of the fermentation time with a non-significant time delay, so that under virtually identical conditions, the results for these multiple samples can be compared and thus a statement can be made about the accuracy of the procedure carried out.

Wenn die Kleinbehälter mit ihrem jeweiligen Probenmaterial nach unterschiedlichen Vergärungszeiten aus dem Großbehälter entnommen werden, kann für gleichartige Probenmaterialien die bereits oben erwähnte Verlaufskurve erstellt werden, welche die Menge des jeweils freigesetzten Gasertrags über die Zeit abbildet. If the small containers are taken with their respective sample material after different fermentation times from the bulk container, the above-mentioned course curve can be created for similar sample materials, which maps the amount of each released gas yield over time.

Eine Anordnung, die zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens geeignet ist, kann einen Großbehälter aufweisen, der mittels einer Verbindungsleitung an den Fermenter einer Biogasanlage angeschlossen ist. So kann Substrat aus dem Fermenter in den Großbehälter eingeleitet werden und die Durchführung der Versuche können besonders realitätsnah mit demselben Material als Inoculum durchgeführt werden, welches tatsächlich als Substrat im Fermenter der Biogasanlage Verwendung findet. An arrangement which is suitable for carrying out the proposed method, may have a large container which is connected by means of a connecting line to the fermenter of a biogas plant. Thus, substrate can be introduced from the fermenter into the large container and the implementation of the experiments can be carried out particularly close to reality with the same material as inoculum, which is actually used as a substrate in the fermenter of the biogas plant.

Da vorschlagsgemäß nicht der Gasertrag messtechnisch erfasst zu werden braucht und dementsprechend der Versuchsaufbau kein abgeschlossenes Gehäuse erfordert, sondern vielmehr lediglich das Probenmaterial – ohne Vermischung mit dem Inoculum – im Kleinbehälter verbleibt, kann eine regelrechte Durchströmung des Großbehälters vorgesehen sein. Hierzu kann der Großbehälter mittels zweier Verbindungsleitungen an den Fermenter einer Biogasanlage angeschlossen sein, so dass der Großbehälter im Nebenstrom mit dem Substrat aus dem Fermenter durchströmt werden kann. Alle auf das Substrat im Fermenter einwirkenden Einflüsse, z. B. falls der Fermenter mehrmals täglich „gefüttert“ wird, wirken sich somit genauso auf den Inhalt des Großbehälters aus. Since, according to the proposal, the gas yield does not need to be measured and, accordingly, the test setup does not require a closed housing, but rather only the sample material remains in the small container without mixing with the inoculum, a proper flow through the large container can be provided. For this purpose, the large container may be connected by means of two connecting lines to the fermenter of a biogas plant, so that the large container can be flowed through in a sidestream with the substrate from the fermenter. All influences acting on the substrate in the fermenter, eg. B. if the fermenter is "fed" several times a day, thus have the same effect on the contents of the bulk container.

Es besteht die Möglichkeit, den Großbehälter mobil auszugestalten, beispielsweise auf einem Fahrzeug. Dies ist bis zu einem Fassungsvermögen des Großbehälters von mehreren m³ problemlos möglich. So können die Kosten für den Betreiber einer Biogasanlage im Vergleich dazu, einen Großbehälter dauerhaft neben dem Fermenter der Biogasanlage zu installieren, geringer gehalten werden, und es muss auch keine Verbindungsleitung installiert werden; vielmehr kann Substrat aus dem Fermenter entnommen und in den Großbehälter gefüllt werden. It is possible to design the large container mobile, for example, on a vehicle. This is easily possible up to a capacity of the large container of several m ³ . Thus, the costs for the operator of a biogas plant compared to install a large container permanently adjacent to the fermenter of the biogas plant can be kept low, and there is no need to install a connecting line; rather, substrate can be removed from the fermenter and filled into the bulk container.

