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WO2019086649A1 - Pfropfenstrom-fermenter einer biogasanlage - Google Patents

Pfropfenstrom-fermenter einer biogasanlage Download PDF

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WO2019086649A1
WO2019086649A1 PCT/EP2018/080108 EP2018080108W WO2019086649A1 WO 2019086649 A1 WO2019086649 A1 WO 2019086649A1 EP 2018080108 W EP2018080108 W EP 2018080108W WO 2019086649 A1 WO2019086649 A1 WO 2019086649A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plug flow
reactor vessel
reactor
container
substrate
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/080108
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Niederbacher
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP18800068.1A priority Critical patent/EP3707232A1/de
Publication of WO2019086649A1 publication Critical patent/WO2019086649A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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    • C12M27/08—Stirrer or mobile mixing elements with different stirrer shapes in one shaft or axis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/42—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of agitation speed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10—Separation or concentration of fermentation products
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a plug flow fermenter of a biogas plant according to the preamble of claim 1, a biogas plant according to claim 33 and a method for producing biogas according to the preamble of claim 34.
  • wet fermentation there are two methods used in practice for biogas production, namely wet fermentation and dry fermentation.
  • the fundamental difference between wet fermentation and dry fermentation is that the dry matter content in the region of the fermenter inlet in wet fermentation is regularly between 9 to 14%, whereas that of dry fermentation is higher and generally> 25%.
  • the process temperatures for wet fermentation are usually around 37 ° C (mesophilic), whereas for dry fermentation they are usually around 55 ° C (thermophilic).
  • dry fermentation or dry fermentation is that in this comparatively dry, fibrous and contaminant-containing biomass, such as biowaste, organic fractions from residual waste, manure and green waste, which are problematic to process in wet fermenting biogas plants can be processed to biogas to create. Dry fermentation can thus use substrates that are not in competition with food production to produce biogas.
  • fibrous and contaminant-containing biomass such as biowaste, organic fractions from residual waste, manure and green waste
  • a fermentation tank a so-called garage fermenter
  • a mechanical, hydraulic or pneumatic mixing of the fermenter content is omitted here.
  • the temperature control and inoculation with methane bacteria takes place here via the recirculation of the percolate accumulating during the course of the process.
  • the substrate addition thus takes place only at the beginning of the fermentation process and the introduced material is then completely fermented.
  • Such biogas plants are regularly modular and have several fermenter tanks to achieve a more or less uniform gas production.
  • the continuous dry fermentation process similar to the wet fermentation, the substrate is introduced continuously or at intervals in the reactor or fermenter tank.
  • plug flow fermenters are used, in which the substrate, preferably in conjunction with the use of hydraulic piston pumps, is conveyed as a plug through the fermenter.
  • plug-flow fermenter is known from DE 44 16 521 A1.
  • the fermenter is here specifically designed as a horizontal cylindrical fermenter. In the two opposite end walls of the cylindrical reactor vessel, a rotational axis of a stirrer is mounted centrally. At this axis of rotation stirring arms are arranged at regular, axial intervals.
  • a plug flow fermenter of a biogas plant which has a reactor vessel, in the reactor interior a, preferably by dry fermentation, fermented substrate as a plug flow with biogas production is fermentable, wherein the reactor vessel a container inlet through which the substrate to be fermented in the interior of the reactor can be fed, and has a plug flow in the direction of flow from the container inlet spaced container outlet, through which the fermented substrate from the reactor interior is dischargeable.
  • the fermenter has a central storage space as a cavity which, viewed in the circumferential direction, is surrounded at least in regions by the annular or ring-shaped reactor vessel, so that the plug flow from the vessel inlet flows as a substantially annular flow in the direction of the vessel outlet.
  • the reactor vessel is formed like a ring or ring sections, it can be formed relatively bulky even in confined space, wherein the reactor container enclosed or surrounded central storage space can also be used for other tasks related to biogas production.
  • the reactor vessel in particular seen in plan view, has an outer annular wall and a radial outer annular wall
  • the inner annular wall also at least partially the central storage space limited on the circumference.
  • ring wall is to be understood here in a comprehensive sense and should include both annularly closed walls and only circular ring sections as walls.
  • the reactor vessel can be designed in the manner of a circular ring section which encloses the central storage space only in regions, so that the plug flow from the container inlet flows as an annular flow along the circular ring section in the direction of the container outlet.
  • a design of the reactor vessel as a circular ring section may be provided, for example, that the reactor vessel, for example, semi-circular or three-quarter circle-like design and thus does not form a closed loop.
  • Such a construction in which then preferably the container inlet and the container outlet are arranged on opposite end portions of the reactor vessel in the flow direction, can be provided, for example, if, for example, due to a specific terrain situation, not designed as a completely closed ring reactor vessel is feasible.
  • an embodiment in which the reactor is in the form of a tome or annulus as an annular container completely enclosing the central storage space and in which the container inlet region having the container inlet and the container outlet region having the container outlet in an abutment region, is substantially particularly preferred , adjoin one another.
  • a separator on the reactor side especially in the interior of the reactor, is to be provided, which separates the container inlet region and the container outlet region in the adjoining region from one another, in particular fluidically, so that the plug stream flows from the container inlet as ring stream in the direction of the separator and thus container outlet.
  • a desired ridge-in-first-out plug flow is thus ensured, also in connection with the preferred embodiment of a ring container in which the entire available ring volume is utilized as the fermentation volume and thus as the gas generation volume , which is characterized by a minimum residence time of the substrate in the reactor vessel and possibly also allows a sanitation of the substrate in the reactor vessel.
  • the separating device can basically be designed in different ways, for example by means of an air gap between the container inlet region and the container outlet region. However, an embodiment in which the separating device is formed by at least one, at least partially, preferably completely, over the interior cross-section extending partition wall is particularly preferred.
  • This at least one partition wall preferably extends at least partially, preferably completely, between the outer and the inner annular wall, with reference to the interior cross-section.
  • the term "dividing wall" is also to be understood here in a comprehensive sense and may be formed, for example, by at least one locally fixed, rigid wall, for example by a concrete wall in conjunction with a concrete container formed from concrete be formed in other ways, for example by a displaceable slide or the like, the desired separation between the container inlet area and the Be perspectiveserauslass Jardin Jardin can accomplish, just to name another example.
  • the separating device in particular a partition wall as a separating device, as from the reactor vessel at least partially, preferably completely, removable or withdrawable (for example slide as withdrawable solution) separation device is formed.
  • the separating device in particular a partition wall as a separating device, can be completely taken out or pulled out of the reactor vessel or the reactor interior, so that the reactor vessel can then also be used, for example, as a wet fermentation fermenter vessel. This significantly increases the flexibility and allows easy conversion or retrofitting of the system.
  • the radius of the inner ring wall for example, at least 5m and / or the radius of the outer ring wall is at least 10m. It is understood that the radius of the outer ring wall is always greater than that of the inner ring wall.
  • the plug-flow fermenter according to the invention is particularly suitable for large-volume fermentor structures in which the outer ring wall, for example in conjunction with a completely closed ring container, has a diameter of 40m, while the inner ring wall then, for example, a diameter of about 30m may be such that it is to ensure that sets a desired plug flow in the reactor interior.
  • the plug flow fermenter according to the invention it can be provided according to a particularly preferred embodiment of the plug flow fermenter according to the invention that in the reactor interior a plurality of arranged in plug flow flow direction spaced stirring means is arranged, which will be explained in more detail below.
  • the substrate can be locally circulated by means of these stirring means, for example, to dissolve gas bubbles from the substrate or to mix sinking heavy substances.
  • these stirring means Alternatively or additionally be promoted by the stirring means the substrate in plug flow flow direction.
  • the latter is in connection with very large-sized, large-volume reactor vessels an advantage to accomplish a functionally reliable delivery of the substrate in plug flow direction.
  • several stirring devices can also be arranged transversely side by side, that is to say in the radial direction, which is predetermined, for example, as a function of the radial distance between the inner and outer annular wall.
  • the stirring means may be formed according to a preferred embodiment, at least in part substantially the same and thus form identical parts, which is particularly advantageous in terms of maintenance and installation.
  • the stirring devices can in principle have a different distance from each other in the plug flow direction.
  • particularly preferred is an embodiment in which the stirring means are evenly spaced from each other. By such a uniform spacing can be a particularly uniform and over the Pfropfenstrom- flow direction seen controllable Substartschreib achieve.
  • the stirring means based on the lying in a horizontal plane reactor vessel, aligned approximately vertically, although of course inclined to the vertical, ie an obliquely inclined or angled, arrangement thereof is basically possible.
  • the approximately vertical orientation of the stirring devices, based on the reactor vessel lying in the horizontal plane enables a particularly simple assembly and arrangement of the stirring devices, in particular with a further particularly preferred embodiment, according to which the reactor vessel has an upper ceiling wall, seen in the vertical axis direction, which is preferably walkable and / or preferably formed at least partially planar.
  • the stirring means can be guided from outside the reactor vessel through the top wall agitator shaft with at least one Have stirring blades, wherein the stirring shaft of a arranged outside of the reactor vessel, preferably supported on the ceiling wall and / or gehalterten, actuator is driven.
  • the reactor vessel thus preferably has an easily producible, upper ceiling wall, which is preferably walkable and / or preferably at least partially planar, because here then a ceiling wall is created, which has an advantageous multiple function, in particular in connection with the assembly and maintenance of equipment components, such as the stirring devices or even of recorded or formed in the central storage space functional units, as will be discussed in more detail below.
  • the stirring shaft preferably passes through the cover gas-tight.
  • the opening may also be dimensioned so that the stirring shaft can be introduced and expelled through the latter, preferably together with the at least one stirring blade arranged on the stirring shaft, into the interior of the reactor. The opening thus serves as a service opening, through which the stirring shaft together with the stirring blades arranged there can be easily and reliably inserted from the ceiling wall into the reactor interior and also discharged therefrom.
  • the opening is annularly surrounding and immersed in the sealing position in the substrate apron.
  • This apron ensures that the stirrer shaft is arranged together with it Stirring wings gas-tight from the reactor interior and can be applied.
  • the opening is slit-like, which is advantageous, for example, in connection with stirring blades extending away from the agitator shaft on opposite sides, because here then, simply without folding on or off the agitator blades, a simple engagement. and spreading the stirring shaft together with stirring blades is possible.
  • the opening in particular a slot-like opening, as just described, extends from radially outside to radially inside (or vice versa from radially inside to radially outside).
  • At least a part of the stirring means is assigned a bottom-side gutter, in particular a sand gutter.
  • the term "assigned” here is to be interpreted in a broad sense and means that such a gutter can basically be located substantially at the bottom below the respective agitator or agitator shaft It is essential in connection with the bottom collecting gutters that, especially when an "associated" stirring device is actuated, material to be withdrawn from the interior of the reactor, in particular a material, be withdrawn therefrom Substrate-sand mixture as deducted material, accumulates.
  • gutter is also to be understood expressly in a broad sense and should also include large-scale extraction devices, such as a discharge shaft as a gutter.
  • a take-off device is provided, by means of which the accumulating in the gutter material from the at least one gutter is removable.
  • a separator may be provided, to which the material withdrawn by means of the withdrawal device is supplied and in which the withdrawn material, preferably the already mentioned substrate-sand mixture, can be separated into a substrate phase and into a waste phase, in particular a sand phase.
  • a recycling device is further provided, by means of which the substrate phase separated in the separator can be fed to the interior of the reactor as percolate, preferably seen in the vertical axis direction can be fed to the substrate from above as percolate.
  • a return device is expressly provided only as an option, that is, in principle, only one separator may be provided, so that the percolate is then supplied to the substrate in the interior of the reactor in another way, for example to achieve inoculation of the substrate.
  • separator is here to be interpreted explicitly and expressly also includes embodiments such as a settling tank.
  • the draw-off device preferably has a discharge line guided to each collecting trough, wherein the withdrawal lines open into a collecting line, preferably designed as a ring line, which is led to the separator.
  • a collecting line preferably designed as a ring line
  • the extraction device is further at least one conveying device, for example a withdrawal pump, by means of which the material to be separated can be withdrawn from the collecting channels and conveyed into the separator.
  • blocking elements for example valves
  • the return device can be designed with a return line, at least one delivery device, such as a pump, and a blocking element, such as a valve, in order to reliably control the return at specific times.
