Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BIOREACTOR FOR METHANISING BIOMASS AND A BIOGAS INSTALLATION FOR PRODUCING THERMAL, ELECTRIC OR MECHANICAL ENERGY FROM BIOMASS USING SAID BIOREACTOR, METHOD FOR REGULATING AND CONTROLLING ONE SUCH BIOGAS INSTALLATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/006439
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a bioreactor for methanising biomass, a biogas installation comprising one such bioreactor, and a method for regulating and controlling one such biogas installation. The biogas reactor can be opened over a large surface by means of a flap, for loading and unloading, and can be closed in a gastight manner. Regulating the consumption of biogas by a biogas user according to the quantity of biogas produced in the bioreactor eliminates intermediate storage with all the related dangers. Detecting the oxygen partial pressure in the bioreactor enables a leak to be detected at an early stage and enables appropriate countermeasures to be taken. By detecting the composition of the percolating juice, the gasification processes can be influenced in a targeted manner.

Inventors:
LUTZ PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/008200
Publication Date:
January 24, 2002
Filing Date:
July 16, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BEKON ENERGY TECHNOLOGIES GMBH (DE)
LUTZ PETER (DE)
International Classes:
C10L3/06; C12M1/00; C12M1/107; (IPC1-7): C12M1/00
Foreign References:
EP1301583B12004-10-06
EP0755905A11997-01-29
Attorney, Agent or Firm:
Winter, Brandl Fürniss Hübner Röss Kaiser Polte Partnerschaft (Freising, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse, mit einem durch eine Klappe (14) gasdicht ver schließbaren Faulbehälter (2 ; 200) zur Aufnahme der Biomasse, eine in der Behälterwandung (4) vorgesehene, flächige Heizeinrichtung (20), einem Biogasentnahmeanschluß (18), und einer SickersaftDrainageeinrichtung (22).
2. Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) in ihrem Randbereich mit einem umlaufenden Dichtungsschlauch (130) versehen ist, der mittels einem Fluid, insbesondere Luft, aufblas bar ist.
3. Bioreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) Außenabmessungen aufweist, die kleiner sind als die Innenabmessungen des Faulbehäl ters (2 ; 200) in der Ebene in der sich die Klappe (14) in geschlossenem Zustand erstreckt, so dass die Behälterwandung (4,6,8,10 ; 208) über die Klappe (14) übersteht.
4. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) mittels einer Hydraulikeinrichtung (16) betätigbar ist.
5. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faulbehälter (2 ; 200) kubisch oder quaderförmig mit vier Seitenwänden (6,8,12,14), Boden (4) und Decke (10 ; 204) ist und die Klappe (14) eine Wand, vorzugsweise eine senkrecht stehende Seitenwand, des Faulbehälters (2 ; 200) bildet.
6. Bioreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke des Faulbehälter (200) als Deckel (204) ausgebildet ist, der mittels Hubzylindern (202), vorzugsweise Differentialzylindern, anhebbar und absenkbar ist.
7. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faulbehälter die Form eines Zylinder aufweist und die Klappe die Form eines kreisförmigen Deckels aufweist, der eine Stirnseite des Zylinders abdeckt.
8. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (20) nach Art einer Fußbodenheizung in die Boden platte (4) und/oder die übrige Behälterwandung (6, 8,12) des Faulbehälters (2 ; 200) integriert ist.
9. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faulbehälter (2 ; 200) nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton be steht.
10. Biogasanlage zur Erzeugung von thermischer, elektri scher oder mechanischer Energie aus Biomasse, mit wenigstens einem Bioreaktor (2 ; 200) zur Erzeu gung von Biogas aus Biomasse nach einem der vorher gehenden Ansprüche, einem Biogasverbraucher (30) zur Erzeugung von thermischer, elektrischer oder mechanischer Energie, einer Biogasleitung (32) zur Zuführung des Bio gases aus dem wenigstens einen Bioreaktor (2,200) zu dem Biogasverbraucher (30).
11. Biogasanlage nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung (34) in der Biogaslei tung (32) zur Regelung der Biogasdurchflußmenge, eine Differenzdruckerfassungseinrichtung (44) zur Erfassung des Differenzdrucks zwischen dem in dem wenigstens einen Bioreaktor (2i) herrschenden Druck und dem Umgebungsdruck, und eine Biogasverbraucherregeleinrichtung (46) zur Regelung des Verbrauchs von Biogas, derart, dass der in der in der Differenzdruckerfassungseinrichtung (44) erfaßte Differenzdruck in einem bestimmten Re gelintervall liegt.
12. Biogasanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, dass das Regelintervall des Differenzdrucks po sitiv ist.
