Bei den bekannten Verfahren zur Biogasgewinnung wird üblicherweise ein Faulturm eingesetzt, bei dem eine große Menge an kohlenstoffhaltigem Material in einer Charge verarbeitet wird. Das Material enthält beispielsweise Klärschlamm und Hausmüll. Die gesamte Charge ruht dann unter Luftabschluß und Wärmezufuhr, so daß der Faulungsprozeß einsetzt. Das hierbei entstehende Biogas (im wesentlichen Methan) wird in Gasometern gesammelt.

Nach dem Absinken der Biogasproduktion wird die gesamte Charge aus dem Faulturm entnommen und dieser neu beschickt. Die Biogasprodutktion ist bei der Neubeschickung zunächst auf null abgefallen, bis die Produktion durch erneutes Einsetzen des Faulungsprozesses wieder ansteigt. Insgesamt sind durch diesen chargenweisen Betrieb starke Schwankungen der Biogasproduktion unvermeidlich, so daß ein großes Puffervolumen in Gestalt eines Gasometers vorgehalten _ _ werden muß.

Aus der DE 3015239 Al ist zum Beispiel ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus Hausmüll und Klärschlamm bekannt, bei dem der Faulprozeß über den zunächst zu erwartenden Anstieg hinaus geführt wird und dieser kurz nach dem Überschreiten der maximalen Produktionsrate abgebrochen wird. Das auf diese Weise nicht vollständig ausgenutzte Material enthält noch einen gewissen Kohlenstoffanteil, der dieses Material für die nachfolgende Kompostierung geeignet macht. Diese Nachkompostierung erzeugt wiederum Reaktionswärme, die dem Faulprozeß zugeführt werden kann. Auch bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch unvermeidlich, daß ein chargenweiser Betrieb durchgeführt wird, der zu der oben erwähnten starken Schwankung der Biogasproduktion führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Biogaserzeugung zu schaffen, bei der die Produktionsrate bei dem Eintrag von frischem Material nicht auf null absinkt.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie von Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und des Anspruchs 18 gelöst.

Weil das Material an einer Eintragstelle auf eine langsam laufende Fördervorrichtung gegeben und am Ende der Fördervorrichtung an einer Austragstelle ausgegeben wird, wobei der Faulungsprozeß zumindest zu einem erheblichen Teil während der Verweildauer des Materials auf der Fördervorrichtung abläuft, kann bei Absinken der Biogasproduktionsrate das verbrauchte Material mit der größten Verweildauer am Ende des Förderers aufgegeben werden, während an der Eintragstelle frisches Material in entsprechender Menge zugeführt wird. Die Zone zwischen dem verbrauchten und dem frischen Material mit guter Biogasproduktionsrate wird dabei weiter zur Austragstelle hin verlagert, aber in der Biogasproduktion nicht gestört.

Einen einfachen Eintrag und Austrag erreicht man dadurch, daß das Material durch Luftschleusen in den Innenraum gelangt bzw. aus dem Innenraum entfernt wird. Hierdurch wird zum einen eine unerwünschte Sauerstoffzufuhr zu dem Material vermieden, zum anderen wird auch die Bildung einer explosiven Atmosphäre verhindert.

Vorteilhafte Zeitabläufe ergeben sich, wenn das Material auf der Fördervorrichtung zumindest mehrere Tage, insbesondere 7 bis 20 Tage und vorzugsweise etwa 14 Tage verbleibt. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Erzeugungsrate des Biogases überwacht wird und der Faulungsprozeß bei Absinken der Erzeugungsrate unter eine bestimmte Rate durch Austrag von Material mit großer Verweilzeit und Eintrag von frischem Material geregelt wird. Die Effizienz der Biogaserzeugung und der Restgehalt an Kohlenstoff in dem ausgetragenen Material wird durch eine solche Regelung besser kontrolliert als durch eine reine Zeitsteuerung.

Ein einfaches Verfahren ergibt sich, wenn bei dem Austrag von Material mit großer Verweilzeit und dem Eintrag von frischem Material jeweils etwa 60% bis 70% des Materials in dem Innenraum verbleibt. So wird jeweils etwa 1/3 des Materials gewechselt, während bei 2/3 des Materials die Biogasproduktion fortschreitet. So ist gewährleistet, daß die Biogasproduktion nicht vollständig auf null abfällt, sondern nur auf etwa 2/3 des erreichbaren Maximalwerts.