  • a plurality of, preferably in the circumferential direction, spaced-out discharge lines is provided around the reactor container, which form a take-off device and which, preferably through a lateral or outer annular wall of the reactor vessel, are guided into the bottom-side, lower region of the reactor interior and / or into the bottom-side, lower region of the central storage space, so that they are to be pulled off Material, in particular a substrate-sand mixture, from the reactor vessel or from the central storage space (if it acts, for example, as a wet fermentation fermentation tank) is removable.
  • the discharge lines lead into a collecting line, for example a ring line.
  • a collecting line for example a ring line.
  • the withdrawn material can then analogously to the previously described in connection with the gutters or the collecting ducts solution either directly from the individual exhaust ducts or indirectly via a connecting lines connecting the manifold, eg a loop, a separator or settling tank are supplied in in which the withdrawn material, preferably the previously mentioned substrate-sand mixture, is separable into a substrate phase and into a waste phase, in particular a sand phase.
  • the reactor vessel can basically have any desired cross-sectional shape. Particularly preferred, however, is an embodiment in which the walls of the reactor vessel, seen in cross-section through the reactor vessel, form a frame surrounding the interior of the reactor, preferably rectangular. Such a reactor vessel is easy to produce, for example made of concrete.
  • the plug-flow fermenter according to the invention furthermore preferably has at least one gas removal device, by means of which the biogas formed in the interior of the reactor can be withdrawn from the reactor vessel.
  • at least one gas discharge line of the gas extraction device is guided in the region of the container outlet in the reactor interior.
  • a feed device for example a feed screw, is preferably provided by means of which the substrate to be fermented can be reliably fed to the interior of the reactor via the at least one container inlet.
  • the plug-flow fermenter according to the invention can have a discharge device for a functionally reliable discharge of the fermented substrate from the reactor interior, by means of which the fermented substrate can be discharged via the container outlet.
  • a discharge device may be formed by a discharge pump as a conveyor.
  • the plug flow fermenter has a control device, by means of which the supply into and the discharge from the reactor vessel and thus the residence time of the substrate in the reactor vessel can be controlled or regulated.
  • the control or regulation is preferably carried out so that the residence time in the reactor vessel is between 25 to 50 days.
  • Such a residence time has proved to be particularly advantageous in order to achieve effective biogas production with a high biogas yield in conjunction with a plug-flow fermenter according to the invention.
  • the substrate to be fermented, preferably by dry fermentation, in the reactor vessel has a dry matter content of 12 to 40% DM, preferably 19 to 30% DM.
  • the central storage space can be supplied to an advantageous further use, for example to form a storage container.
  • This storage container can basically be formed in a single chamber with a single chamber to there, for example, a to record certain good or medium.
  • the storage container can also be of multi-chamber design in order to receive and store different substances or media etc. in the several chambers or to provide different functional units there.
  • the storage container is very generally speaking more preferably designed as open or closed by a cover storage container and / or are in the storage tank in a biogas plant processable substances and / or media and / or produced in a biogas plant as an intermediate and / or final product substances and / or media storable.
  • the storage container can form a pre-pit, preferably closed by a cover, for temporary storage of the substrate which can be fed into the reactor container, wherein a removal and supply device is provided, by means of which the substrate can be removed from the pre-pit and the reactor container via the container inlet can be fed.
  • a removal and supply device is provided, by means of which the substrate can be removed from the pre-pit and the reactor container via the container inlet can be fed.
  • the storage container can form a, preferably closed by a cover, process water storage for the reactor vessel, in which the metered into the reactor vessel process water is cached, wherein a removal and supply device is provided by means the process water from the process water storage tank can be removed and fed to the reactor vessel via the container inlet.
  • the removal and delivery device may in turn have corresponding lines, control valves and conveyors.
  • the storage container thus forms a receiving space for such substances or substances which are supplied to the reactor vessel during the fermentation process Need to become.
  • a compact design is provided, in which the arranged without the components to be provided in a confined space, which in turn brings with it the advantage of short distances, especially in connection with a cable routing etc ..
  • the storage container forms a closed by a cover gas storage for the biogas produced in the reactor vessel, wherein a gas extraction device is provided by means of which the biogas formed in the reactor interior can be withdrawn from the reactor vessel and introduced into the gas reservoir.
  • a gas extraction device has corresponding lines, control valves and conveyors.
  • the storage container is formed by a closed by a cover Notwithstandingvergärungs fermenter container in which a to be fermented by wet fermentation substrate is added.
  • a particularly advantageous combination of a dry fermentation and a wet fermentation results in the narrowest space in a compactly constructed fermenter. This significantly increases the flexibility in connection with the use of substrates and thus the production of biogas with maximum biogas yield.
  • the cover of the wet fermentation fermentor tank can be formed by any top wall, for example a concrete ceiling.
  • the cover is particularly preferably formed by a film roof, which also acts as a gas storage.
  • This wet fermentation fermenter tank preferably has at least one service device with a gas-tight closure by means of a cover, cover-side service opening, through which a at one Guide mast height adjustable guided diving equipment, especially a Tauchrhak réelle or a submersible pump, for maintenance and service work substantially gas-tight out of the fermenter fermenter tank and back into the fermenter fermentation tank into it is movable.
  • This service opening is preferably part of a cover side arranged, preferably walk-on, pedestal plate, which adjoins a container side wall of the fermentation fermenter tank, preferably in such a way that the pedestal is accessible from a seen in Hochachsencardi upper, vorzuweise flat, top wall of the reactor vessel.
  • this cover plate is then followed by the cover, in particular a foil roof as cover.
  • the container side wall of the fermentation fermenter tank can project beyond the ceiling wall in the direction of the vertical axis with a wall overhang to which the platform plate adjoins.
  • a particularly good, visible from the outside, spatial separation of the dry fermenter and wet fermenter can be achieved, at the same time this wall supernatant is outstandingly suitable to connect a film roof gas-tight in a functionally reliable manner.
  • the platform plate can also be easily reached via the top wall of the reactor vessel, for example by a staircase.
  • the pedestal plate may also preferably be supported from below by means of a support device arranged and fixed to a fermenter container interior wall region, for example a support frame.
  • the service opening gas-tight closing cover device is also preferably formed by at least one lid and / or by a service opening projecting away from the service opening (service shaft), the forms a receiving space for at least an upper portion of the guide mast.
  • a sealing element protruding into the fermenter container interior in the sealing position can be arranged around the service opening, which at least during maintenance and service work dips into the liquid substrate accommodated in the fermenter container and below the gas phase region annularly enclosed by the sealing element the openable service opening and above the substrate gas-tight from the remaining gas phase region of the fermenter container interior separates.
  • the sealing element is formed by a rigid, non-displaceable and inflexible as well as permanently protruding from the service opening in the direction of fermenter tank interior apron in the form of a pipe socket-like collar.
  • an embodiment in which the discharge device of the reactor vessel can be discharged from the reactor vessel via the substrate is also particularly preferred. It is also part of a metering device of the wet fermentation fermenter vessel, so that the substrate discharged from the reactor vessel at least partially reaches the wet fermentation vessel can be fed.
  • a particularly advantageous cycle or a particularly advantageous combination of the dry fermentation with the wet fermentation is created because the discharged from the reactor vessel substrate here serves in a dual function at the same time as a feedstock for wet fermentation in the fermenter tank fermentation.
  • a gas extraction device of the reactor vessel has at least one gas line, by means of which the biogas produced in the reactor vessel can be fed to the wet fermentation tank, in particular on the roof side.
  • the wet fermentation fermenter tank thus serves in an advantageous dual function at the same time as a gas storage for the biogas produced in the reactor vessel of the plug flow fermenter.
  • the wet fermentation fermentor tank may also have at least one discharge chute or at least one discharge chute, as has already been described above in connection with the reactor vessel. That is, in the wet fermentation fermenter tank, for example associated with the at least one submersible mixer, a bottom-side collecting channel, in particular a sand collecting channel, is provided.
  • the term "assigned" is also to be interpreted here in a broad sense.Almost essential in connection with the at least one bottom collecting gutter is that it collects material to be withdrawn from the reactor interior, in particular a substrate / sand mixture as the material to be withdrawn.
  • the term discharge chute is again to be understood explicitly in a broad sense and should also include large-scale discharge devices, for example a discharge chute as a chute
  • a trigger device is also provided in connection with this embodiment, by means of which the accumulating in the gutter material With such an embodiment, it is ensured that the material to be withdrawn from settling in the post-fermenting fermenter container is defined and accumulates in the collecting channels, from where it can be reliably removed.
  • FIG. 1 schematically shows a perspective top view of an exemplary one
  • FIG. 2 is a schematic, exploded perspective view of the essential details of FIG. 1
  • FIG. 3 schematically shows a plan view of the fermenter according to FIG. 1 with the ceiling wall partly omitted
  • FIG. 4 shows schematically a side view of the exemplary invention
  • FIG. 5 schematically shows a schematic diagram of an alternative embodiment, in which the reactor vessel is designed in the manner of a circular ring section which surrounds or encloses a central storage space or storage tank only in regions on a peripheral side.
  • Fig. 1 is a perspective top view of an exemplary embodiment of a plug-flow fermenter 1 of a biogas plant not shown here is shown schematically. 2, which shows a schematic exploded view of the essential components of the plug-flow fermenter 1 of FIG. 1, and can be seen from FIG. 3, the plug-flow fermenter 1 has a reactor vessel 2 which is here is formed in the manner of a Toms or circular ring as a ring container which completely encloses a central storage space 5.
  • This reactor vessel 2 has an outer annular wall 3 and a radially to the outer annular wall 3 spaced, concentric with the outer annular wall 3 arranged, inner annular wall 4, wherein the inner annular wall 4 also limits the central storage space 5 circumferentially.
  • the outer annular wall 3 and the inner annular wall 4 are here arranged on a bottom wall 6, which forms both the bottom wall region of the reactor vessel 2 and the bottom wall region of the central storage space 5.
  • the reactor vessel 2 further has a top wall 7, preferably in the vertical direction z, which is preferably accessible and flat, so that the walls 3, 4, 6 and 7 of the reactor vessel 2 , in cross-section through the reactor vessel 2 seen, one, a reactor interior 9 form here by way of example rectangular frame surrounding.
  • the inner annular wall 4 projects beyond the ceiling wall 7 in the vertical axis direction z with a wall overhang 8.
  • the reactor vessel 2 here has a container inlet 10 in the region of the outer annular wall 3, via which a substrate to be fermented can be supplied continuously or at intervals at intervals by means of a feed device designed here as a feed screw 11. By pressing in the substrate, a feed force for the plug flow in its flow direction 18 (see FIG. 3) is preferably generated at the same time.
  • a container outlet 12 is provided on the outer annular wall 3 of the reactor vessel 2, via which the fermented substrate can be discharged from the reactor interior 9 by means of a discharge device designed, for example, as a discharge pump 13. As can also be seen from FIGS.
  • this reactor vessel 2 designed as an annular container, the container inlet region 14 having the container inlet 10 and the container outlet region 15 adjoining the container outlet 12 adjoin one another in an adjoining region 16, a partition wall being provided in the reactor interior 9 17 is provided, which fluidly separates the container inlet region 14 and the container outlet region 15 in the adjoining region 16, so that the substrate to be fermented flows starting from the container inlet 10 as ring and plug flow 18 in the direction of the partition wall 17 and thus in the direction of the container outlet 12. If necessary, this partition wall 17 can be made removable so that the reactor vessel 2 can also be converted into a wet fermenter tank.
  • the partition wall 17 extends in this case between the outer ring wall 3 and the inner ring wall 4 completely over the interior cross-section.
  • a plurality of stirrer devices 19 spaced apart in the plug flow direction 18 are further arranged, by means of which the substrate to be fermented is locally circulatable and / or by means of which the substrate can be conveyed in the plug flow direction 18.
  • the agitators 19 are preferably formed substantially the same and also preferably have a uniform distance from each other.
  • the agitators 19 are further vertically oriented with respect to the reactor vessel 2 lying in a horizontal plane, and here by way of example each have a stirring shaft 20 guided from outside the reactor vessel 2 through the top wall 7 with a plurality of agitator blades 21 spaced apart from one another in the direction of agitation wavelength, which is particularly apparent from US Pat Figure 4 can be seen.
  • the agitators 19 also each have an actuating device, for example a drive motor 22, which is arranged outside of the reactor vessel 2 and supported and supported on the top wall 7. By means of the drive motor 22, the stirring shaft 20 can be rotated.
  • actuating device for example a drive motor 22, which is arranged outside of the reactor vessel 2 and supported and supported on the top wall 7.
