DD245861A1 - Verfahren zur gewinnung von biogas aus schweineguelle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus Schweineguelle oder aehnlichen zusammengesetzten Abprodukten. Nach den bekannten Verfahren der anaeroben Fermentation von Guelle werden erhebliche Anteile der organischen Substanz der Methanbildung nicht zugaenglich bzw. nur mit geringer Abbaugeschwindigkeit mikrobiell in Methan und Kohlendioxid umgewandelt. Eine Erhoehung der Umsatzgeschwindigkeit ist durch eine Trennung der Biogasreaktoren in einen sauren und einen methanogenen Faulraum bzw. durch Betreiben von zwei Reaktoren fuer die beiden Stufen oder durch den Uebergang zum thermophilen Temperaturbereich moeglich. Thermophile Verfahren finden aber wegen der geringeren Nettoenergieproduktion sowie der Instabilitaet des Prozesses bisher in der allgemeinen Praxis keine Anwendung. Das Ziel der Erfindung besteht in einer Erhoehung der Biogasausbeute pro Tonne eingesetzter organischer Substanz bei gleichzeitiger Erhoehung der Umsatzgeschwindigkeit, wobei zur Erhoehung der Biogasbildungsgeschwindigkeit keine zusaetzlichen Bauaufwendungen notwendig sind. Das Ziel wird erreicht, indem zu der im Biogasreaktor vorhandenen Mikroorganismenpopulation ein Bakterium angezuechtet wird, das in der Lage ist, sonst nicht erschliessbare Bestandteile der organischen Substanz des Substrates einer mikrobiellen Verwertung zugaenglich zu machen und somit die Energieproduktion zu erhoehen. Die Erfindung kann in Schweineproduktionsanlagen sowie Produktionsanlagen mit aehnlich zusammengesetzten Abprodukten eingesetzt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Biogas aus Schweinegülle bei gleichzeitiger Reduzierung unerwünschter Inhaltsstoffe.
Die Erfindung gehört in das Gebiet der technischen Mikrobiologie und kann in Anlagen der industriellen Tierproduktion sowie allen Anlagen, in denen Schweinegülle anfällt, genutzt werden.
Neben den bekannten herkömmlichen einstufigen Verfahren zur anaeroben Gülleaufbereitung sind zur Erhöhung der Methanausbeute bezogen auf eine Reaktorvolumeneinheit und bezogen auf die eingesetzte Menge an organischem Material insbesondere zweistufige Verfahren sowie Verfahren im therniophilen Temperaturbereich entwickelt.
Während sich thermophile Verfahren wegen der ungenügenden Nettoenergieproduktion und der instabilen Prozeßführung bisher noch nicht durchgesetzt haben, sind zweistufige Verfahren bereits praxiswirksam. Diese zweistufigen Verfahren arbeiten nach dem Prinzip der Trennung von Säurestufe und Methanstufe, wodurch sich wesentlich höhere Fermentationsleistungen erreichen lassen als mit bekannten einstufigen Verfahren.
In einem in DE 2 939169 beschriebenen Fermentoristdem methanerzeugenden Reaktor zusätzlich ein Sau re'reaktor zugeordnet, in dem das zu behandelnde Abwasser vor der eigentlichen Methanerzeugung einer Vorsäuerung unterzogen wird. Die Füllung des Säurereaktors erfolgt periodisch, die Verweilzeit beträgt 3 Tage, wobei eine Erwärmung notwendig ist. Nach einem Verfahren (DE 3102739) verlaufen saure und Methangärung getrennt dadurch, daß in dem Reaktorraum eine Aufteilung von Säurephase und Methanphase im umgekehrten Verhältnis zu den Abbauraten der Prozeßstufen Säure plus Essigsäurebildung/ Methanbildung vorzugsweise von etwa 1:10 erfolgt. Die Trennung wird in einem runden Gärbehälter mit Kreisringkammer realisiert.
In dem in DE 2621 524 beschriebenen Verfahren ist die Trennung mit einer Rückführung von Säurebildnern zum Voraufschluß der organischen Substanz gekoppelt, d. h. zwischen Säurereaktor und Methanreaktor ist eine Trenneinrichtung vorgesehen.