13. Biogasanlage nach wenigstens einem der vorhergehen den Ansprüche 10 bis 12, mit einer Partialdruckmeßeinrichtung (50) zur Er fassung des Sauerstoffpartialdrucks in dem wenig stens einen Bioreaktor (2i), einer Abgasspülleitung (54) zur Zuführung von Abgasen aus dem Biogasverbraucher (34) in den wenig stens einen Bioreaktor (2i), einer Ventileinrichtung (58i, 60i) für jeden Bioreaktor (2i) zum Verbinden der Abgasspülleitung (54) mit dem jeweiligen Bioreaktor (2i) und zum Verbinden des jeweiligen Bioreaktors (2i) mit der Umgebung, und einer Steuereinrichtung (52) zum Betätigen der Ventileinrichtung (58i, 60i) und zum Fluten des jeweiligen Bioreaktors (2i), wenn der Sauerstoff partialdruck in dem jeweiligen Bioreaktor (2i) einen bestimmten Wert überschreitet.
14. Biogasanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die Ventileinrichtung (58i, 60i) für je den Bioreaktor (2i) ein Ventilpaar bestehend aus Absperrventil (58i) in der Abgasspülleitung (54) und Spülventil (60i) zur Umgebung umfaßt.
15. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, mit einer SickersaftDrainageeinrichtung (22), einer Sickersaftrückführleitung (28,74) zur Rückführung des durch die SickersaftDrainageein richtung (22) gesammelten Sickersafts in den wenig stens einen Bioreaktor (2i), einer Meßeinrichtung (72) zum Erfassen von si gnifikanten Parametern des durch die Sickersaft Drainageeinrichtung (22) gesammelten Sickersaftes, und einer Zumischeinrichtung (70) zur Zuführung von Zusatzstoffen in die Sickersaftrückführleitung (74) entsprechend den durch die Meßeinrichtung (72) er faßten Parametern.
16. Biogasanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, dass die Sickersaftmeßeinrichtung (72) den ph Wert des Sickersaftes mißt und dass die Zumischein richtung (70) zur Zuführung von Lauge, insbesondere von Kalziumhydroxid oder Kalkmilch ausgelegt ist, wenn der phWert des Sickersaftes unter einen be stimmten Wert sinkt.
17. Biogasanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zumischeinrichtung (70) zur Zuführung von Nährstoffen, insbesondere von Milch zucker, für die in den Bioreaktoren (2i) aktiven Bakterien ausgelegt ist.
18. Biogasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, das mehrere Bio gasverbraucher (30) vorgesehen sind.
19. Verfahren zur Regelung einer Biogasanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 18 mit folgenden Verfahrens schritten : a) Überwachen des Differenzdrucks zwischen dem Druck im Inneren des jeweiligen Bioreaktors (2i) und der Umgebung, und b) Regeln der von dem Biogasverbraucher (30) ver brauchten Biogasmenge derart, dass der bzw. die überwachten Differenzdrücke in einem vorbestimmten Druckintervall verbleiben.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der von dem Biogasverbraucher (30) verbrauchten Biogasmenge durch Variation der Biogas durchflußmenge in der Biogasleitung (32) erfolgt.
21. Verfahren zur Regelung einer Biogasanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 18 mit folgenden Verfahrens schritten : a) Überwachen des Sauerstoffpartialdrucks in den einzelnen Bioreaktoren (2i), b) Absperren des jeweiligen Bioreaktors (2i) von der Biogasleitung (32), falls der Sauerstoffpar tialdruck einen bestimmten Schwellwert übersteigt, c) Fluten des jeweiligen Bioreaktors (2I) mit Ab gas aus dem Biogasverbraucher (30), und d) Öffnen des jeweiligen Bioreaktors (2i).
22. Verfahren zur Regelung einer Biogasanlage nach An spruch 15 bis 18, mit folgenden Verfahrensschritten : a) Überwachen von signifikanten Parametern, von aus dem Bioreaktor (2i) abgeführten Sickersäften, b) Zumischung von Zusatzstoffen entsprechend der erfassten signifikanten Parameter, und c) Rückführung des Gemisches in den Bioreaktor (2 i) als Perkolat.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sickersaft bei Überschreitung eines be stimmten phWertes vor der Rückführung in den Bio reaktor (2i) Kalziumhydroxid oder Kalkmilch zuge setzt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Sickersaft vor Rückführung in den Bioreaktor (2i) Nährstoffe, insbesondere in Form von Milchzucker, und/oder Methanbildner zugesetzt werden.
Description:
Beschreibung Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse und eine Biogasanlage zur Erzeugung von thermischer, elektrischer oder mechanischer Energie aus Biomasse mit einem solchen Bioreaktor sowie Verfahren zur Regelung und Steuerung einer solchen Biogasanlage Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Methani- sierung von Biomasse, eine mit einem solchen Bioreaktor arbeitende Biogasanlage zur Erzeugung von thermischer, elektrischer oder mechanischer Energie aus Biomasse und ein Verfahren zur Steuerung und Regelung der Biogasan- lage.

Zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse aus der Land- wirtschaft oder aus Bioabfällen ist aus der EP 0 934 998 ein sogenanntes Trockenfermentations-Verfahren zur Metha- nisierung von halbfeuchter, schüttfähiger, stapelbarer oder stückigmachbarer, inokulierter Biomasse bekannt. Der in einem gasdichten Kontainer eingelagerten Biomasse wird ein Impfmaterial zugesetzt und die so gebildete Reakti- onsmasse wird unter Luftabschluß vergoren.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für dieses Trockenfermentationsverfahren einen kostengünstigen Bio- reaktor anzugeben. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung eine sichere Biogasanlage anzugeben. Weiter ist es Auf- gabe der vorliegenden Erfindung Verfahren zum Betreiben und zur Steuerung derartiger Biogasanlagen anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10, 19,21 bzw. 22.

Der Bioreaktor nach Anspruch 1 weist einen sehr ein- fachen Aufbau auf. Durch die gasdicht verschließbare

Klappe, die ausreichend groß ausgeführt ist, kann auf einfache Weise Biomasse in den Behälter eingefüllt und die Biorestmasse kann nach der Methanisierung leicht wie- der entnommen werden. Durch die flächige in der Behälter- wandung vorgesehene Heizvorrichtung wird die für die Me- thanisierung notwendige Temperatur bereitgestellt. Dar- über hinaus kann durch die Regelung der Heizung auf den Vergasungsprozeß eingewirkt werden. Der vorzugsweise über die Sickersaft-Drainageeinrichtung abgeführte Sickersaft kann, gegebenenfalls nach Aufbereitung wieder dem Faulbe- hälter zugeführt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 und 3 ist die den Faulbehälter gasdicht abschließende Klappe mit einem aufblasbaren Dichtungs- schlauch versehen. In geschlossenem Zustand wird der Dichtungsschlauch aufgeblassen und dichtet die Klappe ge- genüber der Behälterwandung auf einfache Weise gasdicht ab.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist die Klappe hydraulisch be- tätigbar, da diese bei entsprechenden Dimensionen kaum mehr von Hand betätigbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 ist der Faulbehälter kubisch oder quader- förmig ausgeführt, wobei die Klappe eine Wandung des Kubus oder Quaders bildet. Hierdurch ergibt sich zum einen eine einfache Konstruktion und zum anderen eine ausreichend große Öffnung zum Beladen und Befüllen des Faulbehälters. Zusätzlich vereinfacht sich dadurch die Herstellung des Faulbehälters.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ist die Decke des Faulbehälter mittels

Hubzylindern anhebbar und wieder gasdicht verschließbar.