  • the top wall 7 in the field of Rhakwellen press is on by means of a cover 23 gas-tight sealable opening 24, wherein the agitator shaft 20, the cover 23 engages each gas-tight.
  • the openings 24 are also dimensioned so that the agitator shaft 20 through this together with the stirring blades 21 both in the reactor interior 9 can be introduced and be brought out. For this reason, the openings 24 extend here as an example slit-like over the entire width of the top wall 7, starting from the inner ring wall 4 to the outer ring wall 3rd
  • the agitators 19 is assigned a bottom collecting gutter 26, in which, in particular during actuation of the agitators 19, material to be withdrawn from the reactor interior 9, in particular a substrate-sand mixture, accumulates.
  • the collecting channels 26 are arranged here in each case at a distance between two stirring devices 19, the collecting channels 26 further extending here by way of example in the radial direction between the outer annular wall 3 and the inner annular wall 4.
  • the collecting channels 26 may be formed, for example, as trough-shaped depressions, into which a discharge line 27 opens, which in turn is part of a discharge device, by means of which the accumulating in the respective gutter 26 material from the gutter 26 can be deducted.
  • the discharge lines 27 open here by way of example in a ring line 28 as a manifold, through which the withdrawn material is fed to a separator 29 of the discharge device, in which the withdrawn material, preferably a substrate-sand mixture, in a substrate phase and in a waste phase, preferably a Sandphase, is separated.
  • discharge lines 27 then form a discharge device and are here exemplified by the outer ring wall 3 of the reactor vessel 2 through, in the bottom, lower portion of the reactor interior 9 and / or led to the bottom, lower portion of the central storage space 5, so in that a material to be withdrawn therefrom, in particular a substrate / sand mixture, can be withdrawn from the reactor vessel 2 or from the central storage space 5 and fed to the manifold 28.
  • the withdrawn material is analogously to the previously supplied to the separator 29, in which the withdrawn material, preferably a substrate-sand mixture, in a substrate phase and in a waste phase, preferably a sand phase, is separated. Possibly.
  • Manifold 28 may be provided for all exhaust ducts 27 or two manifolds 28 may be provided, ie in each case a manifold 28 for each of the different types of exhaust ducts 27th
  • the metered addition of the biomass, the discharge of the biomass, the actuation of the stirring devices, the removal of the material from the collecting channels and the recycling of the substrate into the reactor vessel 2 are in each case controlled by means of a control device, not shown.
  • a control device By means of this control device, in particular the supply into and out of the reactor vessel 2 and thus the residence time of the substrate in the reactor vessel 2 is controlled and regulated.
  • the control or regulation is carried out so that the residence time in the reactor vessel 2 is between 25 to 50 days and / or that the substrate in the reactor vessel 2 has a dry matter content of 12 to 40% TS, preferably 19 to 30% TS.
  • a gas extraction device 31 is provided, by means of which the generated biogas (methane gas) can be withdrawn from the reactor vessel 2.
  • the central storage space 5 here exemplarily forms a storage container of a wet fermenter tank 32, in which a substrate to be fermented by means of wet fermentation is received.
  • the storage container is formed here by the inner ring wall 4 together with a dome-like foil roof 33 as a cover, wherein the foil roof 33 is fixed at least partially on the edge of the wall overhang 8.
  • the wet fermentation fermentation vessel 32 here has, by way of example, two service devices 34 arranged on opposite sides of the container.
  • Each of these service facilities 34 has a walkable platform plate 36 arranged at the edge in the area of the wall overhang 8, which has a service opening which can be closed gas-tight by means of a service shaft 35, through which a submersible mixer 38 guided vertically adjustable on a guide mast 37 substantially gas-tight during maintenance and service work out of the wet fermentation harvesting tank 32 and back into the fermentation tank fermenter 32 is movable into it.
  • the pedestal plate 36 is supported here in each case by means of a support frame, not shown, on the inner annular wall 4.
  • the foil roof 33 is connected to the pedestal plate 36 in a gastight manner.
  • a gas line 39 of the gas discharge device 31 of the reactor vessel 2 can be guided into the wet fermenter tank 32 so that the biogas produced in the reactor vessel 2 is temporarily stored in the film roof 33 serving as a gas reservoir becomes.
  • a discharge device of the reactor vessel 2 having the discharge pump 13 can also simultaneously be part of a metering device of the wet fermentation tank 32, so that the substrate discharged from the reactor vessel can be used in defined amounts and at specific times a metering line 40 are fed to the fermentation fermenter tank 32.
  • FIG. 5 shows only schematically and by way of example that the reactor vessel 2 can also be designed in the manner of a circular ring section which surrounds the central storage chamber 5 only in regions, so that the plug flow from the vessel inlet 10 starts out as an annular flow 18 along the circular ring section 42 flows in the direction of the container outlet 12. It can also be seen from FIG. 5 that the container inlet 10 and the container outlet 12 are here arranged on end regions of the reactor container 2 which are opposite to one another in the direction of flow 18.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pfropfenstrom-Fermenter (1) einer Biogasanlage, mit einem Reaktorbehälter (2), in dessen Reaktor-Innenraum (9) ein, vorzugsweise durch Trockenfermentation, zu vergärendes Substrat als Pfropfenstrom unter Biogaserzeugung vergärbar ist, wobei der Reaktorbehälter (2) einen Behältereinlass (10), über den das zu vergärende Substrat dem Reaktor-Innenraum (9) zuführbar ist, und einen in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung (18) vom Behältereinlass (10) beabstandeten Behälterauslass (12) aufweist, über den das vergorene Substrat aus dem Reaktor-Innenraum (9) austragbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Fermenter (1) einen zentralen Speicherraum (5) als Hohlraum aufweist, der in Umfangsrichtung gesehen wenigstens bereichsweise von dem ringartig oder ringabschnittsartig ausgebildeten Reaktorbehälter (2) umgeben ist, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass (10) ausgehend als ringförmige Strömung in Richtung Behälterauslass (12) strömt.

Description

Beschreibung Pfropfenstrom-Fermenter einer Biogasanlage
Die Erfindung betrifft einen Pfropfenstrom-Fermenter einer Biogasanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Biogasanlage nach Anspruch 33 sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 34.
Grundsätzlich gibt es zwei in der Praxis verwendete Verfahren zur Biogaserzeugung, nämlich die Nassfermentation und die Trockenfermentation. Der grundsätzliche Unterschied zwischen der Nassfermentation und der Trockenfermentation besteht darin, dass der Trockensubstanzgehalt im Bereich des Fermentereinlasses bei der Nassfermentation regelmäßig zwischen 9 bis 14% liegt, während derjenige der Trockenfermentation demgegenüber höher ist und in der Regel bei > 25% liegt. Die Prozesstemperaturen liegen bei der Nassfermentation meist um die 37° C (mesophil), während sie bei der Trockenfermentation meist bei ca. 55° C (thermophil) liegen.
Der Vorteil der Trockenvergärung bzw. Trockenfermentation liegt darin, dass bei dieser vergleichsweise trockene, faserige und störstoffhaltige Biomasse, wie zum Beispiel Bioabfall, organische Fraktionen aus Restmüll, Mist und Grünschnitt, die in nassvergärenden Biogasanlagen problematisch zu verarbeiten sind, verarbeitet werden können, um Biogas zu erzeugen. Bei der Trockenfermentation können somit Substrate eingesetzt werden, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen, um Biogas zu erzeugen.
Bei der Trockenfermentation gibt es verschiedene Verfahrensvarianten, wobei grundsätzlich zwischen den diskontinuierlichen bzw. batchweisen Verfahren und den kontinuierlichen Verfahren unterschieden wird. Bei dem diskontinuierlichen Verfahren wird ein Fermentationsbehälter (ein sogenannter Garagenfermenter) mit dem zu vergärenden Substrat befüllt, welches dann bis zum Ende der vorher festgelegten Verweilzeit vergoren wird. Ein mechanisches, hydraulisches oder pneumatisches Vermischen des Fermenterinhalts entfällt hierbei. Die Temperierung und Beimpfung mit Methanbakterien erfolgt hier über die Rezirkulation des im Verlauf des Prozesses anfallenden Perkolats. Sobald der Trockenfermentationsprozess abgeschlossen ist, werden die Fermenterbehälter belüftet, wobei das entstehende Luft-Methan-Gemisch über einen Biofilter abgezogen und gereinigt wird. Bei einem derartigen diskontinuierlichen Trockenfermentationsverfahren findet die Substratzugabe somit nur zu Beginn des Fermentationsprozesses statt und wird das eingebrachte Material dann komplett vergoren. Derartige Biogasanlagen sind regelmäßig modular aufgebaut und weisen mehrere Fermenterbehälter auf, um eine mehr oder weniger gleichmäßige Gasproduktion zu erreichen. Im Gegensatz zu den diskontinuierlichen Verfahren wird bei den kontinuierlichen Trockenfermentationsverfahren ähnlich wie bei der Nassvergärung das Substrat kontinuierlich bzw. in Intervallen in den Reaktor- bzw. Fermenterbehälter eingebracht. Für die kontinuierliche Verarbeitung von Substraten im Rahmen der Trockenfermentation werden sogenannte Pfropfenstrom-Fermenter verwendet, bei denen das Substrat, vorzugsweise in Verbindung mit dem Einsatz von hydraulischen Kolbenpumpen, als Pfropfen durch den Fermenter gefördert wird. Ein derartiger Pfropfenstrom-Fermenter ist aus der DE 44 16 521 A1 bekannt. Der Fermenter ist hier konkret als liegender zylindrischer Fermenter ausgebildet. In den beiden gegenüberliegenden Stirnwänden des zylindrischen Reaktorbehälters ist mittig eine Drehachse eines Rührwerks gelagert. An dieser Drehachse sind in regelmäßigen, axialen Abständen Rührarme angeordnet.
Bei diesen bekannten Trockenfermentern und Trockenfermentationsverfahren besteht der Nachteil, dass mittels diesen lediglich eine begrenzte Biogasausbeute möglich ist, wobei insbesondere für eine kontinuierliche Gasproduktion mehrere phasenversetzt arbeitende Fermenter gleichzeitig eingesetzt werden müssen. Für einen hohen Biogasertrag bzw. für eine hohe Biogasausbeute sind somit relativ großbauende und platzeinnehmende Anlagen erforderlich. Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Pfropfenstrom- Fermenter einer Biogasanlage zur Verfügung zu stellen, mittels dem die Biogasproduktion mit einer hohen Biogasausbeute auf einfache und kompakte Weise durchgeführt werden kann, insbesondere auch im Hinblick auf die Verarbeitung von Bioabfällen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Biogasanlage mit einem derartigen Pfropfenstrom-Fermenter zur Verfügung zu stellen. Und schließlich ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas mit einem derartigen Pfropfenstrom-Fermenter zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche. Gemäß Anspruch 1 ist ein Pfropfenstrom-Fermenter einer Biogasanlage vorgesehen, der einen Reaktorbehälter aufweist, in dessen Reaktor-Innenraum ein, vorzugsweise durch Trockenfermentation, zu vergärendes Substrat als Pfropfenstrom unter Biogaserzeugung vergärbar ist, wobei der Reaktorbehälter einen Behältereinlass, über den das zu vergärende Substrat im Reaktor- Innenraum zuführbar ist, und einen in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung vom Behältereinlass beabstandeten Behälterauslass aufweist, über den das vergorene Substrat aus dem Reaktor-Innenraum austragbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Fermenter einen zentralen Speicherraum als Hohlraum aufweist, der in Umfangsrichtung gesehen wenigstens bereichsweise von dem ringartig oder ringabschnittsartig ausgebildeten Reaktorbehälter umgeben ist, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass ausgehend als im Wesentlichen ringförmige Strömung in Richtung Behälterauslass strömt.
Mit einer derartigen Bauweise wird ein besonders kompakter und platzsparender Aufbau für einen Pfropfenstrom-Fermenter einer Biogasanlage und damit für die Biogasanlage selbst erzielt. Dadurch, dass der Reaktorbehälter ringartig oder ringabschnittsartig ausgebildet ist, kann er auch auf beengtem Bauraum relativ großvolumig ausgebildet werden, wobei der vom Reaktorbehälter umschlossene bzw. umgebene zentrale Speicherraum zudem für andere Aufgaben in Verbindung mit der Biogaserzeugung genutzt werden kann.