Nach diesem Grundprinzip der Trennung von saurer und alkalischer Gärung entweder durch zwei unabhängige Reaktoren oder durch Trennung eines Reaktors in zwei Räume verlaufen alle Erfindungsschreibungen, die Ansprüche auf eine Zwei- bzw. Mehrstufigkeit des Fermentationsprozesses erheben.
(DE-OS 2821 796, US-PS 4022665, US-PS 4318993, US-PS 4040953, US-PS 4053395, US-PS 4067801, CH-PS 495302, GB-AS 2013170).
Dabei werden Volumenverhältnisse zwischen Säure- und Methanreaktor von 1:5 bis 1:10 angegeben. Diese Verfahren haben demnach den Nachteil, daß zwischen 10% und 20% des Reaktorvolumens für die eigentliche Methangärung nicht genutzt werden können bzw. zusätzliche Reaktoren gebaut werden müssen. Nach einem Verfahren (US-PS 4401 565) wird versucht, die Aufwendungen für den Voraufschluß durch eine Vakuumbehandlung vor bzw. im Reaktor zu verringern.
Sowohl bei der konventionellen einstufigen als auch bei der zweistufigen Fermentation von Schweinegülle werden mit diesem Verfahren erhebliche Mengen der organischen Substanz für die Methanbildung nicht zugänglich, da die Mischpopulation aus Säurebildnern keine Mikroorganismen enthält, die in der Lage sind, Lignocellulosen aufzuschließen.
Ziel der Erfindung ist die Gewinnung von Biogas aus Schweinegülle oder ähnlichen Substraten mit einer bezogen auf die eingesetzte organische Substanz hohen Biogasausbeute sowie einer hohen Biogasbildungsgeschwindigkeit und die gleichzeitige Entlastung der Gülle bezüglich umweltbelastender Inhaltsstoffe.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die in Schweinegülle vorhandenen organischen Inhaltsstoffe bei'hoher Biogäsbildungsgeschwindigkeit maximal für die mikrobielle Methanerzeugung zu nutzen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zu der im Biogasreaktor vorhandenen Mischpopulation zusätzlich ein Bakterium angezüchtet wird, das in der Lage ist; sonst für die Methangärung nicht zugängliche Inhaltsstoffe der Schweinegülle aufzuschließen und somit für die Biogaserzeugung zu gewinnen. Dadurch wird eine maximale mikrobielle Biogassynthese bei gleichzeitigem maximalem Abbau organischer Inhaltsstoffe der Gülle erreicht, ohne daß ein Voraufschluß durch Trennung in zwei Stufen notwendig ist.
Als Bakterium wird Ruminococcus flavefaciens aus Schafpansen verwendet und an Schweinegülle adaptiert. Dieses Bakterium ist in der Lage, von Lignin umgebene Zellulose in den Feststoffen der Schweinegülle aufzuschließen und sich dabei zu vermehren. Bei der Lösung der Aufgabe wird Ruminococcus flavefaciens in dem Schweinegülle vergärenden Biogasreaktor angezüchtet, was nur unter stabilen Prozeßbedingungen (Konzentration wasserdampfflüchtiger Karbonsäuren unter 800 mg/l) möglich ist und wobei der Reaktor 24 Stunden vor und nach der Zugabe von Schafpansen nicht mit frischer Schweinegülle beschickt werden sollte.
Bei der Lösung der Aufgabe werden bereits bekannte Elemente anaerober Fermentationstechnologien so modifiziert und weiterentwickelt, daß eine höhere Effizienz des Verfahrens realisiert wird.
Dertragende Gedanke der Erfindung ist, eine Erhöhung der spezifischen Biogasausbeute bei gleichzeitiger Erhöhung der Biogasbildungsgeschwindigkeit ohne zusätzliche Bauaufwendungen zu erreichen und so die Zielstellung nicht nur prinzipiell, sondern auch material- und energiewirtschaftlich und damit ökonomisch akzeptabel zu verwirklichen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Verwertung der Inhaltsstoffe der Gülle durch einstufige Fermentation, wobei der Aufschluß von Bestandteilen der organischen Substanz durch Anzüchten eines entsprechenden Bakteriums im Biogasreaktor unterstützt wird.
per Fermentatinsprozeß ist gekennzeichnet durch
— eine Temperatur von 290C bis 400C, vorzugsweise 33°C bis 350C;
— einen pH-Wert zwischen 7,0 und 8,5;
— eine mittlere Verweilzeit zwischen 5 und 25 Tagen, vorzugsweise 10 bis 20 Tagen;
— eine Konzentration an wasserdampffiüchtigen Karbonsäuren unter 2g/l, vorzugsweise unter 1,5g/l.