Hierdurch wird eine schnelle Belüftung des Faulbehälter gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 ist der Faulbehälter zylindrisch ausge- bildet und die Klappe besitzt die Form eines scheibenför- migen Deckels. Diese Form ist insbesondere für Rundstroh- ballen als Biomasse geeignet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin- dung nach Anspruch 8 ist die Heizeinrichtung nach Art einer Fußbodenheizung in die Bodenplatte Faulbehälters integriert, da warme Gase nach oben steigen, wird hier- durch eine gleichmäßige Durchwärmung der Biomasse in dem Faulbehälter erreicht. Zusätzlich oder alternativ läßt sich die Heizeinrichtung auch in die übrige Behälterwan- dung integrieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 9 ist der Faulbehälter nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton aufgebaut. Die offene Seite der"Fertiggarage"wird durch die Klappe gasdicht verschlossen. Hierdurch ergibt sich eine sehr kosten- günstige Konstruktion.

Gemäß Anspruch 10 wird eine Biogasanlage mit einem erfindungsgemäßen Bioreaktor bereitgestellt.

Gemäß Anspruch 11 wird eine Biogasanlage, insbeson- dere mit einem erfindungsgemäßen Bioreaktor bereitge- stellt, der die Zwischenlagerung von in dem Bioreaktor erzeugten Biogas unnötig macht. Dies geschieht durch eine Regelung gemäß Anspruch 19. Dadurch, dass der Biogasver- braucher, z. B. ein Blockheizkraftwerk, ein Verbrennungs- kessel, eine Brennstoffzelle, usw., in unterschiedlichen

Lastbereichen gefahren wird, wird erreicht, dass jeweils nur das erzeugte Biogas verbraucht wird. Folglich erüb- rigt sich eine Zwischenspeicherung des erzeugten Bio- gases. Die Zufuhr von Biogas aus den Biogasreaktoren zu dem Biogasverbraucher wird über eine Differenzdrucker- fassungseinrichtung und eine Biogasverbraucherregel- einrichtung so gesteuert, daß die Druckdifferenz in dem jeweiligen Biogasreaktor und dem Umgebungsdruck innerhalb eines bestimmten Druckintervalls liegt. Steigt der Diffe- renzdruck zwischen Gasdruck im Bioreaktor und Umgebungs- druck an, wird mehr Biogas der Biogasverbrauchereinrich- tung zugeführt, so daß diese mit höherer Leistung thermi- sche, elektrische oder mechanische Energie erzeugt. Sinkt der Differenzdruck ab, wird die Zufuhr von Biogas zu der Biogasverbrauchereinrichtung gedrosselt und damit die Leistung der Biogasverbrauchereinrichtung heruntergefah- ren.

Auf diese Weise erübrigen sich Behälter z. B. in Bal- lonform, zum Zwischenlagern des in den Bioreaktoren er- zeugten Biogases. Ein erhebliches Gefahrenpotential sol- cher Biogaszwischenlagerbehälter ist damit völlig ausge- schaltet und die Sicherheit von Biogasanlagen wird erheb- lich erhöht.

Die Biogasanlage gemäß Anspruch 13 zeichnet sich ebenfalls durch eine erhöhte Sicherheit aus. Regelungs- technisch wird dies durch ein Verfahren nach Anspruch 21 erreicht. Wenn Biogasreaktoren undicht werden, kann sich in dem Bioreaktor ein leicht entzündliches, explosives Biogas/Sauerstoff-Gemisch bilden. Aufgrund von Funlcenent- ladung, Zigaretten oder statischer Elektrizität kann es damit zu schweren Explosionen kommen. Bei der Biogasan- lage gemäß Anspruch 13 wird der Sauerstoffpartialdruck in dem jeweiligen Bioreaktor gemessen bzw. kontinuierlich überwacht Übersteigt der Sauerstoffpartialdruck einen

bestimmten Wert in dem jeweiligen Bioreaktor, ist dies ein Anzeichen dafür, daß ein Leck aufgetreten ist und Sauerstoff eindringt. Um diesen gefährlichen Zustand zu verhindern, wird bei Überschreiten eines Schwellwertes für den Sauerstoffpartialdruckes der jeweilige Bioreaktor von der Biogasleitung abgesperrt. Gleichzeitig wird Ab- gas, d. h. im wesentlichen CO2, aus dem Biogasverbraucher über über eine Abgasspülleitung in den Bioreaktor mit dem erhöhten Sauerstoffpartialdruck geführt und ein Spülven- til in dem Bioreaktor geöffnet, so daß die in den Bio- reaktor befindlichen Gase aus dem Bioreaktor entweichen können und schließlich nahezu ausschließlich Kohlendioxid in dem Bioreaktor verbleibt. Ist der jeweilige vermutlich lecke Bioreaktor mit Kohlendioxid bzw. Abgas geflutet, kann er ohne Explosionsgefahr geöffnet werden und an- schließend repariert werden.

