DE3018018A1

DE3018018A1 - Bioreaktor fuer anaerobe ausfaulung organischer stoffe zur methangaserzeugung mittels fermentierung durch enzyme

Info

Publication number: DE3018018A1
Application number: DE19803018018
Authority: DE
Inventors: Rolf W. 2863 Ritterhude Lindemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-10
Filing date: 1980-05-10
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE3018018C2

Description

Titel Bioreaktor für anaerober Ausfaulung organischer Stoffe zur Me-
thangaserzeugung mittels Fermentierung.
Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Biogasreaktor und anaerobes System zur Erzeugung Methangas aus organischen Müll, Klärschlamm, Gülle und organische Abfälle aller Art der Landwirtschaft, Industrie, Kommunaler Einrichtungen und andere, sowie in Energie Farmen angebaute organische Pflanzen auf dem Festland und im Festlandsokkel der Meere. Bei derartigen Bioreaktoren können Erfindungsgemäß die Leistungen der Gaserzeugung erheblich gesteigert und die Faulzeiten erheblich reduziert werden.
Stand der Technik Der Stand der Technik ist insbesondere auf dem internationalen Bremer Biogas Workshop vom Mai 1979 im Auftrage des Senators für Wirtschaft und Außenhandel der Freien Hansestadt Bremen und der Deutschen Gesellschaft für technische Zusammenarbeit (GTZ) Eschborn in einem Handbuch (Bremer Overseas Research and Development Association) veröffentlicht.
Darüberhinaus ist A. das Klöckner MTS Verfahren und B. das Belimmer Heatamix-System Verfahren besonders bekannt geworden.
A. Klöckner MTS Verfahren vom April 1978 KL-M 999851 Teil 1 B. Bellmer Post Abwasserreinigung Mitteilung 2 Seite 10 Patent Nr. 1584907 1. Nach dem Stand der Technik, wird ausschließlich mit kontinuierlicher Beschickung der Faultürme gearbeitet, welche durch diese die Entwicklung der Altbakterien in ihrer Weiterentwicklung behindert.
2. werden die Neukulturen durch Altschlamm geimpft, was eine natürliche Degeneration der Methanbakterienstämme zur Folge haben 3. werden durch mechanische Umwälzung die Molekülgruppen an denen sich die Altbakterien gerade angereichert haben, zerschlagen und die Methanbakterien ebenfalls an ihrer Entwicklung gestört.
4. durch Heizgasumwälzung wird das Heatamix Verfahren ebenfalls ein Störfaktor, da in der Peripherie der Heizgasblasen zur Biomasse ein hohes Temperaturgefälle entsteht, was ebenfalls die Methanbakterienentwicklung behindert, da diese gegen Temperaturgefaile besonders empfindlich sind.
Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine ungestörte Entwicklung der Methanbakterien zu ermöglichen.
Lösung Diese Aufgabe wird Erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Biomasse a. Vorfermentiert wird zur Aufschließung der Kohlenwasserstoffringmoleküle in leicht aufschließbare kurze KettenmoleküIe, -durch Amylase, Lipase und die Proteasen sowie ähnliche.
b. getrennte ZUchtung der Methanbakterien in Nährlösungen zur Vermeidung der Denegeration, für die Impfung der neu eingebrachten Biomasse.
c. Bioreaktoren mit Doppelwandung und Wasserbad bei Aufheizung durch normale Warmwasserheizung und korrekte Temperaturregelung mittels Feinthermostat zur Erreichung der notwendigen konstanten Reaktor-Temperatur - 1 C.
d. getrennte Bioreaktor Kammern zur Ausfaulung der Biomasse vom Beginn bis zum Abschluß des Faulvorgang#es ohne Störung und ohne Nachfüllen, dadurch reduzierte Faulzeiten auf ca 6 Tage bei 80% der Gesamtgasausbeute.
e. Umwälzung der Biomasse durch entnommenes eigenes Biogas unter der eigenen 38 Betriebstemperatur, zur Umwälzung und Zerstörung der Schwimmschlammschicht.
f. Reduzierung der Co2 Anteile durch das Umwälzssystem, welches nacheinander durch eine ganze Kette von mindestens 12 Kammern geleitet wird und der Überdruck der Vorkammer- die jeweils nachfolgende Kammer umwälzt.
g. pH Wertansteigerung durch Kalk CaO auf 12 pH und nachfolgend in den einzelnen- Kammern Einstellung auf 7 pH, besonders notwendig durch Co2 Anreicherung siehe f.
Weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt in Container Bauweise mit 2,98 m breite und 3,98 m höhe, wahlweise 8, 10, 12 m länge. FUr den Straßentransport mit einsetzbaren Dom zur Gasentnahme der Umwälztechnik und Füllung.
Die erzielbaren Vorteile sind eine höhere Gasausbeute, gerinderer c"2 Gehalt und Verktirzurn der Faulzeit aut G Taue, bei 80% Gasausbeute.
Beschreibung der Bioreaktoren ist ein Reaktor mit abgeschlossenen Einzelkammern K 1-12 in denen die Biomasse ohne Störung durch kontinuierliche Beschickung von Anfang bis Ende ausgefüllt wird. Der Bioreaktor ist ca 3 m (2,98 #) als Faßbauweise ausgelegt und Straßentransportfähig.
Der Reaktor ist doppelwandig mit Wasserbad ans Heizungssystem angeschloßen und mittels Grob- und Feinthermostat reguliert, damit die Biomasse kein Themperaturaball erleidet.
Die Umwälzung und Zerstörung der Schwimmschlammschicht erfolgt über eigenes entnommenes Biogas unter Druck bei gleicher Gasthemperatur von 38#. Der Kammerdruck fUr die Umwälzung erzeugt nach einem Anlauf mit Stickstoff aus der Druckflasche in den nachfolgenden Tagen dadurch, daß die Kammern K 1-12 mit Tages-oder 2 Tagesständen gefüllt werden und dadurch die Gaserzeugung in der Kammer 1 durch spontan einsetzende Druckentwicklung die nachfolgenden Druck- und Gasentwicklungsgefälle jeweils nacheinander ebenfalls umwälzen.
Vor der Beschickung erfolgt eine Vorfermentierung mittels Enzyme - Amylase, Lipase und den Proteasen und andere erforderliche Enzyme.
Diese Vorfermentierung bricht die Kohlenwasserstoffringe in kurze leichte aufschließbare Kettenmoleküle auf, sadaß nach der anschließenden Hygenisierung, 70 + 30 Minuten, und pH Wertverschiebung auf 12 pH, mittels CaO, bei Entstehung exothermer Wärme und anschließender Einregulierung auf 7 pH, die FUllung der Bioreaktorkammern bei 38% die Gasentwicklung ohne weitere Vorbehandlung durch nachimpfen der Methanbakterien sofort einsetzen kann.
Die Methanbakterien der Gruppe 38% werden gesondert auf Nährleistung gezüchtet, um Degenerationsbedingungen durch Altschlamm zu vermeiden.