Um die vorteilhafte Durchführung von mehreren Versuchen zur selben Zeit zu ermöglichen, kann der Großbehälter vorteilhaft mit Halterungen für eine Mehrzahl von Kleinbehältern versehen sein. Die Halterungen sind dabei so ausgestaltet, dass die Kleinbehälter im Abstand voneinander im Großbehälter gehalten sind und insofern für jeden Kleinbehälter ein optimaler Austausch mit dem umgebenden Inoculum gewährleistet ist. Die Halterungen können ihrerseits mehrteilig ausgestaltet sein: Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Kleinbehälter an Stangen aufzuhängen. Die Stangen können fest im Großbehälter montiert sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Stangen außerhalb des Großbehälters mit den Kleinbehältern zu bestücken und dann die Stange mitsamt den daran befestigten Kleinbehältern in den Großbehälter einzuhängen. Um ein Aufschwimmen der Kleinbehälter im Großbehälter zu vermeiden, können diese entweder ein ausreichend hohes Eigengewicht aufweisen oder mit zusätzlichen Gewichten beschwert sein. Im letzteren Fall können jeweils zwei Stangen gemeinsam für eine Reihe von Kleinbehältern verwendet werden: an einer längeren, oberen Stange hängen die Kleinbehälter, und mit ihren beiden Enden kann diese obere, längere Stange in Halterungen eingehängt werden, die am Großbehälter vorgesehen sind. Auch an einer kürzeren, unteren Stange sind die Kleinbehälter befestigt, sie dient als Beschwerung, um das Aufschwimmen der Kleinbehälter zu vermeiden und ist kürzer als die obere Stange ausgestaltet, da sie nicht in Halterungen eingelegt zu werden braucht, sondern im Großbehälter frei hängen kann. In order to allow the advantageous implementation of several experiments at the same time, the large container can be advantageously provided with holders for a plurality of small containers. The brackets are designed so that the small containers are kept at a distance from each other in the bulk container and insofar an optimal exchange with the surrounding inoculum is guaranteed for each small container. The brackets can in turn be designed in several parts: For example, it can be provided to suspend the small containers on rods. The rods can be firmly mounted in the bulk container. However, it can also be provided to equip the rods outside the large container with the small containers and then hook the rod together with the attached small containers in the bulk container. To avoid floating of the small container in the bulk container, they may either have a sufficiently high weight or be weighted with additional weights. In the latter case, two rods can be used together for a number of small containers: on a longer, upper rod hang the small container, and with its two ends, this upper, longer rod can be hung in brackets, which are provided on the bulk container. Also on a shorter, lower rod, the small containers are attached, it serves as a weighting to avoid the floating of the small container and is shorter than the upper rod configured, since it does not need to be inserted into brackets, but can hang freely in the bulk container.

Vorteilhaft kann der Kleinbehälter eine Porengröße von 10 µm bis 90 µm aufweisen, und insbesondere eine Porengröße von im Wesentlichen 50 µm, wobei sich „im Wesentlichen“ darauf bezieht, dass beispielsweise aufgrund von produktionstechnisch nicht zu verhindernden Toleranzen Abweichungen der Porengröße auftreten können. Bei der genannten Porengröße von 10 bis 90 µm, insbesondere im Bereich von 40 bis 60 µm, und insbesondere bei einer Porengröße von im Wesentlichen 50 µm ist die gewünschte Durchlässigkeit des Kleinbehälters für Mikroorganismen sichergestellt, so dass die erwähnte Impfwirkung des Inoculums sichergestellt ist, um den gewünschten Gärprozess innerhalb des Kleinbehälters sicherzustellen. Gleichzeitig stellt diese Porengröße sicher, dass kein unerwünschter Materialaustausch stattfindet, beispielsweise keine Feststoffe von dem umgebenden Inoculum in den Kleinbehälter gelangen können und keine Masseverluste an Probenmaterial dadurch auftreten, dass ein Feststoffanteil des Probenmaterials aus dem Kleinbehälter herausgelangen kann. Advantageously, the small container may have a pore size of 10 .mu.m to 90 .mu.m, and in particular a pore size of substantially 50 .mu.m, wherein "essentially" refers to the fact that, for example, due to tolerances not to be prevented in terms of production technology, deviations of the pore size may occur. In the mentioned pore size of 10 to 90 .mu.m, in particular in the range of 40 to 60 .mu.m, and in particular at a pore size of substantially 50 .mu.m, the desired permeability of the small container for microorganisms is ensured, so that the aforementioned inoculum inoculum is ensured to to ensure the desired fermentation process within the small container. At the same time, this pore size ensures that no unwanted material exchange takes place, for example no solids can pass from the surrounding inoculum into the small container and no mass losses of sample material occur as a result of which a solids content of the sample material can escape from the small container.