Die wesentlichen Vorteile des Verfahrens gegenüber gegenwärtig angewandten Verfahren zur Biogaserzeugung sind:
— Erhöhung der Biogasausbeute pro Tonne eingesetzter organischer Trockensubstanz und damit Erhöhung der Effizienz des Verfahrens;
— Erhöhung der Biogasbildungsgeschwindigkeit und damit Verkürzung der Verweilzeit der Gülle im Biogasreaktor (Verringerung der Investitionen für den Reaktorbau)
— keine zusätzlichen Bauaufwendungen für Behälter zur sauren Gärung.
Die im Rahmen des Verfahrensbeispieles eingesetzte Gülle entstammt einer industriemäßigen Schwejnezuchtanlage. Die Größenordnung und die Methoden der Tierhaltung einschließlich des angewendeten Fütterungsregimes bedingen eine in bestimmten Grenzen gleichbleibende Zusammensetzung der Rohgülle. Die aus den Schweineproduktionsanlagen geförderte Gülle ist durch folgende mittlere Stoffkennwerte charakterisierbar: TS 33,0g/l, oTS 24,6g/l, CFS 5,2g/l, NK 2,7g/l, NH4 + 1,53 g/l. Ruminococcus flavefaciens wird aus frischem Schafpansen im Biogasreaktor angezüchtet. Die Fermentation verläuft bei einer Temperatur von 33°C, einem pH-Wert von 7,8 und einer Konzentration an wasserdampffiüchtigen Karbonsäuren von 800 mg/l. Für eine mittlere Verweilzeit von 20 Tagen ist der Fermentorablauf durch folgende Stoffkennwerte gekennzeichnet: TS 20,5g/l, oTS 13,0g/i, CFS0,8g/l, NK2,7g/l, NH4 + 2,2g/l.
Die spezifische Biogasausbeute beträgt 0,58m3/kg oTS, die Biogasbildungsgeschwindigkeit 0,7 m3/m3 · d. Die Fermentation der entsprechenden Gülle, auf der Ruminococcus flavefaciens nicht angezüchtet wurde, beträgt 0,40 m3/kg oTS, die Biogäsbildungsgeschwindigkeit 0,55 m3/m3 · d. Der Methananteil im Biogas ist 70%. Der Abbau des BSB5 beträgt über90%.
Claims (2)
- Erfindungsanspruch:1. Verfahren zur Gewinnung von Biogas aus Schweinegülle sowie stroh haltigen Materialien und anderen lignozellulosehaltigen Abfällen, gekennzeichnet dadurch, daß zu der vorhandenen Mischpopulation im Biogasreaktor zusätzlich ein Bakterium angezüchtet wird, das in der Lage ist, sonst nicht verwertbare Bestandteile der organischen Substanz mikrobiell aufzuschließen, daß eine Gärtemperatur von 290C bis 400C, vorzugsweise 330C bis 35°C eingehalten wird, daß der pH-Wert zwischen 7,0 und 8,5 liegt, daß die mittlere Behandlungszeit 5 bis 25 Tage, vorzugsweise 10 bis 20 Tage beträgt.
- 2. Verfahren zur Gewinnung von Biogas aus Schweinegülle sowie st roh haltigen Materialien und anderen lignozellulosehaltigen Abfällen, gekennzeichnet dadurch, daß das zusätzliche Bakterium Ruminococcus flavefaciens aus frischem Rinder- oder Schafspanseninhalt angezüchtet wird.
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| WO2010114481A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Agency For Science, Technology And Research | Methods for improving biogas production in the presence of hard substrates |
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1986
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Cited By (3)
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| DE102004012587A1 (de) * | 2004-03-12 | 2005-09-29 | Bühler AG | Sojapulver enthaltende Fettmasse und Verfahren zur Herstellung derselben |
| WO2010114481A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Agency For Science, Technology And Research | Methods for improving biogas production in the presence of hard substrates |
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