Die Biogasanlage gemäß Anspruch 15 zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit aus. Dies wird dadurch erreicht, daß dem aus dem jeweiligen Bioreaktor austre- tenden Sickersaft oder Perkulat entsprechend der jeweili- gen Zusammensetzung Zusatzstoffe hinzugefügt werden, be- vor diese in dem Bioreaktor zurückgeführt werden. Hier- durch ist es möglich, die Vergasungsreaktion im Bioreak- tor positiv zu beeinflussen. Beispielsweise wird der ph- Wert des Perkulats bzw. des austretenden Sickersafts vor der Rückführung erfaßt und falls der ph-Wert zu niedrig ist, kann Lauge, insbesondere Kalziumhydroxid oder Kalk- milch in entsprechenden Mengen zugesetzt werden (Anspruch 16). Darüber hinaus lassen sich durch Messung signifikan- ter Parameter, wie Zusammensetzung, Feststoffgehalt etc. des Sickersaftes bzw. des Perkulats Rückschlüsse auf den Vergärungsprozeß im Bioreaktor gewinnen. Durch Zumischung von Zusätzen, z. B. Milchzucker als Nahrung für die am Gärungsprozeß beteiligten Bakterien kann dieser positiv

beeinflußt werden und somit die Biogasausbeute erhöht werden (Ansprüche 17 und 21 bis 24).

Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er- findung zeigt die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen : Es zeigt : Fig. 1 schematisch eine perspektivische Darstel- lung des erfindungsgemäßen Bioreaktors ; Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Bioreaktors nach Fig. 1 ; Fig. 3 eine schematische Darstellung der Boden- platte des Bioreaktors aus Fig. 1 bzw. 2 ; Fig. 4a eine Aufsicht auf die Klappe des Faul- behälters ; Fig. 4b eine Schnittdarstellung der Klappe aus Fig. 4a entlang der Ebene A-A ; Fig. 4c ein Detail der Darstellung in Fig. 4b ; Fig. 4d eine Fig. 4c entsprechend Detaildarstel- lung mit einer alternativen Ausgestaltung der Zarge.

Fig. 5 eine erste Ausführungsform einer Biogasan- lage gemäß der vorliegenden Erfindung ;

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Biogasan- lage ; Fig. 7 eine dritte Ausführungsform einer Bio- gasanlage bzw. eines Bioreaktors ; Fig. 8 eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 7 ; Fig. 9 eine schematische, perspektivische Dar- stellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Bioreaktors ; und Fig. 10a und 10b Detaildarstellungen der Ausfüh- rungsform nach Fig. 9.

Der Bioreaktor bzw. Biogasreaktor nach den Figuren 1 bis 3 umfaßt einen quaderförmigen Faulbehälter 2, der nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton besteht und sechs plane Wandelemente umfaßt, nämlich eine Bodenplatte 4, zwei Seitenwände 6 und 8, eine Deckplatte 10, eine Rückwand 12 und eine offene Vorderseite, die durch eine gasdichte Klappe 14 verschließbar ist.

Die Klappe 14 ist mittels einer Hydraulik 16 betätig- bar. Bei offener Klappe 14 läßt sich der Faulbehälter 2 auf einfache Weise befüllen bzw. die Restbiomasse daraus entfernen. Über einen Biogasentnahmeanschluß 18 wird das in dem Faulbehälter 2 erzeugte Biogas abgeführt. In der Bodenplatte 4 des Faulbehälters 2 und teilweise auch in den Seitenwänden 6 und 8 ist eine Heizeinrichtung 20 nach Art einer Fußbodenheizung vorgesehen, mittels der die in dem Faulbehälter 2 befindliche Biomasse entsprechend tem- periert werden kann. Ebenfalls in der Bodenplatte 4 inte- griert ist eine Sickersaft-Drainageeeinrichtung 22, die eine quer verlaufende in die Bodenplatte 4 eingelassene

Rinne 24 umfaßt, die durch ein Loch-oder Schlitzblech 26 abgedeckt ist. Über eine Sickersaftableitung 28 wird der sich in der Rinne 24 sammelnde Sickersaft abgeleitet. Die Bodenplatte 4 weist in Richtung des Pfeiles A ein Gefälle hin zur Rinne 24 auf, so daß sich der Sickersaft in der Rinne 24 sammeln kann.