Von diesem reduzierten Wert aus steigt die Biogasproduktion dann sehr schnell auf den Maximalwert an.

Weiterhin ist von Vorteil, wenn das Material während des Faulungsprozesses beheizt wird, insbesondere mit der Abwärme einer nachgeschalteten oder parallel arbeitenden Kompostierungsvorrichtung. Die Heizung wird mit besonders guter Effizienz etwa in dem mittleren Drittel des Förderweges vorgesehen. Außerdem ist von Vorteil, wenn das Material während des Faulungsprozesses mehrmals gewendet wird. Hierdurch wird das Material aufgelockert und die Entgasung gefördert.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9.

Weil ein durch eine Bodenwand, eine Dachwand und mehrere Seitenwände begrenzter Innenraum sowie eine Eintragsöffnung und eine Austragsöffnung vorgesehen sind, wobei weiter zur Förderung des Materials von der Eintragsöffnung zu der Austragsöffnung drei im wesentlichen in dem Innenraum verlaufende Förderer vorgesehen sind, kann das Material während der Biogasproduktion auf den Förderern ruhen.

Dabei ist für die Biogasproduktion von Vorteil, wenn wenigstens eine dem Innenraum zugeordnete Heizvorrichtung vorgesehen ist, die vorzugsweise mit einer nachgeschalteten oder parallel geschalteten Kompostierungsvorrichtung verbunden ist und deren Abwärme nutzt. Es ist außerdem von Vorteil, wenn dem Innenraum eine Belüftungsvorrichtung zugeordnet ist.

Für eine möglichst ruhende Beförderung des Materials ist es von Vorteil, wenn die Förderer Bandförderer sind.

Dabei ist eine Anordnung der Förderer vorteilhaft, bei der das Material jeweils von einem im Förderstrom des Materials stromaufwärts gelegenen Förderer auf den stromabwarts folgenden Förderer abgelegt werden kann. Für die Fördergeschwindigkeit der Förderer ist mit Vorteile _ eine Steuer-oder Regelvorrichtung vorgesehen. Außerdem ist vorteilhaft, wenn ein Temperaturfühler für die Temperatur des Materials zur Verfügung steht.

Die Entgasung des Materials wird gefördert, wenn wenigstens einem Förderer Mittel zum Umlegen des Materials, beispielsweise nach Art einer Pflugschar, zugeordnet sind. Außerdem ist für die Betriebssicherheit von Vorteil, wenn der Eintragsöffnung eine Abscheidevorrichtung zur Abtrennung ferromagnetischer Stoffe zugeordnet ist, die anderenfalls zur Funkenbildung führen könnten. Diese Maßnahme dient dem Explosionsschutz.

Eine andere Vorrichtung, die die gestellte Aufgabe löst, weist die Merkmale des Anspruchs 18 auf.

Weil ein rohrförmiger oder trommelförmiger, ein einen Innenraum umschließender Grundkörper sowie wenigstens eine Eintragsöffnung und eine Austragsöffnung vorgesehen sind, wobei zur Förderung des Materials von der Eintragsöffnung zu der Austragsöffnung der Grundkorper um eine Drehachse drehbar und mit seiner Drehachse gegen die Horizontale geneigt ist, kann die Förderbewegung durch an-und abschalten der Rotation des Grundkörpers nach Art einer Förderschnecke gesteuert werden. Insbesondere ist es hier ebenso möglich, eine bestimmte Menge des Materials an der Austragsöffnung aufzugeben, wahrend die entsprechende Menge frischen Materials nachgefüllt wird.

Von Vorteil ist hierbei, wenn der Grundkörper doppelwandig mit einem mantelförmigen Zwischenraum gestaltet ist und wenigstens eine dem Zwischenraum zugeordnete Heizvorrichtung vorgesehen ist. Die Doppelwandigkeit ermöglicht eine gute Wärmeisolation des Innenraums gegenüber der Umgebungstemperatur, aber auch eine indirekte Beheizung des Materials durch Wärmezufuhr, die unmittelbar in den Zwischenraum geht.

