DE3018018C2

DE3018018C2 -

Info

Publication number: DE3018018C2
Application number: DE19803018018
Authority: DE
Inventors: Rolf W. 2863 Ritterhude De Lindemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-10
Filing date: 1980-05-10
Publication date: 1988-12-01
Also published as: DE3018018A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anaeroben Ausfaulung organischer Stoffe zur Methangasgewinnung in einem Bioreaktor und außerdem einen Bioreaktor zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Über Möglichkeiten zur anaeroben Ausfaulung orga nischen Mülls, Klärschlamms, Gülle und anderer organischer Abfälle der Landwirtschaft, der Industrie und kommunaler Entsorgungseinrichtungen sowie von Pflanzen, die in eigens zu diesem Zwecke errichteten Pflanzenfarmen auf dem Festland und im Festlandsockel der Meere angebaut werden, ist auf einer Veran staltung mit der Bezeichnung "Bremer-Biogas-Workshop" im Mai 1979 referiert worden. Inhalte dieser Veranstaltung sind in einem Buch mit dem Titel "Bremer Overseas Research and Development Association", erschienen bei der Deutschen Gesellschaft für technische Zusammenarbeit, Eschborn, beschrieben. Zum Stand der Technik wird außerdem hingewiesen auf einen Prospekt der Firma Klöckner-Werke AG., Postfach 2780, 4500 Osnabrück, über das "KLÖCKNER-MIS-Verfahren" vom April 1978 mit der Bezeichnung KL-M 999 851, Teil 1, sowie auf den Prospekt "Bellmer Post Abwasserreinigung", Mitteilung 2, Seite 10.

Diese bekannten Verfahren arbeiten ausschließlich mit einer kontinuierlichen Beschickung von Faultürmen, in denen die anaerobe Ausfaulung stattfindet, so daß die kontinuierliche Beschickung die Entwicklung der Altbakterien in ihrer Weiterentwicklung behindert. Die Neukulturen für die Ausfaulung werden durch Altschlammbeimengung geimpft, wodurch eine natürliche Degeneration der Methanbakterienstämme herbeigeführt wird. Außerdem erfolgt eine mechanische Umwälzung, durch die Molekülgruppen, an denen sich Altbakterien angereichert haben, zerschlagen und die Methan bakterien in ihrer Entwicklung gestört werden. Bei dem in "Bellmer Post Abwasserreinigung" beschriebenen Verfahren erfolgt schließlich eine Heizgasumwälzung, durch die in der Peripherie der Heizgasblasen zur Biomasse ein hohes Temperaturgefälle entsteht, welches die Methanbakterienentwicklung behindert, da Methanbakterien gegen Temperaturgefälle besonders empfindlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zu schaffen, durch das die Entwicklung der Altbakterien nicht behindert wird, keine Impfung mit Altschlamm erforderlich ist, keine mechanische Umwäl zung stattfindet und auch kein Heizgas zugeführt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Ein solches Verfahren vermeidet die Nachteile der bisher bekannten Verfahren und ermöglicht vor allem eine ungestörte Entwicklung der Methanbakterien. Die Biomasse wird vor dem Einbringen in den Bioreaktor durch Amylase, Lipase, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase und Carboxypeptidase vorfermentiert. Die Methanbakterien werden gesondert bei 38 Grad Celsius auf einer Nährlösung unter optimalen Bedingungen gezüchtet. Die so vorfermentierte Biomasse wird durch pH-Verschiebung auf pH 12 durch CaO und exotherme Erhitzung auf 70 Grad Celsius für die Dauer von 30 Minuten hygienisiert. Die inzwischen eingebrachte und mit den gesondert gezüchteten Methanbakterien beimpfte, hygenisierte Biomasse fault in Einzelkammern getrennt über die gesamte Fauldauer aus. In den hintereinander angeordneten Faulkammern des Bioreaktors erfolgt die Umwälzung mittels Biogas, welches bei 38 Grad Celsius Betriebstemperatur entnommen und im geschlossenen Rohrsystem hinter einander durch alle Faulkammern geleitet wird, wobei der Überdruck der Vorkammer die jeweils nachfolgende Kammer in Tages- oder Zweitagesabständen umwälzt und dadurch die Schwimmschlammschicht aufreißt. Alle Faulkammern sind hintereinander im geschlossenen Rohrsystem angeordnet und jede einzelne Kammer wird durch Kalkmilchbeimischung auf pH 7 reguliert und automatisch eingestellt.