In Fig. 3 ist lediglich eine Rinne 24 dargestellt.

Alternativ können mehrere solcher Rinnen vorgesehen wer- den, die ebenfalls quer oder in Längsrichtung angeordnet sein können.

Fig. 4a zeigt eine Aufsicht auf den Faulbehälter 2 mit geschlossener Klappe 14. Fig. 4b zeigt eine Schnitt- ansicht des Faulbehälters entlang der Ebene A-A in Fig.

4a, wobei strichliert die geöffnete Klappe 14 zusätzlich eingezeichnet ist. Im Randbereich Der Klappe 14 umlaufend ist ein Dichtungschlauch 130 befestigt. Die Klappe 14 greift in geschlossenem Zustand in eine Zarge 132 ein- siehe Fig. 4c-, gegenüber der die Klappe 14 durch Auf- pumpen des Dichtungsschlauches 130 auf 6 bar abgedichtet wird.

Fig. 4d zeigt eine alternative Ausgestaltung der Zarge 132, die einen umlaufenden Vorsprung 134 aufweist.

Durch den Vorsprung 134 hintergreift der aufgeblasene Dichtungsschlauch 130 die Zarge 132, wodurch die Dicht- wirkung noch erhöht wird.

Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Bio- gasanlage, bei der vorzugsweise eine Mehrzahl der vor- stehend beschriebenen Bioreaktoren zum Einsatz kommen.

Die Biogasanlage umfaßt drei Bioreaktoren 2-1,2-2 und 2- 3 sowie einen Biogasverbraucher 30 zum Erzeugen von ther- mischer, elektrischer und/oder mechanischer Energie aus dem Biogas, z. B. ein Blockheizkraftwerk. Die Bioreaktoren

2-i sind über eine Biogasleitung 32 mit dem Biogasver- braucher 30 verbunden. Über eine Abgasleitung 33 wird Ab- gas aus dem Biogasverbrraucher abgeführt. Der Zufluß und die Menge von Biogas aus den Bioreaktoren 2-i zum Biogas- verbraucher 30 über die Biogasleitung 32 wird mittels einer Ventileinreichtung 34 gesteuert. Die Ventileinrich- tung 34 umfaßt ein erstes Ventil 36 in Durchflußrichtung unmittelbar vor dem Biogasverbraucher 30, ein zweites Ventil 38, ein drittes Ventil 40 und ein viertes Ventil 42 jeweils in Durchflußrichtung unmittelbar nach den Bio- reaktoren 2-i. Mittels einer Differenzdruckerfassungsein- richtung 44 und einer Biogasverbraucherregeleinrichtung 46 wird die Menge des durch die Biogasleitung 32 zum Bio- gasverbraucher 30 strömenden Biogases geregelt. Die Dif- ferenzdruckerfassungseinrichtung 44 umfaßt drei Diffe- renzdruckmeßeinrichtungen 44-1,44-2 und 44-3, die je- weils die Differenz zwischen den in den drei Bioreaktoren 2-1, 2-2 und 2-3 herrschenden Gasdruck und dem Umgebungs- druck messen und an die Biogasverbraucherregeleinrichtung 46 weiterleiten. Mittels Computersteuerung wird die über die Biogasleitung 32 in dem Biogasverbraucher 30 strö- mende Biogasmenge so geregelt, daß der durch die Diffe- renzdruckerfassungseinrichtung 44 erfaßten Differenz- drücke innerhalb eines bestimmten positiven Intervalls bleiben. Dies geschieht durch entsprechende Regelung der Gasflußmenge durch die vier Ventilen 36 bis 42. Der Bio- gasverbraucher 30 wird also in unterschiedlichen Lei- stungsbereichen gefahren, je nach dem ob viel Biogas vor- liegt oder weniger.