Durch diese„Tank-in-Tank"-Lösung erhält man somit letztendliche eine besonders kompakte und funktionsintegrierte Bauweise eines Pfropfenstrom-Fermenters, der sich auch bei einer entsprechend größeren Auslegung für hohe Biogasausbeuten lediglich durch einen beschränkten Platz- und Bauraumbedarf auszeichnet. Insbesondere kann dabei eine Innenwand des Reaktorbehälters gleichzeitig und damit in einer Doppelfunktion auch wenigstens einen Teil der Außenwand des zentralen Speicherraums ausbilden. So ist gemäß einer besonders bevorzugten konkreten Ausgestaltung vorgesehen, dass der Reaktorbehälter, insbesondere in der Draufsicht gesehen, eine äußere Ringwand und eine radial zur äußeren Ringwand beabstandete, bevorzugt im Wesentlichen konzentrisch zur äußeren Ringwand angeordnete, innere Ringwand aufweist. Insbesondere in Verbindung mit einer derartigen bevorzugten Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn die innere Ringwand zudem den zentralen Speicherraum wenigstens bereichsweise umfangsseitig begrenzt. Es versteht sich, dass die Begrifflichkeit„Ringwand" hier in einem umfassenden Sinne zu verstehen ist und sowohl ringförmig geschlossene Wandungen umfassen soll als auch lediglich Kreisringabschnitte als Wandungen.
Grundsätzlich kann der Reaktorbehälter nämlich in der Art eines Kreisringabschnittes ausgebildet sein, der den zentralen Speicherraum lediglich bereichsweise umschließt, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass ausgehend als ringförmige Strömung entlang des Kreisringabschnittes in Richtung Behälterauslass strömt. In Verbindung mit einer derartigen Ausbildung des Reaktorbehälters als Kreisringabschnitt kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass der Reaktorbehälter zum Beispiel halbkreisartig oder dreiviertelkreisartig ausgebildet ist und somit keinen geschlossenen Kreis ausbildet. Eine derartige Bauweise, bei der dann bevorzugt der Behältereinlass und der Behälterauslass auf in Strömungsrichtung gegenüberliegenden Endbereichen des Reaktorbehälters angeordnet sind, kann zum Beispiel dann vorgesehen sein, wenn, zum Beispiel aufgrund einer bestimmten Geländesituation, kein als vollständig geschlossener Ring ausgebildeter Reaktorbehälter realisierbar ist. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der der Reaktor in der Art eines Toms oder Kreisrings als Ringbehälter ausgebildet ist, der den zentralen Speicherraum vollständig umschließt und bei dem der den Behältereinlass aufweisende Behältereinlassbereich und der den Behälterauslass aufweisende Behälterauslassbereich in einem Angrenzungsbereich, im Wesentlichen unmittelbar, aneinander angrenzen. In diesem Fall ist dann eine reaktorbehälterseitige, insbesondere im Reaktor-Innenraum angeordnete, Trenneinrichtung vorzusehen, die den Behältereinlassbereich und dem Behälterauslassbereich im Angrenzungsbereich voneinander, insbesondere strömungstechnisch, trennt, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass ausgehend als Ringstrom in Richtung Trenneinrichtung und damit Behälterauslass strömt. Mit einem derartigen Aufbau eines Ringbehälters als Reaktorbehälter wird somit, auch in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform eines Ringbehälters, bei der das gesamte zur Verfügung stehende Ringvolumen als Fermentationsvolumen und damit als Gaserzeugungsvolumen ausgenutzt wird, eine gewünschte First-in-First-out-Pfropfenströmung sichergestellt, die sich durch eine Mindestverweildauer des Substrats im Reaktorbehälter auszeichnet und ggf. auch eine Hygienisierung des Substrats im Reaktorbehälter ermöglicht. Die Trenneinrichtung kann grundsätzlich auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, so zum Beispiel durch einen Luftspalt zwischen dem Behältereinlassbereich und dem Behälterauslassbereich. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die Trenneinrichtung durch wenigstens eine, sich wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig, über den Innenraum- Querschnitt erstreckende Trennwand gebildet ist. Diese wenigstens eine Trennwand erstreckt sich bevorzugt wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zwischen der äußeren und der inneren Ringwand, und zwar bezogen auf den Innenraum-Querschnitt. Der Begriff „Trennwand" ist hier zudem in einem umfassenden Sinne zu verstehen und kann zum Beispiel durch wenigstens eine örtlich feste, starre Wand, zum Beispiel durch eine Betonwand in Verbindung mit einem aus Beton ausgebildeten Ringbehälter, ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Trennwand aber auch auf andere Art und Weise ausgebildet sein, zum Beispiel durch einen verlagerbaren Schieber oder dergleichen, der die gewünschte Trennung zwischen dem Behältereinlassbereich und dem Behälterauslassbereich bewerkstelligen kann, um nur ein weiteres Beispiel zu nennen. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Trenneinrichtung, insbesondere eine Trennwand als Trenneinrichtung, als aus dem Reaktorbehälter wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig, herausnehmbare oder herausziehbare (zum Beispiel Schieber als herausziehbare Lösung) Trenneinrichtung ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Trenneinrichtung, insbesondere eine Trennwand als Trenneinrichtung, vollständig aus dem Reaktorbehälter bzw. dem Reaktor- Innenraum herausgenommen oder herausgezogen werden, so dass der Reaktorbehälter dann zum Beispiel auch als Nassfermentations-Fermenterbehälter verwendet werden kann. Dies erhöht die Flexibilität wesentlich und erlaubt ein einfaches Umstellen bzw. Umrüsten der Anlage.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich in der Praxis besonders großbauende Pfropfenstrom-Fermenter realisieren, bei denen der Radius der inneren Ringwand zum Beispiel wenigstens 5m und/oder der Radius der äußeren Ringwand wenigstens 10m beträgt. Es versteht sich, dass der Radius der äußeren Ringwand stets größer ist als derjenige der inneren Ringwand.
Wie soeben ausgeführt, eignet sich der erfindungsgemäße Pfropfenstrom- Fermenter insbesondere für großvolumige Fermenterbauten, bei denen die äußere Ringwand, zum Beispiel in Verbindung mit einem vollständig geschlossenen Ringbehälter, einen Durchmesser von 40m aufweist, während die innere Ringwand dann beispielsweise einen Durchmesser von ca. 30m aufweisen kann, so dass sicherzustellen ist, dass sich im Reaktor-Innenraum ein gewünschter Pfropfenstrom einstellt. Unter anderem auch um Letzteres bewerkstelligen zu können, kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pfropfenstrom-Fermenters vorgesehen sein, dass im Reaktor- Innenraum eine Mehrzahl von in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung gesehen beabstandeten Rühreinrichtungen angeordnet ist, was nachstehend noch näher erläutert wird.
Besonders vorteilhaft kann mittels dieser Rühreinrichtungen das Substrat örtlich umgewälzt werden, um zum Beispiel Gasblasen aus dem Substrat zu lösen bzw. absinkende Schwerstoffe aufzumischen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann mittels der Rühreinrichtungen das Substrat in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung gefördert werden. Insbesondere Letzteres ist in Verbindung mit sehr großbauenden, großvolumigen Reaktorbehältern ein Vorteil, um eine funktionssichere Förderung des Substrates in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung zu bewerkstelligen. Grundsätzlich können dabei auch mehrere Rühreinrichtungen quer nebeneinander, das heißt in Radialrichtung gesehen voneinander beabstandet sein, was zum Beispiel in Abhängigkeit vom radialen Abstand zwischen der inneren und äußeren Ringwand vorgegeben wird. Die Rühreinrichtungen können gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wenigstens zum Teil im Wesentlichen gleich ausgebildet sein und damit Gleichteile ausbilden, was insbesondere auch im Hinblick auf Wartung und Montage von Vorteil ist. Weiter können die Rühreinrichtungen grundsätzlich einen unterschiedlichen Abstand voneinander in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung aufweisen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die Rühreinrichtungen gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Durch eine derartige gleichmäßige Beabstandung lässt sich ein besonders gleichmäßiger und über die Pfropfenstrom- Strömungsrichtung gesehen beherrschbarer Substartzustand erzielen.
Besonders bevorzugt sind die Rühreinrichtungen, bezogen auf den in einer Horizontalebene liegenden Reaktorbehälter, in etwa vertikal ausgerichtet, wenngleich selbstverständlich auch eine gegen die Vertikale geneigte, d.h. eine schräg geneigte oder winklige, Anordnung derselben grundsätzlich möglich ist. Die in etwa vertikale Ausrichtung der Rühreinrichtungen, bezogen auf den in der Horizontalebene liegenden Reaktorbehälter, ermöglicht jedoch eine besonders einfache Montage und Anordnung der Rühreinrichtungen, insbesondere mit einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung, gemäß dem der Reaktorbehälter eine, in Hochachsenrichtung gesehen, obere Deckenwand aufweist, die vorzugsweise begehbar und/oder vorzugsweise wenigstens bereichsweisen eben ausgebildet ist. Denn insbesondere in Verbindung mit einer derartigen oberen Deckenwand kann dann die Rühreinrichtung eine von außerhalb des Reaktorbehälters durch die Deckenwand geführte Rührwelle mit wenigstens einem Rührflügel aufweisen, wobei die Rührwelle von einer außerhalb des Reaktorbehälters angeordneten, vorzugsweise auf der Deckenwand abgestützten und/oder gehalterten, Betätigungseinrichtung antreibbar ist. Wie bereits ausgeführt, weist der Reaktorbehälter somit bevorzugt eine einfach herstellbare, obere Deckenwand auf, die vorzugsweise begehbar und/oder vorzugsweise wenigstens bereichsweise eben ausgebildet ist, weil hier dann eine Deckenwand geschaffen wird, die eine vorteilhafte Mehrfachfunktion aufweist, insbesondere in Verbindung mit der Montage und Wartung von Anlagenbauteilen, wie beispielsweise den Rühreinrichtungen oder aber auch von im zentralen Speicherraum aufgenommenen bzw. ausgebildeten Funktionseinheiten, wie dies nachfolgend noch näher erörtert werden wird.
Besonders bevorzugt ist insbesondere in Verbindung mit einer Deckenwand und einer deckenwandseitig angeordneten Betätigungseinrichtung sowie einer von außerhalb des Reaktorbehälters durch die Deckenwand geführten Rührwelle eine Ausführung, bei der die Deckenwand im Bereich der Rührwellendurchführung eine mittels einer ein- oder mehrteiligen Abdeckung gasdicht verschließbare Öffnung aufweist. In Verbindung mit einer derartigen Abdeckung durchgreift dann die Rührwelle bevorzugt die Abdeckung gasdicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Öffnung auch so dimensioniert sein, dass die Rührwelle durch diese hindurch, vorzugsweise mitsamt dem wenigstens einen an der Rührwelle angeordneten Rührflügel, in den Reaktorinnenraum einbringbar und ausbringbar ist. Die Öffnung dient somit als Serviceöffnung, durch die die Rührwelle mitsamt den dort angeordneten Rührflügeln einfach und funktionssicher von der Deckenwand aus in den Reaktor-Innenraum eingebracht und auch wieder von dort ausgebracht werden kann.
Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung, bei der auf der dem Reaktor-Innenraum zugewandten Seite der Öffnung eine von der Öffnung in Richtung Reaktor-Innenraum abragende, die Öffnung ringförmig umgebende und in der Dichtstellung in das Substrat eintauchende Schürze angeordnet ist. Diese Schürze stellt nämlich sicher, dass die Rührwelle mitsamt daran angeordneten Rührflügeln gasdicht aus dem Reaktor-Innenraum ein- bzw. ausgebracht werden kann.