Die Aufheizung erfolgt zweckmäßig in Bioreaktoren mit Doppelwandung durch ein Wasserbad mittels üblicher Warmwasserheizung, jedoch bei korrekter Temperatur regelung mittels eines Feinthermostats, um die notwendige konstante Reaktortemperatur mit einer Toleranz von einem Grad Celsius zu erreichen.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken sind solche Faulkammern mit einem Domaufsatz in einer straßen transportfähigen Faßbauweise gestaltet. Vorteilhaft ist eine Containerbauweise mit 2,98 m Breite und 3,98 m Höhe bei wahlweise 8, 10 oder 12 m Länge. Für den Straßentransport ist der Dom für die Gasentnahme, Füllung und Unterbringung der Umwälztechnik vorteil haft separat gestaltet und einsetzbar. Die erziel baren Vorteile sind eine höhere Gasausbeute, geringerer CO₂-Gehalt und Verkürzung der Faulzeit auf 6 Tage bei 80% Gasausbeute (vgl. auch die nachstehende Figur).

In den mittels Grob- und Feinthermostat auf 38 Grad Celsius regulierten Kammern erfolgt die Umwälzung und Zerstörung der Schwimmschlammschicht durch eigens entnommenes Biogas unter Druck bei gleicher Gas temperatur von ebenfalls 38 Grad Celsius. Die Umwälzung in den Kammern erfolgt nach einem Anlauf mit Stickstoff aus einer Druckflasche dadurch, daß die Kammern in Tages- oder Zweitagesabständen gefüllt werden, so daß durch spontan einsetzende Gasent wicklung eine Drucksteigerung entsteht, die infolge des Druckgefälles eine Umwälzung der Biomasse in den nachfolgenden Kammern bewirkt.

Die Vorfermentierung der Beschickungsstoffe mittels Amylase, Lipase, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase und Carboxypeptidase bricht die Kohlenwasserstoffringe in kurze, leicht aufschließbare Kettenmoleküle auf, so daß nach der anschließenden Hygienisierung bei 70 Grad Celsius über 30 Minuten und pH-Wert-Verschiebung auf pH 12 mittels CaO exotherme Wärme entsteht und anschließend eine Einregulierung auf pH 7 erfolgt. Anschließend erfolgt die Füllung der Kammern bei 38 Grad Celsius, so daß die Gasentwicklung ohne weitere Vorbehandlung sofort einsetzen kann.

Claims

1. Verfahren zur anaeroben Ausfaulung organischer Stoffe zur Methangaserzeugung in einem Bioreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Biomasse vor dem Einbringen in den Bioreaktor durch Analyse, Lipase, Trypsin, Chymotrypsin, Elastase und Carboxypeptidase vorfermentiert,
b) gesondert Methanbakterien bei 38 Grad Celsius auf Nährlösung züchtet,
c) die vorfermentierte Biomasse durch pH-Verschiebung auf pH 12 durch CaO und exotherme Erhitzung auf 70 Grad Celsius für die Dauer von 30 Minuten hygenisiert,
d) getrennt über die gesamte Fauldauer die inzwischen eingebrachte und mit den gesondert gezüchteten Methanbakterien beimpfte, hygienisierte Biomasse in Einzelkammern ausfault,
e) in den hintereinander angeordneten Faulkammern mittels entnommenem Biogas bei 38 Grad Celsius Betriebstemperatur im geschlossenen Rohrsystem hintereinander durch alle Faulkammern und durch Druckgefälle infolge Füllung der Kammern in Tages- oder 2-Tagesabständen die Biomasse umwälzt und die Schwimmschlammschicht aufreißt,
f) wobei alle Faulkammern hintereinander im geschlos senen Rohrsystem angeordnet sind und jede einzelne Kammer durch Kalkmilchbeimischung auf pH 7 reguliert und automatisch eingestellt wird.

2. Bioreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, unterteilt in Faulkammern mit Domaufsatz und Doppelmantel zum Aufheizen und zur Konstant haltung der Biomassentemperatur während der ganzen Verfahrensdauer durch Heizungssystem mittels auto matischer Thermostatsteuerung, dadurch gekennzeich net, daß er straßentransportfähig in Faßbauweise gestaltet ist.