Für eine gute Entgasung ist bei dieser Vorrichtung vorteilhaft, wenn der Innenraum Einbauten als Förderschaufeln und/oder Wendeschaufeln aufweist, die sich entweder mit dem Grundkörper drehen oder die gegenüber dem Grundkörper feststehen. Eine einfache Förderbewegung innerhalb des Grundkörpers ergibt sich, wenn die Eintragsöffnung in Richtung der Gravitation oberhalb der Austragöffnung angeordnet ist.

Zur Regelung einer optimalen Biogaserzeugung ist eine Steuer-oder Regelvorrichtung für die Drehgeschwindigkeit des Grundkörpers vorgesehen. Auch hier ist von Vorteil, wenn ein Temperaturfühler für die Temperatur des Materials vorgesehen ist. Zu Zwecken der Explosionssicherheit ist der Eintragsöffnung eine Abscheidevorrichtung zur Abtrennung ferromagnetischer Stoffe zugeordnet. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen : Figur 1 : Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem rohrförmigen Grundkörper ; Figur 2 : die Vorrichtung gemäß Figur 1 in einem Querschnitt von der Seite ; sowie Figur 3 : ein Diagramm mit der Biogaserzeugungsrate in Abhängigkeit von der Zeit nach der Erfindung und nach dem Stand der Technik.

In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens veranschaulicht. Die Vorrichtung umfaßt ein leicht gegen die Horizontale geneigtes Drehrohr 1, das drehbar auf Lagerböcken 2 _ gelagert ist. Der Antrieb des Drehrohrs erfolgt aus einer Antriebseinheit 3 über einen am äußeren Umfang vorgesehenen Antriebskranz 4. Das Drehrohr 1 weist eine im Förderstrom stromaufwärts liegende Luftschleuse 5 für den Materialeintrag sowie eine im Förderstrom stromabwärts liegende Luftschleuse 6 für den Materialaustrag auf.

Der Materialeintrag erfolgt beispielsweise über ein Förderband 7, das das Material beispielsweise in Form von Klärschlamm oder Hausmüll 8 in einen relativ kleinen Vorratsbehälter 9 gibt, von dem aus das Material 8 durch die Luftschleuse 5 in das Drehrohr 1 gelangt.

Im Bereich der ausgangsseitigen Luftschleuse 6 ist eine Austragöffnung 10 mit einem zweiten Bandförderer 11 zum Austrag des verbrauchten Materials vorgesehen, das beispielsweise in der Folge kompostiert werden kann.

Außerdem ist eine Gasleitung 12 vorgesehen, durch die das erzeugte Bioas zur weiteren Verwertung, insbesondere zur Energieerzeugung abgeführt werden kann.

Die Figur 2 zeigt das Drehrohr gemäß Figur 1 in einem Querschnitt von der Seite, wobei die Darstellung zur Veranschaulichung schematisch gehalten ist. Das Drehrohr 1 ist doppelwandig mit einer Außenwand 20 und einer Innenwand 21 ausgeführt. Der Luftraum zwischen der Außenwand 20 und der Innenwand 21 dient zur Wärmeisolation des Innenraums. Der Innenraum ist außerdem mit Wendeschaufeln 22 versehen, die in verschiedenen Konfigurationen in dem Innenraum angeordnet sein können.

Außerdem ist jede Luftschleuse mit einer drehschiebeartigen Verschlußvorrichtung 23 versehen, die eine unmittelbare und direkte Belüftung des Innenraums verhindert.

In der Praxis arbeitete die Vorrichtung gemäß Figur 1 und Figur 2 folgendermaßen : Frischmaterial 8 wird über den Förderer 7 in den Vorratsbehälter 9 gegeben und steht dort an dem verschlossenen Drehschieber 23 an. Durch Drehung des Drehrohres 1 wird der vom Vorratsbehälter kommende Kanal 9 am Bereich des Drehschiebers 23 geöffnet und da Material 8 gelangt in das Drehrohr 1. Dort wird es unter Beheizung des Zwischenraumes zwischen der Außenwand 20 und der Innenwand 21 unter Luftabschluß in den anaeroben Zustand übergehen und die Faulung, die letztlich zur Biogaserzeugung führt, setzt ein. In dieser Phase steigt die Biogaserzeugung an und das Biogas wird über die Abgasleitung 12 aus dem Innenraum herausgeleitet. Eine erneute Drehung des Drehrohres 1 bewirkt einen Transport des in dem Innenraum befindlichen Materials 8 in Richtung der Schwerkraft auf die Austragöffnung 10 zu. Außerdem wird das im Innenraum befindliche Material bei langsamer Drehung des Drehrohres 1 durch die Wendeschaufeln 22 gewendet und damit einerseits homogenisiert und andererseits eine bessere Entgasung ermöglicht. Das zuerst eingetragene Material rutscht also abwärts, während von oben frisches Material nachgeliefert wird. Das ursprünglich eingetragene Material führt die Biogasentwicklung fort, während das frische Material die Biogasentwicklung zunächst aufnimmt.