Die Öffnung ist gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung schlitzartig ausgebildet, was zum Beispiel insbesondere in Verbindung mit sich auf gegenüberliegenden Seiten von der Rührwelle weg erstreckenden Rührflügeln von Vorteil ist, weil hier dann evtl. ohne An- bzw. Abklappen der Rührflügel ein einfaches Ein- und Ausbringen der Rührwelle mitsamt Rührflügeln möglich ist. Besonders bevorzugt ist des Weiteren eine Ausgestaltung, bei der sich die Öffnung, insbesondere eine schlitzartig ausgebildete Öffnung, wie eben beschrieben, von radial außen nach radial innen (bzw. umgekehrt von radial innen nach radial außen) erstreckt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist wenigstens einem Teil der Rühreinrichtungen eine bodenseitige Auffangrinne, insbesondere eine Sandauffangrinne, zugeordnet. Die Begrifflichkeit„zugeordnet" ist hierbei in einem weiten Sinne auszulegen und bedeutet, dass eine derartige Auffangrinne sich grundsätzlich im Wesentlichen bodenseitig unterhalb der jeweiligen Rühreinrichtung bzw. Rührwelle befinden kann. Genauso gut sollen von dieser Begrifflichkeit aber auch Ausgestaltungen umfasst sein, bei der die Auffangrinne, zum Beispiel mittig, zwischen zwei in Pfropfenstrom- Strömungsrichtung beabstandeten Rühreinrichtungen angeordnet ist. Wesentlich in Verbindung mit den bodenseitigen Auffangrinnen ist lediglich, dass sich darin, insbesondere bei einer Betätigung einer„zugeordneten" Rühreinrichtung, aus dem Reaktor-Innenraum abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand- Gemisch als abzuziehendes Material, ansammelt. Die Begrifflichkeit Abzugsrinne ist ebenfalls ausdrücklich in einem weiten Sinne zu verstehen und soll auch groß bauenden Abzugseinrichtungen umfassen, beispielsweise einen Abzugsschacht als Abzugsrinne. Weiter ist in Verbindung mit dieser Ausführungsform eine Abzugseinrichtung vorgesehen, mittels der das sich in der Auffangrinne ansammelnde Material aus der wenigstens einen Auffangrinne abziehbar ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist sichergestellt, dass sich das im Reaktor- Innenraum absetzende, abzuziehende Material definiert in den Auffangrinnen ansammelt, von wo es aus funktionssicher abgezogen werden kann. Des Weiteren kann ein Separator vorgesehen sein, dem das mittels der Abzugseinrichtung abgezogene Material zugeführt wird und in dem das abgezogene Material, vorzugsweise das bereits zuvor genannte Substrat-Sand- Gemisch, in eine Substratphase und in eine Abfallphase, insbesondere eine Sandphase, trennbar ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung, bei der weiter eine Rückführeinrichtung vorgesehen ist, mittels der die im Separator abgetrennte Substratphase dem Reaktor-Innenraum als Perkolat zuführbar ist, und zwar vorzugsweise in Hochachsenrichtung gesehen dem Substrat von oben her als Perkolat zuführbar ist. Eine derartige Rückführeinrichtung ist ausdrücklich lediglich optional vorgesehen, das heißt es kann grundsätzlich auch lediglich ein Separator vorgesehen sein, so dass dem Substrat im Reaktor-Innenraum dann das Perkolat auf andere Weise zuzuführen ist, um zum Beispiel eine Animpfung des Substrats zu erzielen. Die Begrifflichkeit Separator ist hier ausdrücklich weit auszulegen und soll ausdrücklich auch Ausgestaltungen wie zum Beispiel ein Absetzbecken umfassen.
Weiter weist die Abzugseinrichtung bevorzugt eine zu jeder Auffangrinne geführte Abzugsleitung auf, wobei die Abzugsleitungen in eine, vorzugsweise als Ringleitung ausgebildete, Sammelleitung münden, die zu dem Separator geführt ist. Bestandteil der Abzugseinrichtung ist ferner wenigstens eine Fördereinrichtung, zum Beispiel eine Abzugspumpe, mittels der das zu separierende Material aus den Auffangrinnen abgezogen und in den Separator gefördert werden kann. Zudem können Sperrelemente, zum Beispiel Ventile, vorgesehen sein, mittels denen der Abzug zu bestimmten Zeiten gesteuert wird. Analog hierzu kann die Rückführeinrichtung mit einer Rückführleitung, wenigstens einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise einer Pumpe, und einem Sperrelement, wie beispielsweise einem Ventil, ausgebildet sein, um die Rückführung zu bestimmten Zeiten funktionssicher zu steuern.
Insbesondere alternativ, ggf. aber auch zusätzlich zu einer Auffangrinnen- bzw. Auffangschacht-Lösung wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann auch vorgesehen sein, dass um den Reaktorbehälter herum eine Mehrzahl von, vorzugsweise in Umfangsrichtung, beabstandeten Abzugsleitungen vorgesehen ist, die eine Abzugseinrichtung ausbilden und die, vorzugsweise durch eine seitliche oder äußere Ringwand des Reaktorbehälters hindurch, in den bodenseitigen, unteren Bereich des Reaktor-Innenraums und/oder bis in den bodenseitigen, unteren Bereich des zentralen Speicherraums geführt sind, so dass über diese ein abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand-Gemisch, aus dem Reaktorbehälter bzw. aus dem zentralen Speicherraum (falls dieser zum Beispiel als Nassvergärungs-Fermentationsbehälter fungiert) abziehbar ist. Auch hier kann dann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Abzugsleitungen in eine Sammelleitung, zum Beispiel eine Ringleitung, münden. Eine derartige Anordnung hilft ggf. Abzugsrinnen und Abzugsschächte zu vermeiden. Auch hier kann das abgezogene Material dann analog zu der vorhin in Verbindung mit den Auffangrinnen bzw. den Auffangschächten geschilderten Lösung entweder direkt von den einzelnen Abzugsleitungen oder indirekt über eine die Abzugsleitungen verbindende Sammelleitung, z.B eine Ringleitung, einem Separator bzw. Absetzbecken zugeführt werden, in dem das abgezogene Material, vorzugsweise das bereits zuvor genannte Substrat-Sand-Gemisch, in eine Substratphase und in eine Abfallphase, insbesondere eine Sandphase, trennbar ist.
Der Reaktorbehälter kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die Wände des Reaktorbehälters im Querschnitt durch den Reaktorbehälter gesehen einen den Reaktor-Innenraum, vorzugsweise rechteckförmig, umgebenden Rahmen ausbilden. Ein derartiger Reaktorbehälter ist einfach herstellbar, zum Beispiel aus Beton.
Der erfindungsgemäße Pfropfenstrom-Fermenter weist des Weiteren bevorzugt wenigstens eine Gasabzugseinrichtung auf, mittels der das im Reaktor-Innenraum gebildete Biogas aus dem Reaktorbehälter abgezogen werden kann. Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass wenigstens eine Gasabzugsleitung der Gasabzugseinrichtung im Bereich des Behälterauslasses in den Reaktor- Innenraum geführt ist. Damit wird eine funktionssichere Abführung des Biogases genau in dem Bereich sichergestellt, in dem der Fermentationsprozess und damit die Biogaserzeugung im Wesentlichen abgeschlossen ist bzw. sind. Auch hier versteht es sich wieder, dass die Gasabzugseinrichtung selbstverständlich eine Abzugsleitung aufweisen kann, die mit einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise einer Pumpe, gekoppelt ist, wobei auch hier wiederum ansteuerbare Ventile als Sperrelemente vorgesehen sein können, mittels denen der Biogasabzug entsprechend den jeweiligen Bedürfnissen gesteuert wird.
Des Weiteren ist bevorzugt eine Zuführvorrichtung, beispielsweise eine Zuführschnecke vorgesehen, mittels der das zu vergärende Substrat dem Reaktor- Innenraum über den wenigstens einen Behältereinlass funktionssicher zuführbar ist.
Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Pfropfenstrom-Fermenter für einen funktionssicheren Austrag des vergorenen Substrats aus dem Reaktor-Innenraum eine Austragsvorrichtung aufweisen, mittels der das vergorene Substrat über den Behälterauslas austragbar ist. Beispielsweise kann eine derartige Austragsvorrichtung durch eine Austragspumpe als Fördereinrichtung gebildet sein.
Weiter bevorzugt weist der Pfropfenstrom-Fermenter eine Steuereinrichtung auf, mittels der die Zuführung in den und der Austrag aus dem Reaktorbehälter und damit die Verweilzeit des Substrates im Reaktorbehälter gesteuert oder geregelt werden kann. Die Steuerung bzw. Regelung erfolgt dabei bevorzugt so, dass die Verweilzeit im Reaktorbehälter zwischen 25 bis 50 Tagen beträgt. Eine derartige Verweilzeit hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Pfropfenstrom-Fermenter eine effektive Biogaserzeugung mit einer hohen Biogasausbeute zu erzielen.
Besonders bevorzugt weist das, vorzugsweise durch Trockenfermentation, zu vergärende Substrat im Reaktorbehälter einen Trockensubstanzgehalt von 12 bis 40% TS, bevorzugt von 19 bis 30% TS, auf.
Wie dies bereits eingangs ausgeführt worden ist, kann der zentrale Speicherraum einer vorteilhaften weiteren Verwendung zugeführt werden, so zum Beispiel einen Speicherbehälter ausbilden. Dieser Speicherbehälter kann grundsätzlich einkammrig mit einer einzigen Kammer ausgebildet sein, um dort zum Beispiel ein bestimmtes Gut oder Medium aufzunehmen. Der Speicherbehälter kann aber auch mehrkammrig ausgebildet sein, um in den mehreren Kammern dann unterschiedliche Stoffe bzw. Medien etc. aufzunehmen und zu speichern bzw. um dort unterschiedliche funktionale Einheiten zur Verfügung zu stellen. Dementsprechend ist der Speicherbehälter ganz allgemein gesprochen besonders bevorzugt als offener oder mittels einer Abdeckung geschlossener Speicherbehälter ausgebildet und/oder sind in dem Speicherbehälter in einer Biogasanlage verarbeitbare Stoffe und/oder Medien und/oder in einer Biogasanlage als Zwischen- und/oder Endprodukt erzeugte Stoffe und/oder Medien speicherbar.
Gemäß einer ersten konkreten Ausführungsform kann der Speicherbehälter eine, vorzugsweise mittels einer Abdeckung geschlossene, Vorgrube zur Zwischenspeicherung des in den Reaktorbehälter zuführbaren Substrates ausbilden, wobei eine Entnahme- und Zuführvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Substrat aus der Vorgrube entnehmbar und dem Reaktorbehälter über den Behältereinlass zuführbar ist. Es versteht sich, dass die Entnahme- und Zuführvorrichtung wieder, wie zuvor bereits in Verbindung mit anderen Ausführungsvarianten geschildert, entsprechende Leitungen, Steuerventile, Fördereinrichtungen aufweisen kann.
Alternativ oder in Verbindung mit einem mehrkammringen System gegebenenfalls auch zusätzlich, kann der Speicherbehälter einen, vorzugsweise mittels einer Abdeckung geschlossenen, Prozesswasserspeicher für den Reaktorbehälter ausbilden, in dem das in den Reaktorbehälter zudosierbare Prozesswasser zwischengespeichert ist, wobei eine Entnahme- und Zuführvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Prozesswasser aus dem Prozesswasserspeicher entnehmbar und dem Reaktorbehälter über den Behältereinlass zuführbar ist. Auch hier kann die Entnahme- und Zuführvorrichtung wiederum entsprechende Leitungen, Steuerventile und Fördereinrichtungen aufweisen.
Bei beiden vorstehend genannten konkreten Ausgestaltungen bildet der Speicherbehälter somit einen Aufnahmeraum für solche Stoffe bzw. Substanzen aus, die dem Reaktorbehälter während des Fermentationsprozesses zugeführt werden müssen. Damit wird ein kompakter Aufbau zur Verfügung gestellt, bei dem die ohne im vorzusehenden Bestandteile auf engstem Raum angeordnet sind, was wiederum den Vorteil von kurzen Wegen mit sich bringt, insbesondere in Verbindung mit einer Leitungsführung etc..
Das Gleiche gilt in analoger Weise aber auch für eine weitere Alternative oder, in Verbindung mit einem mehrkammringen Aufbau, gegebenenfalls zusätzlichen Ausgestaltung, bei der der Speicherbehälter einen, mittels einer Abdeckung geschlossenen Gasspeicher für das im Reaktorbehälter erzeugte Biogas ausbildet, wobei eine Gasabzugseinrichtung vorgesehen ist, mittels der das im Reaktor- Innenraum gebildete Biogas aus dem Reaktorbehälter abziehbar und in den Gasspeicher einbringbar ist. Auch hier versteht es sich wieder, dass die Gasabzugseinrichtung entsprechende Leitungen, Steuerventile und Fördereinrichtungen aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Speicherbehälter jedoch durch einen mittels einer Abdeckung geschlossenen Nassvergärungs-Fermenterbehälter ausgebildet, in dem ein mittels Nassvergärung zu vergärendes Substrat aufgenommen ist. In Verbindung mit einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Kombination einer Trockenfermentation und einer Nassvergärung auf engstem Raum in einem kompakt aufgebauten Fermenter. Dies erhöht die Flexibilität in Verbindung mit dem Einsatz von Substraten und damit der Erzeugung von Biogas mit maximaler Biogasausbeute erheblich.