Vorteilhaft kann der Kleinbehälter als Beutel ausgestaltet sein, insbesondere aus einem textilen Material mit sich kreuzenden Fasern, wobei in diesem Fall die Maschenweite des textilen Materials die Porengröße des Kleinbehälters bestimmt und dementsprechend im Bereich von 10 bis 90 µm liegt. Advantageously, the small container can be configured as a bag, in particular of a textile material with intersecting fibers, in which case the mesh size of the textile material determines the pore size of the small container and is accordingly in the range of 10 to 90 microns.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Gasausbeute von Materialien bei der anaeroben Vergärung, wobei als Inoculum bezeichnetes Material einer Vergärungsanlage und zu untersuchendes Probenmaterial miteinander in Kontakt gebracht werden, und für eine bestimmte, als Vergärungszeit bezeichnete Zeit das Probenmaterial auf diese Weise vergoren wird, und der aus dem Probenmaterial gewonnene Gasertrag bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenmaterial zunächst getrocknet und seine Trockenmasse bestimmt wird, das Probenmaterial in einen für Mikroorganismen durchlässigen Kleinbehälter eingebracht wird, dieser Kleinbehälter mitsamt dem Probenmaterial in einen Großbehälter gegeben wird, wobei vor oder nach dem Einbringen des Kleinbehälters Inoculum in den Großbehälter gefüllt wird, derart, dass der Kleinbehälter vom Inoculum umgeben ist, wobei der Kleinbehälter während der Vergärungszeit im Großbehälter verbleibt, und nach der Vergärungszeit das in dem Kleinbehälter verbliebene Probenmaterial erneut getrocknet und seine Trockenmasse bestimmt wird, anschließend die Massendifferenz berechnet und anhand der Massendifferenz der Gasertrag bestimmt wird. A method for determining the gas yield of materials in anaerobic digestion, wherein referred to as inoculum material of a fermentation plant and sample to be examined are brought into contact, and for a certain, termed fermentation time, the sample material is fermented in this way, and from the Sample material obtained gas yield is determined, characterized in that the sample material is first dried and its dry mass is determined, the sample material is introduced into a permeable microorganisms small container, this small container is given together with the sample material in a large container, wherein before or after the introduction of the small container Inoculum is filled into the bulk container, such that the small container is surrounded by the inoculum, wherein the small container during the fermentation time remains in the bulk container, and after the fermentation time that in the small container faded iebene sample material dried again and its dry mass is determined, then the mass difference is calculated and determined on the basis of the mass difference of the gas yield.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vergärungszeit der Kleinbehälter aus dem Großbehälter entnommen wird, bevor das verbliebene Probenmaterial getrocknet wird. A method according to claim 1, characterized in that after the fermentation time of the small container is removed from the bulk container before the remaining sample material is dried.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verbliebene Probenmaterial nach der erneuten Trocknung verglüht wird und die Masse des verbleibenden Materialrestes bestimmt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the remaining sample material is annealed after re-drying and the mass of the remaining material residue is determined.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenmaterial für eine Vergärungszeit von wenigstens 30 Tagen vergoren wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sample material is fermented for a fermentation time of at least 30 days.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenmaterial während der Vergärungszeit in einem Großbehälter mit einem Fassungsvermögen von wenigstens 200 l vergoren wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sample material during the fermentation time in a Large container with a capacity of at least 200 liters is fermented.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenmaterial während der Vergärungszeit in einem Großbehälter mit einem Fassungsvermögen von wenigstens 1.000 l vergoren wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sample material is fermented during the fermentation time in a large container with a capacity of at least 1,000 l.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenmaterial während der Vergärungszeit in einem Fermenter einer Biogasanlage vergoren wird. A method according to claim 5 or 6, characterized in that the sample material is fermented during the fermentation time in a fermenter of a biogas plant.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Probenmaterialien in jeweils einen eigenen Kleinbehälter gefüllt werden, und diese wenigstens zwei Kleinbehälter in den Großbehälter eingebracht werden, derart, dass die in den Kleinbehältern befindlichen Probenmaterialien gleichzeitig vergoren werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two different sample materials are each filled in their own small container, and these at least two small containers are introduced into the large container, such that the sample materials located in the small containers are fermented simultaneously.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei gleiche Probenmaterialien in jeweils einen eigenen Kleinbehälter gefüllt werden, und diese wenigstens zwei Kleinbehälter praktisch gleichzeitig in den Großbehälter eingebracht werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two identical sample materials are each filled in their own small container, and these at least two small containers are introduced virtually simultaneously in the large container.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleinbehälter nach unterschiedlichen Vergärungszeiten aus dem Großbehälter entnommen werden und jeweils der Gasertrag bestimmt wird. A method according to claim 9, characterized in that the small containers are removed after different fermentation times from the bulk container and in each case the gas yield is determined.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem in einem Fermenter einer Biogasanlage befindlichen Substrat ein Anteil entnommen und als Inoculum verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that removed from the substrate located in a fermenter of a biogas plant, a portion and used as an inoculum.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Großbehälter mittels einer Verbindungsleitung an den Fermenter einer Biogasanlage angeschlossen ist, derart, dass Substrat aus dem Fermenter in den Großbehälter einleitbar ist. Arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, wherein the large container is connected by means of a connecting line to the fermenter of a biogas plant, such that substrate from the fermenter can be introduced into the large container.

Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Großbehälter mittels zweier Verbindungsleitungen an den Fermenter einer Biogasanlage angeschlossen ist, derart, dass der Großbehälter mit Substrat aus dem Fermenter im Nebenstrom durchströmbar ist. Arrangement according to claim 12, characterized in that the large container is connected by means of two connecting lines to the fermenter of a biogas plant, such that the large container with substrate from the fermenter can be flowed through in the secondary flow.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Großbehälter mit Halterungen für eine Mehrzahl von Kleinbehältern versehen ist, derart, dass die Kleinbehälter im Abstand voneinander im Großbehälter gehalten sind. Arrangement for carrying out the method according to one of Claims 1 to 11, wherein the large container is provided with holders for a plurality of small containers, such that the small containers are kept at a distance from each other in the bulk container.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Kleinbehälter eine Porengröße von 10 µm bis 90 µm aufweist. Arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, wherein the small container has a pore size of 10 .mu.m to 90 .mu.m.

Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleinbehälter eine Porengröße von im Wesentlichen 50 µm aufweist. Arrangement according to claim 15, characterized in that the small container has a pore size of substantially 50 microns.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Kleinbehälter aus einem textilen Material mit sich kreuzenden Fasern besteht und eine Maschenweite von 10 µm bis 90 µm aufweist. Arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, wherein the small container consists of a textile material with intersecting fibers and has a mesh size of 10 microns to 90 microns.