Der große Vorteil hierbei ist, daß eine Zwischenlage- rung des in den Bioreaktoren 2-i erzeugten Biogases nicht mehr nötig ist und folglich auch die Explosionsgefahr er- heblich verringert ist.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfin- dung, die sich von der Ausführungsform nach Fig. 5 durch eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung unterscheidet.

Mittels einer Partialdruckmeßeinrichtung 50, die drei den jeweiligen Bioreaktoren 2-1, 2-2,2-3 zugeordnete Par- tialdruckmeßstellen 50-1, 50-2 und 50-3 umfaßt, wird der Sauerstoffpartialdruck in den drei Bioreaktoren 2-i stän- dig überwacht und die Meßwerte werden einer Steuerein- richtung 52 zugeführt. Die Abgasleitung 33 des Biogasver- brauchers 30 ist mit einer Abgasspülleitung 54 verbunden, die in die drei Bioreaktoren 2-i mündet. Mittels einer Ventileinrichtung 56 lassen sich die drei Bioreaktoren 2- i mit Abgas aus dem Biogasverbraucher 30 fluten. Die Ven- tileinrichtung 56 umfaßt drei den drei Bioreaktoren zuge- ordnete Ventilpaare mit drei in der Abgasspülleitung 54 angeordneten Absperrventilen 58-1,58-2 und 58-3 sowie drei Spülventilen 60-1,60-2 und 60-3, die das Innere der drei Bioreaktoren 2-i mit der Umgebung verbinden.

In normalem Betriebszustand sind die sechs Ventile 58-i und 60-i geschlossen. Mittels der Partialdruckmeß- stellen 50-i wird laufend der Sauerstoffpartialdruck in den drei Bioreaktoren 2-i überwacht. Überschreitet der Sauerstoffpartialdruck einen bestimmten Schwellwert, wird davon ausgegangen, daß der Bioreaktor 2-i ein Leck hat und Sauerstoff aus der Umgebung in den Bioreaktor 2-i eindringt und es folglich zu einer explosiven Gemisch- bildung kommen kann. Um dies zu verhindern, wird bei Überschreiten des Schwellwerts der Bioreaktor mit dem überhöhten Sauerstoffpartialdruck durch Absperren des je- weiligen Ventils 38,40 oder 42 von der Biogasleitung 32 abgetrennt. Gleichzeitig wird das zugeordnete Absperrven- til 58-i und das zugehörige Spülventil 60-i geöffnet und Abgas aus dem Biogasverbraucher 30 in den jeweiligen Bio- reaktor 2-i geleitet. Hierdurch wird das in dem Bioreak- tor 2-i befindliche Biogas und der eingedrungene Sauer-

stoff über das Spülventil 60-i an die Umgebung ausge- blasen. Anschließend kann der Bioreaktor 2-i gefahrlos, d. h. ohne Explosionsgefahr, geöffnet und ggfs. repariert werden.

Die anhand von Fig. 6 beschriebene Sicherheitsein- richtung kann auch bei anderen Biogasreaktoren eingesetzt werden.

Fig. 7 und 8 zeigen schematisch eine Einrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung der Methanausbeute in Bio- reaktoren bzw. Biogasanlagen. In Fig. 7 und 8 sind drei Bioreaktoren 2-i vorgesehen, die entsprechend der Ausfüh- rungsform nach Fig. 5 oder 6 mit dem Biogasverbraucher verbunden sind (nicht dargestellt). Die aus den drei Bio- reaktoren 2-i abgeführten Sickersäfte werden über drei Sickersaftableitungen 28-1,28-2 und 28-3 einer Zumi- scheinrichtung 70 zur Zuführung von Zusatzstoffen zuge- führt. Mittels einer Meßeinrichtung 72 werden für die Me- thanisierung wichtige und signifikante Parameter des Sickersaftes gemessen, z. B. Ph-Wert, Nährstoffgehalt, etc.. Aufgrund der in der Meßeinrichtung 72 erfaßten Meß- werte werden in der Zumischeinrichtung 70 dem Sickersaft Zusatzstoffe beigefügt, und das Gemisch wird dann über eine Sickersaftrückführleitung als Perkulat in die Biore- aktoren zurückgeführt.