Grundsätzlich kann die Abdeckung des Nassvergärungs-Fermenterbehälters durch jedwede Deckenwand, zum Beispiel eine Betondecke gebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Abdeckung jedoch durch ein Foliendach gebildet, das gleichzeitig als Gasspeicher fungiert.
Dieser Nassvergärungs-Fermenterbehälter weist bevorzugt wenigstens eine Serviceeinrichtung mit einer mittels einer Abdeckeinrichtung gasdicht verschließbaren, deckenseitigen Serviceöffnung auf, durch die ein an einem Führungsmast höhenverstellbar geführtes Tauchgerät, insbesondere ein Tauchrührgerät oder eine Tauchpumpe, für Wartungs- und Servicearbeiten im Wesentlichen gasdicht aus dem Nassvergärungs-Fermenterbehälter heraus und wieder in den Nassvergärungs-Fermenterbehälter hinein bewegbar ist. Diese Serviceöffnung ist bevorzugt Bestandteil einer deckenseitig angeordneten, vorzugsweise begehbaren, Podestplatte, die sich an eine Behälterseitenwand des Nassvergärungs-Fermenterbehälters anschließt, und zwar bevorzugt dergestalt, dass die Podestplatte von einer in Hochachsenrichtung gesehen oberen, vorzuweise ebenen, Deckenwand des Reaktorbehälters aus zugänglich ist. Des Weiteren schließt sich an diese Podestplatte dann die Abdeckung, insbesondere ein Foliendach als Abdeckung, an. Mit einem derartigen konkreten Aufbau wird sowohl die Wartung als auch die Montage und Demontage des höhenverstellbar geführten Tauchgerätes auf einfache Weise bewerkstelligt. Servicearbeiten bzw. Wartungsarbeiten können mittels einer derartigen Podestplatte zudem ebenfalls einfach und zuverlässig mit hoher Funktionssicherheit durchgeführt werden.
Besonders bevorzugt kann dabei die Behälterseitenwand des Nassvergärungs- Fermenterbehälters die Deckenwand in Hochachsenrichtung mit einem Wandüberstand, an den sich die Podestplatte anschließt, überragen. In Verbindung mit einer derartigen Ausführungsform lässt sich zum einen eine besonders gute, auch von außen sichtbare, räumliche Abtrennung vom Trockenfermenter und Nassfermenter erzielen, wobei gleichzeitig dieser Wandüberstand in hervorragender Weise geeignet ist, um dort auf funktionssichere Weise ein Foliendach gasdicht anzuschließen. Die Podestplatte kann zudem über die Deckenwand des Reaktorbehälters einfachst erreicht werden, zum Beispiel durch eine Treppe.
Die Podestplatte kann zudem bevorzugt mittels einer an einem Fermenterbehälter- Innenraumwandbereich angeordneten und festgelegten Abstützeinrichtung, wie beispielsweise einem Abstützgestell, von unten her abgestützt sein.
Die die Serviceöffnung gasdicht verschließende Abdeckeinrichtung ist zudem bevorzugt durch wenigstens einen Deckel und/oder durch ein von der Serviceöffnung weg nach oben ragendes Gehäuse (Serviceschacht) gebildet, das einen Aufnahmeraum für wenigstens einen oberen Teilbereich des Führungsmastes ausbildet.
Zudem kann um die Serviceöffnung herum ein in der Dichtstellung schachtartig nach unten in den Fermenterbehälter-Innenraum einragendes Dichtelement angeordnet sein, das wenigstens bei Wartungs- und Servicearbeiten in das im Fermenterbehälter aufgenommene, zu vergärende flüssige Substrat eintaucht und den vom dem Dichtelement ringförmig umschlossenen Gasphasenbereich unterhalb der öffenbaren Serviceöffnung sowie oberhalb des Substrates gasdicht von dem restlichen Gasphasenbereich des Fermenterbehälter-Innenraums abtrennt. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Dichtelement durch eine starre, nicht verlagerbare und unflexible sowie von der Serviceöffnung dauerhaft in Richtung Fermenterbehälter-Innenraum abragende Schürze in Form eines rohrstutzenartigen Kragens gebildet ist.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang weiter eine Ausgestaltung, bei der die Austragsvorrichtung des Reaktorbehälters, mittels der Substrat aus dem Reaktorbehälter austragbar ist, zudem Bestandteil einer Zudosiervorrichtung des Nassvergärungs-Fermenterbehälters ist, sodass das aus dem Reaktorbehälter ausgetragene Substrat wenigstens zum Teil dem Nassvergärungs- Fermenterbehälter zuführbar ist. Damit wird ein besonders vorteilhafter Kreislauf bzw. eine besonders vorteilhafte Verknüpfung der Trockenfermentation mit der Nassfermentation geschaffen, weil das aus dem Reaktorbehälter ausgetragene Substrat hier in einer Doppelfunktion gleichzeitig als Einsatzstoff für die Nassvergärung im Nassvergärungs-Fermenterbehälter dient.
Besonders vorteilhaft ist auch ein Aufbau, bei dem eine Gasabzugseinrichtung des Reaktorbehälters wenigstens eine Gasleitung aufweist, mittels der das im Reaktorbehälter erzeugte Biogas dem Nassvergärungs-Fermenterbehälter, insbesondere foliendachseitig, zuführbar ist. Der Nassvergärungs- Fermenterbehälter dient hier somit in einer vorteilhaften Doppelfunktion gleichzeitig auch als Gasspeicher für das im Reaktorbehälter des Pfropfenstrom-Fermenters erzeugte Biogas. Der Nassvergärungs-Fermenterbehälter kann zudem wenigstens eine Abzugsrinne oder wenigstens einen Abzugsschacht aufweisen, wie dies bereits zuvor in Verbindung mit dem Reaktorbehälter geschildert worden ist. D.h., dass im Nassvergärungs-Fermenterbehälter, zum Beispiel dem wenigstens einen Tauchrührgerät zugeordnet, eine bodenseitige Auffangrinne, insbesondere eine Sandauffangrinne, vorgesehen ist. Die Begrifflichkeit„zugeordnet" ist auch hier in einem weiten Sinne auszulegen. Wesentlich in Verbindung mit der wenigstens einen bodenseitigen Auffangrinne ist lediglich, dass sich darin aus dem Reaktor- Innenraum abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand-Gemisch als abzuziehendes Material, ansammelt. Die Begrifflichkeit Abzugsrinne ist auch hier wieder ausdrücklich in einem weiten Sinne zu verstehen und soll auch groß bauenden Abzugseinrichtungen umfassen, beispielsweise einen Abzugsschacht als Abzugsrinne. Weiter ist auch in Verbindung mit dieser Ausführungsform bevorzugt eine Abzugseinrichtung vorgesehen, mittels der das sich in der Auffangrinne ansammelnde Material aus der wenigstens einen Auffangrinne abziehbar ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist sichergestellt, dass sich das im Nachvergärungs-Fermenterbehälter absetzende, abzuziehende Material definiert in den Auffangrinnen ansammelt, von wo es aus funktionssicher abgezogen werden kann.
Die mit der erfindungsgemäßen Biogasanlage bzw. mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung erzielbaren Vorteile entsprechen denen des Pfropfenstrom- Fermenters. Insofern wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Schematisch eine perspektivische Draufsicht auf eine beispielhafte
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pfropfenstrom-Fermenters,
Fig. 2 eine schematische, perspektivische Explosionsdarstellung bezüglich der wesentlichen Einzelheiten der Fig. 1 , Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf den Fermenter nach Fig. 1 mit teilweise weggelassener Deckenwand, Fig. 4 schematisch eine Seitenansicht des beispielhaften erfindungsgemäßen
Fermenters gemäß Fig. 1 mit einer Aussparung im Seitenwand bereich, und
Fig. 5 schematisch eine Prinzipskizze einer alternativen Ausführungsform, bei der der Reaktorbehälter in der Art eines Kreisringabschnittes ausgebildet ist, der einen zentralen Speicherraum bzw. Speicherbehälter nur bereichsweise umfangsseitig umgibt bzw. umschließt.
In Fig. 1 ist schematisch eine perspektivische Draufsicht auf eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pfropfenstrom-Fermenters 1 einer hier nicht weiter dargestellten Biogasanlage gezeigt. Wie dies insbesondere auch aus der Fig. 2, die eine schematische Explosionsdarstellung der wesentlichen Bauteile des Pfropfenstrom-Fermenters 1 der Fig. 1 zeigt, und aus der Fig. 3 ersichtlich ist, weist der Pfropfenstrom-Fermenter 1 einen Reaktorbehälter 2 auf, der hier in der Art eines Toms oder Kreisrings als Ringbehälter ausgebildet ist, der einen zentralen Speicherraum 5 vollständig umschließt. Dieser Reaktorbehälter 2 weist eine äußere Ringwand 3 und eine radial zur äußeren Ringwand 3 beabstandete, konzentrisch zur äußeren Ringwand 3 angeordnete, innere Ringwand 4 auf, wobei die innere Ringwand 4 zudem den zentralen Speicherraum 5 umfangsseitig begrenzt.
Die äußere Ringwand 3 und die innere Ringwand 4 sind hier auf einer Bodenwand 6 angeordnet, die sowohl den Bodenwandbereich des Reaktorbehälters 2 als auch den Bodenwandbereich des zentralen Speicherraums 5 ausbildet.
Wie dies den Fig. 1 bis 4 weiter entnommen werden kann, weist der Reaktorbehälter 2 ferner eine, in Hochachsenrichtung z gesehen, obere, vorzugweise begehbare und ebene, Deckenwand 7 auf, so dass die Wände 3, 4, 6 und 7 des Reaktorbehälters 2, im Querschnitt durch den Reaktorbehälter 2 gesehen, einen, einen Reaktor-Innenraum 9 hier beispielhaft rechteckförmig umgebenden Rahmen ausbilden.
Wie dies weiter insbesondere den Fig. 1 und 4 entnommen werden kann, überragt die innere Ringwand 4 die Deckenwand 7 in Hochachsenrichtung z gesehen mit einem Wandüberstand 8.
Der Reaktorbehälter 2 weist hier beispielhaft im Bereich der äußeren Ringwand 3 einen Behältereinlass 10 auf, über den mittels einer hier beispielhaft als Zuführschnecke 11 ausgebildeten Zuführvorrichtung ein zu vergärendes Substrat kontinuierlich oder zu bestimmten Zeiten intervallartig zuführbar ist. Durch das Einpressen des Substrates wird bevorzugt gleichzeitig eine Vorschubkraft für den Pfropfenstrom in dessen Strömungsrichtung 18 (siehe Fig. 3) erzeugt. Des Weiteren ist an der äußeren Ringwand 3 des Reaktorbehälters 2 ein Behälterauslass 12 vorgesehen, über den das vergorene Substrat mittels einer zum Beispiel als Austragspumpe 13 ausgebildeten Austragsvorrichtung aus dem Reaktor-Innenraum 9 ausgetragen werden kann. Wie dies aus den Figuren 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, grenzen bei diesem als Ringbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter 2 der den Behältereinlass 10 aufweisende Behältereinlassbereich 14 und der den Behälterauslass 12 aufweisende Behälterauslassbereich 15 in einem Angrenzungsbereich 16 aneinander an, wobei im Reaktor-Innenraum 9 eine Trennwand 17 vorgesehen ist, die den Behältereinlassbereich 14 und den Behälterauslassbereich 15 im Angrenzungsbereich 16 strömungstechnisch voneinander trennt, so dass das zu vergärende Substrat vom Behältereinlass 10 ausgehend als Ring- und Pfropfenstrom 18 in Richtung der Trennwand 17 und damit in Richtung Behälterauslass 12 strömt. Diese Trennwand 17 kann ggf. herausnehmbar gestaltet sein, so dass der Reaktorbehälter 2 auch zu einem Nassvergärungs- Fermenterbehälter umfunktioniert werden kann. Wie dies weiter aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 entnommen werden kann, erstreckt sich die Trennwand 17 hierbei zwischen der äußeren Ringwand 3 und der inneren Ringwand 4 vollständig über den Innenraum-Querschnitt. Im Reaktor-Innenraum 9 ist weiter eine Mehrzahl von in Pfropfenstrom- Strömungsrichtung 18 gesehen beabstandeten Rührereinrichtungen 19 angeordnet, mittels denen das zu vergärende Substrat örtlich umwälzbar ist und/oder mittels denen das Substrat in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung 18 förderbar ist.