Claims

, atentansprüche: Bioreaktor für anaerobe Ausfauluny organischer Stoffe zur 113tentanspr-chel Bioreaktor fUr anaerobe Ausfaulung organischer Stoffe zur Methangaserzeugung miteis Fermentierung durch Enzyme.

Dadurch gekennzeichnet das: 1. Die Biomasse vor dem Einbringen in den Bioreaktor durch Enzyme, Amylase, Lipase und die Proteasen Trypsin, Chymotrysin, Elastase, Carboxypeptiase vorfermentiert werden zum erschlieBen der Kohlenwasserstoffringmolekule in kurze leicht aufschließbare Kettenmoleküle.
2. gesonderte ZUchtung von Methanbakterien der gewünschten mesophilen Typen Beispiel 38 auf Nährlösung in getrenntem Verfahren erfolgt zur Vermeidung von Degenerationserscheinungen durch Impfen des Frischschlammes mit Altschlamm.
3. Hygenisierung durch pH Wertverschiebung auf 12 pH durch CaO und exothermer Erhitzung auf 70° für die Dauer von 30 Minuten.
4. getrennter Ausfaulung Ober die gesamte Fauldauer der inzwischen eingebrachten Biomasse in den Einzelkammern K 1-12 um die Methanbakterienentwicklung nicht laufend durch kontinuierliche Beschickung zu behindern.
5. Umwälzung der Biomasse in den Faulkammern hintereinander geordnet, mittels entnommenes Biogas unter 38 Betiebstemperatur und zum Aufreißen der Schwimmschlammschicht im geschlossenem Rohrsystem hintereinander durch alle Faulkammern, und durch Druck-Gas Gefälle des sich entwickelnden Gasrohrvolumens infolge nacheinander, Füllung der Kammer in Tages- oder 2 Tagesabständen.
6. alle Faulkammern in Batterien hintereinander, geordnet im geschlossenem Rohrsystem aber jede einzelne Kammer durch Kalkmilchbeimischung auf 7 pH reguliert und automatisch eingestellt wird.
7. Bioreaktoren, unterteilt in Faulkammern - Container, Strassentransportfähig in Faßbauweise mit Domaufsatz und -Doppelmantel zum Aufheizen und zur Konstandhaltung der Biomassentemperatur während der-ganzen Verfahrensdauer durch Heizungssystem mittels automatischer Thermostatsteuerung.