Beispielsweise kann bei Absinken des ph-Werts unter einen bestimmten Wert in der Zumischeinrichtung 70 Kalzi- umhydroxid oder Kalkmilch zugesetzt werden, so daß der ph-Wert wieder auf einen gewünschten Wert ansteigt. Auch können in der Zumischeinrichtung 70 Nährstoffe und/oder Methanbildner dem Sickersaft zugemischt werden und über die Sickersaftrückführleitung 74 in die Bioreaktoren 2-i eingeführt werden.

Fig. 8 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 7, wobei jedem Bioreaktor 2-i statt einer gemein- samen Zumischeinrichtung 70 jeweils eine eigene Zumisch- einrichtng 70-i mit zugehöriger Meßstelle 72-i zugeordnet ist. Hierdurch kann die Zumischung zu dem Sickersaft bzw. zum Perkulat individueller auf die Vorgänge in den ein- zelnen Bioreaktoren 2-i abgestimmt werden.

Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Biore- aktors bzw. eines Faulbehälters 200, der sich von der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 dadurch unter- scheidet, dass anstelle der Deckplatte 10 ein mittels Hubzylindern 202 anhebbarer Deckel 204 vorgesehen ist, der gasdicht auf Seitenwände 6,8 und Rückwand 12 auf- setzbar ist. Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Fig. 9 der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4.

Der Deckel 204 ist in seiner Längenerstreckung leicht konvex ausgebildet und weist einen umlaufenden Dichtwulst 206 auf. An der mit der Klappe 14 abschließbaren Stirn- seite sind die beiden Seitenwände 6 und 8 an ihrer Ober- kante mittels eines Querträger 208 miteinander verbunden.

Auf der Oberseite der beiden Seitenwände 6,8, der Rück- wand 12 und dem Querträger 208 ist eine umlaufende Rinne 210 ausgebildet, die teilweise mit einer Flüssigkeit 212 gefüllt ist. In diese Rinne 210 mit Flüssigkeit 212 taucht der Deckel 204 bzw. der umlaufende Dichtwulst 206 ein und verschließt den Faulbehälter 200 gasdicht.

Fig. 10a zeigt eine Schnittdarstellung mit angehobe- nem Deckel 204 und Fig. 10b zeigt den Deckel 204 in auf- gesetztem Zustand, in dem der umlaufende Dichtwulst 206 in die Flüssigkeit 212 in der Rinne 210 eintaucht. Die Hubzylinder 202 können in die Seitenwände 6,8 integriert oder außen an den Seitenwänden 6,8 montiert sein. Es werden vorzugsweise Differentialhubzylinder eingesetzt, durch die der Deckel 204 mit dem Dichtwulst 206 in die Rinne 210 eingepreßt wird.

Bezugszeichenliste : 2 Faulbehälter 4 Bodenplatte 6 Seitenwand 8 Seitenwand 10 Deckplatte 12 Rückwand 14 Klappe 16 Hydraulik 18 BiogasentnahmeanschluB 20 Heizeinrichtung, Fußbodenheizung 22 Sickersaft-Drainageeinrichtung 24 Rinne 26 Loch-oder Schlitzblechabdeckung 28 Sickersaftableitung 130 Dichtungsschlauch 132 Zarge 134 Vorsprung an Zarge 30 Biogasverbraucher 32 Biogasleitung 33 Abgasleitung 34 Ventileinrichtung 36 erstes Ventil 38 zweites Ventil 40 drittes Ventil 42 viertes Ventil 44-i Differenzdruckerfassungseinrichtung 46 Biogasverbraucherregeleinrichtung 50 Partialdruckmeßeinrichtung 52 Steuereinrichtung 54 Abgasspülleitung 56 Ventileinrichtung 58-i Absperrventil

60-i Spülventil 28-i Sickersaftableitung 70-i Zumischeinrichtung 72-i Meßeinrichtung 74-i Sickersaftrückführleitung 200 Faulbehälter 202 Hubzylinder 204 Deckel 206 umlaufender Dichtwulst 208 Querträger 210 umlaufende Rinne 212 Flüssigkeit in 210