Die Rühreinrichtungen 19 sind bevorzugt im Wesentlichen gleich ausgebildet und weisen zudem bevorzugt einen gleichmäßigen Abstand voneinander auf.
Die Rühreinrichtungen 19 sind ferner, bezogen auf den in einer Horizontalebene liegenden Reaktorbehälter 2, vertikal ausgerichtet und weisen hier beispielhaft jeweils eine von außerhalb des Reaktorbehälters 2 durch die Deckenwand 7 geführte Rührwelle 20 mit mehreren voneinander in Rührwellenlängsrichtung beabstandeten Rührflügeln 21 auf, was insbesondere aus der Figur 4 ersichtlich ist.
Wie dies weiter insbesondere aus der Zusammenschau der Figuren 2 und 4 ersichtlich ist, weisen die Rühreinrichtungen 19 ferner jeweils eine Betätigungseinrichtung, zum Beispiel einen Antriebsmotor 22, auf, der außerhalb des Reaktorbehälters 2 angeordnet und auf der Deckenwand 7 abgestützt und gehaltert ist. Mittels des Antriebsmotors 22 kann die Rührwelle 20 drehangetrieben werden.
Wie dies insbesondere aus der Figur 1 in Zusammenschau mit den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Deckenwand 7 im Bereich der Rührwellendurchführung eine mittels einer Abdeckung 23 gasdicht verschließbare Öffnung 24 auf, wobei die Rührwelle 20 die Abdeckung 23 jeweils gasdicht durchgreift. Die Öffnungen 24 sind zudem so dimensioniert, dass die Rührwelle 20 durch diese hindurch mitsamt den Rührflügeln 21 sowohl in den Reaktor-Innenraum 9 einbringbar als auch ausbringbar ist. Aus diesem Grund erstrecken sich die Öffnungen 24 hier beispielhaft schlitzartig über die gesamte Breite der Deckenwand 7, von der inneren Ringwand 4 ausgehend bis zur äußeren Ringwand 3.
Auf der dem Reaktor-Innenraum 9 zugewandten Seite der Öffnung 24 ist zudem eine von der Öffnung 24 in Richtung Reaktor-Innenraum 9 abragende, die Öffnung 24 ringförmig umgebende und in der Dichtstellung in das Substrat eintauchende Schürze 25 angeordnet (siehe Figur 4).
Wie dies weiter in der Figur 3 lediglich beispielhaft und schematisch sowie strichliert eingezeichnet ist, ist wenigstens einem Teil der Rühreinrichtungen 19 eine bodenseitige Auffangrinne 26 zugeordnet, in der sich, insbesondere bei einer Betätigung der Rühreinrichtungen 19 aus dem Reaktor-Innenraum 9 abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand-Gemisch, ansammelt. Lediglich beispielhaft sind die Auffangrinnen 26 hier jeweils beabstandet zwischen zwei Rühreinrichtungen 19 angeordnet, wobei sich die Auffangrinnen 26 hier weiter beispielhaft in radialer Richtung zwischen der äußeren Ringwand 3 und der inneren Ringwand 4 erstrecken. Die Auffangrinnen 26 können beispielsweise als muldenförmige Vertiefungen ausgebildet sein, in die eine Abzugsleitung 27 einmündet, die wiederum Bestandteil einer Abzugseinrichtung ist, mittels der das sich in der jeweiligen Auffangrinne 26 ansammelnde Material aus der Auffangrinne 26 abgezogen werden kann.
Die Abzugsleitungen 27 münden hier beispielhaft in eine Ringleitung 28 als Sammelleitung, über die das abgezogene Material einem Separator 29 der Abzugseinrichtung zugeführt wird, in dem das abgezogene Material, vorzugsweise ein Substrat-Sand-Gemisch, in eine Substratphase und in eine Abfallphase, vorzugsweise eine Sandphase, getrennt wird.
Vom Separator 29 führt dann eine Rückführleitung 30 einer Rückführeinrichtung wieder zurück zum Reaktorbehälter 2, so dass die im Separator 29 abgetrennte Substratphase dem Reaktor-Innenraum als Perkolat zugeführt werden kann, und zwar vorzugsweise in Hochachsenrichtung z gesehen dem Substrat von oben her als Perkolat zugeführt werden kann. Alternativ zu dieser eben beschriebenen Lösung mit den Auffangrinnen kann aber auch vorgesehen sein, ggf. keine Auffangrinnen 26 vorzusehen und statt dessen um den Reaktorbehälter 2 herum lediglich die Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Abzugsleitungen 27 vorzusehen. Diese Abzugsleitungen 27 bilden dann eine Abzugseinrichtung aus und sind hier beispielhaft durch die äußere Ringwand 3 des Reaktorbehälters 2 hindurch, in den bodenseitigen, unteren Bereich des Reaktor-Innenraums 9 und/oder bis in den bodenseitigen, unteren Bereich des zentralen Speicherraums 5 geführt, so dass über diese ein abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand-Gemisch, aus dem Reaktorbehälter 2 bzw. aus dem zentralen Speicherraum 5 abgezogen und der Sammelleitung 28 zugeführt werden kann. Über diese wird das abgezogene Material analog zu vorher dem Separator 29 zugeführt, in dem das abgezogene Material, vorzugsweise ein Substrat-Sand-Gemisch, in eine Substratphase und in eine Abfallphase, vorzugsweise eine Sandphase, getrennt wird. Ggf. können die eben beschriebene Lösung und die Lösung mit Auffangrinnen auch gemeinsam realisiert sein, so dass dann zwei Arten von Abzugsleitungen 27 vorgesehen sind, nämlich zu den Auffangrinnen 26 geführte Abzugsleitungen 27 und nicht zu den Auffangrinnen 26 geführte Abzugsleitungen 27. In letzterem Fall kann dann eine Sammelleitung 28 für alle Abzugsleitungen 27 vorgesehen sein oder können zwei Sammelleitungen 28 vorgesehen sein, d.h. jeweils eine Sammelleitung 28 für jede der unterschiedlichen Arten von Abzugsleitungen 27.
Die Zudosierung der Biomasse, das Austragen der Biomasse, die Betätigung der Rühreinrichtungen, das Abziehen des Materials aus den Auffangrinnen sowie das Rückführen des Substrats in den Reaktorbehälter 2 erfolgt hier jeweils gesteuert mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung. Mittels dieser Steuereinrichtung wird insbesondere die Zuführung in den und der Austrag aus dem Reaktorbehälter 2 und damit die Verweilzeit des Substrates im Reaktorbehälter 2 gesteuert und geregelt. Bevorzugt erfolgt die Steuerung oder Regelung dabei so, dass die Verweilzeit im Reaktorbehälter 2 zwischen 25 bis 50 Tagen beträgt und/oder dass das Substrat im Reaktorbehälter 2 einen Trockensubstanzgehalt von 12 bis 40 % TS, bevorzugt von 19 bis 30%TS, aufweist. Ferner ist eine Gasabzugseinrichtung 31 vorgesehen, mittels der das erzeugte Biogas (Methangas) aus dem Reaktorbehälter 2 abgezogen werden kann.
Wie dies aus den Figuren weiter ersichtlich ist, bildet der zentrale Speicherraum 5 hier beispielhaft einen Speicherbehälter eines Nassvergärungs- Fermenterbehälters 32 aus, in dem ein mittels Nassvergärung zu vergärendes Substrat aufgenommen ist.
Der Speicherbehälter wird hier durch die innere Ringwand 4 mitsamt kuppelartigem Foliendach 33 als Abdeckung gebildet, wobei das Foliendach 33 zumindest bereichsweise randseitig am Wandüberstand 8 festgelegt ist.
Wie dies insbesondere aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich ist, weist der Nassvergärungs-Fermenterbehälter 32 hier beispielhaft zwei auf gegenüberliegenden Behälterseiten angeordnete Serviceeinrichtungen 34 auf. Jede dieser Serviceeinrichtungen 34 weist eine randseitig im Bereich des Wandüberstandes 8 angeordnete begehbare Podestplatte 36 auf, die eine mittels eines Serviceschachts 35 als Abdeckeinrichtung gasdicht verschließbare Serviceöffnung aufweist, durch die ein an einem Führungsmast 37 höhenverstellbar geführtes Tauchrührgerät 38 bei Wartungs- und Servicearbeiten im Wesentlichen gasdicht aus dem Nassvergärungs-Fermernterbehälter 32 heraus und wieder in den Nassvergärungs-Fermenterbehälter 32 hinein bewegbar ist.
Die Podestplatte 36 ist hier jeweils mittels eines nicht dargestellten Abstützgestells an der inneren Ringwand 4 abgestützt. Zudem ist im Bereich der Serviceeinrichtungen 34 das Foliendach 33 jeweils an der Podestplatte 36 gasdicht angeschlossen.
Wie dies in der Figur 1 und 3 lediglich äußerst schematisch dargestellt ist, kann beispielsweise eine Gasleitung 39 der Gasabzugseinrichtung 31 des Reaktorbehälters 2 in den Nassvergärungs-Fermenterbehälter 32 geführt sein, so dass das im Reaktorbehälter 2 erzeugte Biogas in dem als Gasspeicher dienenden Foliendach 33 zwischengespeichert wird. Wie dies weiter insbesondere aus der Figur 3 ersichtlich ist, kann eine die Austragspumpe 13 aufweisende Austragsvorrichtung des Reaktorbehälters 2 zudem gleichzeitig auch Bestandteil einer Zudosiervorrichtung des Nassvergärungs-Fermenterbehälters 32 sein, so dass das aus dem Reaktorbehälter ausgetragene Substrat in definierten Mengen und zu bestimmten Zeiten mittels einer Zudosierleitung 40 dem Nassvergärungs-Fermenterbehälter 32 zugeführt werden.
In der Figur 5 ist schließlich lediglich schematisch und beispielhaft dargestellt, dass der Reaktorbehälter 2 auch in der Art eines Kreisringabschnittes ausgebildet sein kann, der den zentralen Speicherraum 5 lediglich bereichsweise umschließt, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass 10 ausgehend als ringförmige Strömung 18 entlang des Kreisringabschnittes 42 in Richtung Behälterauslass 12 strömt. Aus der Figur 5 ist zudem ersichtlich, dass der Behältereinlass 10 und der Behälterauslass 12 hier dann auf in Strömungsrichtung 18 gegenüberliegenden Endbereichen des Reaktorbehälters 2 angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Pfropfenstrom-Fermenter (1 ) einer Biogasanlage, mit einem Reaktorbehälter (2), in dessen Reaktor-Innenraum (9) ein, vorzugsweise durch Trockenfermentation, zu vergärendes Substrat als
Pfropfenstrom unter Biogaserzeugung vergärbar ist, wobei der Reaktorbehälter (2) einen Behältereinlass (10), über den das zu vergärende Substrat dem Reaktor-Innenraum (9) zuführbar ist, und einen in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung (18) vom Behältereinlass (10) beabstandeten Behälterauslass (12) aufweist, über den das vergorene
Substrat aus dem Reaktor-Innenraum (9) austragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermenter (1 ) einen zentralen Speicherraum (5) als Hohlraum aufweist, der in Umfangsrichtung gesehen wenigstens bereichsweise von dem ringartig oder ringabschnittsartig ausgebildeten Reaktorbehälter (2) umgeben ist, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass (10) ausgehend als ringförmige Strömung in Richtung Behälterauslass (12) strömt.
2. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) eine äußere Ringwand (3) und eine radial zur äußeren Ringwand (3) beabstandete, bevorzugt im Wesentlichen konzentrisch zur äußeren Ringwand (3) angeordnete, innere Ringwand (4) aufweist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die innere Ringwand (4) zudem den zentralen Speicherraum (5) wenigstens bereichsweise umfangsseitig begrenzt. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der inneren Ringwand (4) wenigstens 5m und/oder dass der Radius der äußeren Ringwand (3) wenigstens 10m beträgt.
Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) in der Art eines Kreisringabschnittes (42) ausgebildet ist, der den zentralen Speicherraum (5) lediglich bereichsweise umschließt, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass (10) ausgehend als ringförmige Strömung (18) entlang des Kreisringabschnittes (42) in Richtung Behälterauslass (12) strömt, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Behältereinlass (10) und der Behälterauslass (12) auf in Strömungsrichtung gegenüberliegenden Endbereichen des Reaktorbehälters (2) angeordnet sind.
Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) in der Art eines Torus oder Kreisrings als Ringbehälter ausgebildet ist, der den zentralen Speicherraum (5) vollständig umschließt und bei dem der den Behältereinlass (10) aufweisende Behältereinlassbereich (14) und der den Behälterauslass (12) aufweisende Behälterauslassbereich (15) in einem Angrenzungsbereich (16) aneinander angrenzen, wobei eine reaktorbehälterseitige, insbesondere im Reaktor-Innenraum angeordnete, Trenneinrichtung (17) vorgesehen ist, die den Behältereinlassbereich (14) und den Behälterauslassbereich (15) im Angrenzungsbereich (16) voneinander, insbesondere strömungstechnisch, trennt, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass (10) ausgehend als Ringstrom in Richtung Trenneinrichtung (17) und Behälterauslass (12) strömt. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (17) durch wenigstens eine, sich wenigstens bereichsweise über den Innenraum-Querschnitt erstreckende Trennwand gebildet ist, vorzugsweise durch wenigstens eine sich wenigstens bereichsweise zwischen der äußeren Ringwand (3) und der inneren Ringwand (4) erstreckende Trennwand gebildet ist.
7. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (17), insbesondere eine
Trennwand als Trenneinrichtung (17), als aus dem Reaktorbehälter (2) wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig, herausnehmbare oder herausziehbare Trenneinrichtung (17) ausgebildet ist. 8. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor-Innenraum (9) eine Mehrzahl von in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung gesehen beabstandeten Rühreinrichtungen (19) angeordnet ist, mittels denen das Substrat örtlich umwälzbar ist und/oder mittels denen das Substrat in Pfropfenstrom- Strömungsrichtung (18) förderbar ist.
9. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtungen (19) wenigstens zum Teil im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und/oder dass die Rühreinrichtungen (19) wenigstens zum Teil gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
10. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtungen (19), bezogen auf den in einer Horizontalebene liegenden Reaktorbehälter (2), in etwa vertikal ausgerichtet sind oder gegen die Vertikale geneigt ausgerichtet sind.
11. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) eine, in Hochachsenrichtung gesehen, obere, vorzugsweise begehbare und/oder vorzugsweise wenigstens bereichsweise ebene, Deckenwand (7) aufweist.
12. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rühreinrichtung (19) eine von außerhalb des Reaktorbehälters (2) durch die Deckenwand (7) geführte Rührwelle (20) mit wenigstens einem Rührflügel (21 ) aufweist, wobei die Rührwelle (20) von einer außerhalb des Reaktorbehälters (2) angeordneten, vorzugsweise auf der Deckenwand (7) abgestützten und/oder gehalterten, Betätigungseinrichtung (22) antreibbar ist.
13. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckenwand (7) im Bereich der Rührwellendurchführung eine mittels einer ein- oder mehrteiligen Abdeckung (23) gasdicht verschließbare Öffnung (24) aufweist, wobei die Rührwelle (20) die Abdeckung (23) durchgreift und/oder wobei die Öffnung (24) so dimensioniert ist, dass die Rührwelle (20) durch diese hindurch, vorzugsweise mitsamt dem wenigstens einen an der Rührwelle (20) angeordneten Rührflügel (21 ), in den Reaktor-Innenraum (9) einbringbar und ausbringbar ist.
14. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Reaktor-Innenraum (9) zugewandten Seite der Öffnung (24) eine von der Öffnung (24) in Richtung Reaktor-Innenraum (9) abragende, die Öffnung (24) ringförmig umgebende und in der Dichtstellung in das Substrat eintauchende Schürze (25) angeordnet ist.
15. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (24), insbesondere in Verbindung mit sich auf gegenüberliegenden Seiten von der Rührwelle (20) weg erstreckenden Rührflügeln (21 ), schlitzartig ausgebildet ist und/oder dass sich die Öffnung (24) von radial außen nach radial innen erstreckt.
16. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Teil der Rühreinrichtungen (19) eine bodenseitige Auffangrinne (26), insbesondere eine Sandauffangrinne, zugeordnet ist, in der sich, insbesondere bei einer Betätigung der dieser zugeordneten Rühreinrichtung (19), aus dem Reaktor-Innenraum (9) abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand-Gemisch, ansammelt, und dass eine Abzugseinrichtung vorgesehen ist, mittels der das sich in der Auffangrinne (26) ansammelnde Material aus der wenigstens einen Auffangrinne (26) abziehbar ist.
17. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um den Reaktorbehälter (2) herum eine Mehrzahl von, vorzugsweise in Umfangsrichtung, beabstandeten Abzugsleitungen (27) vorgesehen ist, die eine Abzugseinrichtung ausbilden und die, vorzugsweise durch eine seitliche oder äußere Ringwand (3) des Reaktorbehälters (2) hindurch, in den bodenseitigen, unteren Bereich des Reaktor-Innenraums (9) und/oder bis in den bodenseitigen, unteren Bereich des zentralen Speicherraums (5) geführt sind, so dass über diese ein abzuziehendes Material, insbesondere ein Substrat-Sand-Gemisch, aus dem Reaktorbehälter (2) bzw. aus dem zentralen Speicherraum (5) abziehbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Abzugsleitungen (27) in eine Sammelleitung (28) münden.
18. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Separator (29) vorgesehen ist, dem das mittels der Abzugseinrichtung abgezogene Material zuführbar ist und in dem das abgezogene Material, vorzugsweise ein Substrat-Sand-Gemisch, in eine Substratphase und in eine Abfallphase, vorzugsweise eine Sandphase, trennbar ist, wobei bevorzugt eine Rückführeinrichtung (30) vorgesehen ist, mittels der die im Separator (29) abgetrennte Substratphase dem Reaktor- Innenraum (9) als Perkolat zuführbar ist, vorzugsweise in Hochachsenrichtung gesehen dem Substrat von oben her als Perkolat zuführbar ist.
19. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Reaktorbehälters (2) im Querschnitt durch den Reaktorbehälter (2) gesehen einen den Reaktor- Innenraum (9), vorzugsweise rechteckförmig, umgebenden Rahmen ausbilden.
20. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Gasabzugseinrichtung (31 ) vorgesehen ist, mittels der das im Reaktor-Innenraum (9) gebildete Biogas aus dem Reaktorbehälter (2) abziehbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass wenigstens eine Gasabzugsleitung der Gasabzugseinrichtung (31 ) im Bereich des Behälterauslasses (12) in den Reaktor-Innenraum (9) geführt ist. 21. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführvorrichtung (11 ), vorzugsweise eine Zuführschnecke, vorgesehen ist, mittels der das zu vergärende Substrat dem Reaktor-Innenraum (9) über den Behältereinlass (10) zuführbar ist, und/oder dass eine Austragsvorrichtung (13), vorzugsweise eine Austragspumpe, vorgesehen ist, mittels der das vergorene Substrat über den Behälterauslass (12) aus dem Reaktor-Innenraum (9) austragbar ist.
22. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Zuführung in den und der Austrag aus dem Reaktorbehälter (2) und damit die Verweilzeit des Substrates im Reaktorbehälter (2) steuerbar oder regelbar ist, vorzugsweise so steuerbar oder regelbar ist, dass die Verweilzeit im Reaktorbehälter (2) zwischen 25 bis 50 Tagen beträgt.
23. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das, vorzugsweise durch Trockenfermentation, zu vergärende Substrat einen Trockensubstanzgehalt von 12 bis 40 % TS, bevorzugt von 19 bis 30%TS, aufweist.
24. Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Speicherraum (5) einen Speicherbehälter ausbildet, vorzugsweise einen einkammrigen oder mehrkammrigen Speicherbehälter ausbildet.
25. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter als offener oder mittels einer Abdeckung geschlossener Speicherbehälter ausgebildet ist und/oder dass in dem Speicherbehälter in einer Biogasanlage verarbeitbare Stoffe und/oder Medien und/oder in einer Biogasanlage als Zwischen- und/oder Endprodukt erzeugte Stoffe und/oder Medien speicherbar sind.
26. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter eine, vorzugsweise mittels einer Abdeckung geschlossene, Vorgrube zur Zwischenspeicherung des in den Reaktorbehälter zuführbaren Substrates ausbildet, wobei eine Entnahme- und Zuführvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Substrat aus der Vorgrube entnehmbar und dem Reaktorbehälter über den Behältereinlass zuführbar ist.
27. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter einen, vorzugsweise mittels einer Abdeckung geschlossenen, Prozesswasserspeicher für den Reaktorbehälter ausbildet, in dem das in den Reaktorbehälter zudosierbare Prozesswasser zwischengespeichert ist, wobei eine Entnahme- und Zuführvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Prozesswasser aus dem Prozesswasserspeicher entnehmbar und dem Reaktorbehälter über den Behältereinlass zuführbar ist.
28. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter einen mittels einer Abdeckung geschlossenen Gasspeicher für das im Reaktorbehälter erzeugte Biogas ausbildet, wobei eine Gasabzugseinrichtung vorgesehen ist, mittels der das im Reaktor-Innenraum gebildete Biogas aus dem Reaktorbehälter abziehbar und in den Gasspeicher einbringbar ist.
29. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter einen mittels einer Abdeckung geschlossenen Nassvergärungs-Fermenterbehälter (32) ausbildet, in dem ein mittels Nassvergärung zu vergärendes Substrat aufgenommen ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Abdeckung durch ein Foliendach (33) gebildet ist.
30. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Nassvergärungs-Fermenterbehälter (32) wenigstens eine Serviceeinrichtung (34) mit einer mittels einer Abdeckeinrichtung (35) gasdicht verschließbaren Serviceöffnung aufweist, durch die ein an einem Führungsmast (37) höhenverstellbar geführtes Tauchgerät (38), insbesondere ein Tauchrührgerät oder eine Tauchpumpe, für Wartungs-und Servicearbeiten im Wesentlichen gasdicht aus dem Nassvergärungs- Fermenterbehälter (32) heraus und wieder in den Nassvergärungs- Fermenterbehälter (32) hinein bewegbar ist, dass die Serviceöffnung Bestandteil einer deckenseitig angeordneten, vorzugsweise begehbaren, Podestplatte (36) ist, die sich an eine Behälterseitenwand (4) des Nassvergärungs-Fermenterbehälters (32) anschließt, dergestalt, dass die Podestplatte (36) von einer in Hochachsenrichtung gesehen oberen, vorzugsweise ebenen, Deckenwand (7) des Reaktorbehälters (2) aus zugänglich ist, und dass sich die Abdeckung (33), insbesondere ein Foliendach, an die Podestplatte (36) anschließt.
31. Pfropfenstrom-Fermenter nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austragsvorrichtung des Reaktorbehälters (2), mittels der Substrat aus dem Reaktorbehälter (2) austragbar ist, Bestandteil einer Zudosiervorrichtung des Nassvergärungs-Fermenterbehälters (32) ist, so dass das aus dem Reaktorbehälter (2) ausgetragene Substrat wenigstens zum Teil dem Nassvergärungs-Fermenterbehälter (32) zuführbar ist.
Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasabzugseinrichtung (31 ) des Reaktorbehälters (2) wenigstens eine Gasleitung (39) aufweist, mittels der das im Reaktorbehälter (2) erzeugte Biogas dem Nassvergärungs- Fermenterbehälter (32) zuführbar ist.
Biogasanlage mit einem Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Erzeugung von Biogas mit einem Pfropfenstrom-Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 32 oder mit einer Biogasanlage nach Anspruch 33, mit einem Reaktorbehälter (2), in dessen Reaktor-Innenraum (9) ein, vorzugsweise durch Trockenfermentation, zu vergärendes Substrat als Pfropfenstrom unter Biogaserzeugung vergoren wird, wobei der Reaktorbehälter (2) einen Behältereinlass (10), über den das zu vergärende
Substrat dem Reaktor-Innenraum (9) zugeführt wird, und einen in Pfropfenstrom-Strömungsrichtung (18) vom Behältereinlass (10) beabstandeten Behälterauslass (12) aufweist, über den das vergorene Substrat aus dem Reaktor-Innenraum (9) ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermenter (1 ) einen zentralen Speicherraum (5) als Hohlraum aufweist, der in Umfangsrichtung gesehen wenigstens bereichsweise von dem ringartig oder ringabschnittsartig ausgebildeten Reaktorbehälter (2) umgeben ist, so dass der Pfropfenstrom vom Behältereinlass (10) ausgehend als ringförmige Strömung in Richtung Behälterauslass (12) strömt.
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