Hoher Platz- und Investitionsbedarf
Eine eigenständige Hydrolysestation und ein separater Fermenter benötigen zusätzliche Fundamente, Behälter, Leitungen und technische Ausrüstung.
Kompakte technische Lösung für Bioenergieanlagen
Kombinierter Hydrolyse-Fermentations-Apparat
Der Apparat vereint einen zentral angeordneten Hydrolysebehälter mit einem ihn umgebenden Fermenter, Nachfermenter oder Gärrestlager. Hydrolyse und Methanfermentation bleiben räumlich getrennt, nutzen jedoch gemeinsame Bau-, Wärme- und Gasfunktionen.
Ausgangsproblem
Getrennte Prozessstufen benötigen häufig zusätzliche Behälter, Heizflächen und Bauwerke
Zusätzlicher Wärmebedarf
Hydrolyse und Fermentation benötigen unterschiedliche, stabile Temperaturniveaus. Getrennte Heizsysteme erhöhen Investition, Wartung und Energieverbrauch.
Ungenutzte Hydrolysegase
Hydrolysegase können Sauerstoff, Wasserstoff und Dämpfe kurzkettiger Fettsäuren enthalten. Bei ungeeigneter Ableitung gehen energetische und verfahrenstechnische Potenziale verloren.
Nachrüstung bestehender Behälter
Bestehende Fermenter oder offene Endlager lassen sich häufig nur mit erheblichem baulichem Aufwand in leistungsfähige und gasdichte Prozessstufen umwandeln.
Funktionsprinzip
Zentraler Hydrolysebehälter im umgebenden Gärsubstratbehälter
Räumlich getrennte Reaktionsräume
Der korrosionsbeständige Hydrolysebehälter ist zentral in einem größeren Behälter für Gärsubstrat angeordnet. Beide Prozessstufen bleiben stofflich und biologisch getrennt.
Aerobe oder schwach aerobe Hydrolyse
Dosierte Luft- oder Sauerstoffzuführung über Druckluftlanzen beziehungsweise über die vom Zentralrührwerk gebildete Trombe ermöglicht eine bedarfsgerechte Hydrolyse.
Integrierte Heizfunktion
Die Wand des Hydrolysebehälters ist teilweise als mit Heizwasser durchströmte Heizfläche ausgeführt. Sie beheizt die Hydrolyse und überträgt gleichzeitig Wärme auf den umgebenden Fermenter.
Nutzung der Hydrolysegase
Die sauerstoffhaltigen Hydrolysegase werden in den Gasraum des umgebenden Fermenters geleitet. Der Sauerstoff kann die biologische Schwefelwasserstoffbindung unterstützen; Wasserstoff und Fettsäuredämpfe können zur weiteren Biogasbildung beitragen.
Flexible Nutzung des Außenraumes
Der umgebende Behälter kann als Hauptfermenter, Nachfermenter oder beheiztes und gasdichtes Gärrestlager betrieben werden.
Batchbetrieb und längere Mindestbehandlungszeit
Bei mindestens zwei Apparaten können Hydrolyse und Fermentation wechselweise batchweise betrieben werden. Dadurch lassen sich definierte Hydrolysezeiten, längere anaerobe Mindestbehandlungszeiten und eine thermophile Hygienisierung realisieren.
Konstruktive Merkmale
Mehrfachnutzung einer kompakten Behälterkombination
Korrosionsbeständiger Hydrolysebehälter
Der zentrale Reaktionsraum wird für die sauren und sauerstoffhaltigen Bedingungen der Hydrolyse aus korrosionsbeständigen Werkstoffen ausgeführt.
Mittelstütze für die Abdeckung
Der Hydrolysebehälter kann zugleich als konstruktive Mittelstütze für eine feste Abdeckung oder für das Tragsystem einer Gasspeichermembran dienen.
Wartung bei laufendem Betrieb
Tauchhülsen für Rührtechnik ermöglichen bei geeigneter Betriebsweise den Wechsel oder die Wartung von Umwälzeinrichtungen ohne vollständige Entleerung der Reaktionsräume.
Geeignet für Neubau und Nachrüstung
Die Lösung kann in neue Anlagen integriert oder zur Aufwertung vorhandener Fermenter, Nachfermenter und bisher offener Endlager genutzt werden.
Kundennutzen
Geringerer Bauaufwand und bessere Nutzung der biologischen Prozessstufen
Kompakter Anlagenaufbau
Hydrolyse und Fermentation werden in einer gemeinsamen Behältergeometrie realisiert, ohne die biologischen Reaktionsräume miteinander zu vermischen.
Reduzierte Heiztechnik
Die beheizte Hydrolysebehälterwand temperiert zugleich den umgebenden Gärsubstratraum. Separate Heizflächen im Außenbehälter können entfallen.
Bessere Hydrolyse faserreicher Stoffe
Definierte Temperatur, Belüftung und Behandlungszeit verbessern den biologischen Aufschluss lignocellulosereicher Einsatzstoffe und können die Methanausbeute erhöhen.
Stabilere Methanfermentation
Die vorgelagerte Hydrolyse kann Viskosität und Schwimmschichtneigung reduzieren, den Kohlenstoffabbau beschleunigen und die Methanisierungsstufe vor Übersäuerung schützen.
Energetische Nutzung der Hydrolysegase
Hydrolysegase werden nicht ungenutzt abgeführt, sondern in den anaeroben Prozess und gegebenenfalls in eine biologische Gasentschwefelung eingebunden.
Nachrüstung offener Gärrestlager
Bestehende Endlager können mit einem zentralen Hydrolysebehälter, Beheizung und gasdichter Abdeckung zu einer zusätzlichen biologisch aktiven und gasgewinnenden Stufe aufgewertet werden.
Technischer Hintergrund
Die dargestellte technische Lösung orientiert sich an der europäischen Patentanmeldung EP 2 982 739 A1. Die konkrete Auslegung der Behältervolumina, Heizflächen, Korrosionsschutzmaßnahmen, Rührtechnik, Gasführung und Sicherheitseinrichtungen muss projekt-, standort- und einsatzstoffbezogen erfolgen.
Technische Projektprüfung