Ausschwemmung langsam wachsender Kulturen
Im Durchflussbetrieb können langsam wachsende Mikroorganismen für schwer abbaubare faserreiche Inhaltsstoffe aus dem Prozess verdrängt werden.
Technische Lösung für bestehende und neue Biogasanlagen
Batchweise Nutzung von voll durchmischbaren Rührapparaten für die Methanfermentation
Das Verfahren nutzt bewährte voll durchmischbare Rührbehälter nicht mehr ausschließlich im kontinuierlichen Durchflussbetrieb, sondern als zeitweise geschlossene Batch-Reaktoren. Durch definierte Mindestbehandlungszeiten und den gezielten Erhalt angepasster Mikrokulturen können auch rohfaserreiche und heterogene biogene Einsatzstoffe effizienter verwertet werden.
Ausgangsproblem
Kontinuierlich betriebene Rührfermenter sichern häufig keine ausreichende Mindestbehandlungszeit
Unklare tatsächliche Verweilzeit
Durch Kurzschlussströmungen kann ein Teil des Substrates den Behälter deutlich früher verlassen als es die rechnerische mittlere Verweilzeit erwarten lässt.
Ungeeignete Mikrokultur für wechselnde Substrate
Bei qualitativ unterschiedlichen Einsatzstoffen fehlt häufig eine dauerhaft an die jeweilige Prozessstufe und Substratqualität angepasste Mikrokultur.
Unzureichende Hygienisierung
Ohne definierte thermophile Mindestbehandlung ist eine sichere Vollstromhygienisierung der Fermentationsrückstände nur schwer nachzuweisen.
Verfahrensprinzip
Wechselseitiger Batchbetrieb mit teilweiser Entleerung
Mindestens zwei Prozessbehälter je Station
Hydrolyse-, Hauptfermentations- oder Nachfermentationsstationen werden mit wenigstens zwei Rührbehältern ausgestattet. Während ein Behälter behandelt, kann der andere befüllt oder entleert werden.
Definierte Ruhe- und Behandlungsphase
Nach vollständiger Befüllung wird der jeweilige Behälter über 5 bis 15 Tage weder beschickt noch entleert. Die Behandlung beschränkt sich auf Temperierung und bedarfsgerechte Umwälzung.
Teilentleerung statt vollständiger Entleerung
Vor der nächsten Befüllung wird der Prozessbehälter nur so weit entleert, dass mindestens 20 %, bevorzugt etwa 40 %, des Behälterinhaltes verbleiben.
Verbleibender Rest als Impfkultur
Der im Behälter verbleibende Substratrest enthält die an die jeweilige Prozessstufe angepasste Mikrokultur und dient als aktive Impfmasse für den nächsten Batch.
Begrenzte organische Belastung
Die Wiederbefüllung erfolgt so, dass die tägliche Belastung der vorhandenen Biomasse 15 kg organische Trockensubstanz je Kubikmeter Biomassevolumen nicht überschreitet.
Mesophile Haupt- und thermophile Nachfermentation
Die Hauptfermentation kann mindestens fünf Tage batchweise im mesophilen Milieu erfolgen. Eine mindestens zehntägige thermophile Nachfermentation ermöglicht zusätzlich eine Vollstromhygienisierung.
Technische Einbindung
Nutzung vorhandener Rührbehälter in mehrstufigen Anlagen
Hydrolysestation
Die Hydrolyse kann kontinuierlich oder ebenfalls batchweise betrieben werden. Bei zwei Behältern sind definierte aerobe oder semi-aerobe Behandlungszeiten möglich.
Hauptfermentationsstation
Voll durchmischbare Rührbehälter können im mesophilen Batchbetrieb mit angepassten Kulturen und gesicherter Mindestbehandlungszeit eingesetzt werden.
Nachfermentationsstation
Der thermophile Batchbetrieb fördert den weiteren Abbau rohfaserreicher Bestandteile, erhält langsam wachsende Kulturen und ermöglicht Hygienisierung.
Lagertank und Phasentrennung
Ein nachgeschalteter Lagertank entkoppelt den Batchbetrieb von der kontinuierlichen oder bedarfsgerechten Phasentrennung der Fermentationsrückstände.
Kundennutzen
Höhere Prozesssicherheit und bessere Nutzung vorhandener Anlagentechnik
Nutzung bewährter Rührbehälter
Bestehende voll durchmischbare Fermenter können durch eine angepasste Fahrweise technologisch aufgewertet werden, ohne zwingend spezielle Fermenterkonstruktionen zu benötigen.
Erhalt adaptierter Mikrokulturen
Die verbleibende Impfmasse verhindert den vollständigen Austrag der an schwer abbaubare Substratbestandteile angepassten Mikroorganismen.
Gesicherte Mindestbehandlungszeiten
Die Batchphase stellt sicher, dass der gesamte Behälterinhalt die vorgesehene Behandlungszeit tatsächlich durchläuft.
Höhere energetische Ausnutzung
Räumlich getrennte Prozessstufen und angepasste Kulturen können den Abbau unterschiedlicher organischer Fraktionen verbessern und den Biogasertrag erhöhen.
Reduzierter Rührenergieeinsatz
Während der Batchphase wird nur so intensiv und so häufig gerührt, wie es zur Gasfreisetzung und zur Vermeidung von Schwimmschichten erforderlich ist.
Hygienisierte Düngemittelprodukte
Eine mindestens zehntägige thermophile Nachfermentation kann eine Vollstromhygienisierung unterstützen und die Qualität organischer NPKS-Düngemittel verbessern.
Technischer Hintergrund
Die dargestellte technische Lösung orientiert sich an der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2018 002 883 A1. Die konkrete Auslegung der Behälteranzahl, Nutzvolumina, Batchzyklen, Temperaturführung, Rührzeiten und organischen Belastungen muss auf die jeweiligen Einsatzstoffe und die vorhandene Anlagenkonfiguration abgestimmt werden.
Technische Projektprüfung