Hierdurch steigt die Produktionsrate weiter an.

Wenn die untere Hälfte des Drehrohres mit Material gefüllt ist, ist das zuerst eingetragene Material bereits im wesentlichen verbraucht und die Gesamtproduktionsrate an Biogas fällt ab. Nun wird bei einer weiteren Drehung des Drehrohres 1 die Austragöffnung geöffnet, so daß ein Teil des Inventars ausgetragen wird, während am Einlaß frisches Material zugeführt wird. Dieser Prozeß wird dann quasikontinuierlich fortgeführt, so daß immer ein bestimmter Teil des Inventars, der in der _ Biogasproduktion nachläßt, gegen frisches Material ausgetauscht, während das zuvor eingetragene frische Material weiter nach unten wandert.

Bei einer derzeitig bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird etwa alle 5 Tage ein Drittel des Inventars entnommen und durch Frischmaterial ersetzt, so daß die gesamte Verweildauer des Materials in dem Biogaserzeuger 15 Tage beträgt. Wesentlich für die gute Biogaserzeugung bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung ist die relativ geringe Schichthöhe, die zu niedrigen hydrostatischen Drücken innerhalb des Materials führt. Außerdem ist der weitgehend ungestörte Faulungsprozeß vorteilhaft, der durch ein sanftes Umlegen und ein langsames Fördern des Materials erreicht wird.

Die Biogasproduktion fällt durch die nur teilweise Entnahme des gaserzeugenden Materials nicht auf null, sondern lediglich auf Werte von etwa 75%, so daß auch nach der Entnahme des verbrauchten Materials eine nur unwesentlich schwächere Gaserzeugung ansteht.

Die Erzeugungsrate von Biogas in Abhängigkeit von der Zeit ist in der Figur 3 veranschaulicht. Ausgehend von einem Zeitpunkt 0 steigt bei dem erfindungsgemäßen Prozeß die Erzeugungsrate auf einen relativen Wert von 100% innerhalb von etwa 8 Tagen an. Sie fällt dann durch Verbrauch des Materials zum 10. Tag etwa auf 80% der Maximalleistung ab. Am 10. Tag wird ein Drittel des Materials ausgetragen und durch frisches Material ersetzt, wonach bei dem frischen Material die Gaserzeugung einsetzt und die gesamte Gaserzeugung wieder bis 100% steigt. Wiederum sinkt die Gaserzeugungsrate nach Erreichen des Maximums bis auf etwa 80% ab, so daß erneut das verbrauchte Material entnommen und durch frisches Material ersetzt wird. Im Rhythmus von etwa 5 _ Tagen wird so jeweils ein Drittel des Materials entnommen und die entsprechende Menge an Frischmaterial zugeführt.

Der zeitliche Verlauf der Gasproduktion ist durch die durchgezogene Linie 30 in der Figur 3 veranschaulicht.

Bei der bislang vorgenommenen Methode zur Biogaserzeugung in Faultürmen erreichte man zeitliche Verläufe der Produktionsraten, wie sie in der gestrichelten Linie 31 dargestellt sind. Die Erzeugungsrate steigt nach dem Eintrag des Materials von null bis auf einen Maximalwert an und fällt dann wieder ab. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird das gesamte verbrauchte Inventar aus dem Faulturm entnommen und durch frisches Material ersetzt, so daß die Biogaserzeugung auf null abfällt und sich von dort aus wieder aufbauen muß. Aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit ist die gestrichelte Linie 31 des Standes der Technik gegenüber der durchgezogenen Linie 30 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach unten versetzt. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Biogaserzeugung als Integral der dargestellten Funktion bei dem erfindungsgemäßen Verfahren größer ist. Außerdem ist die Produktionsrate im zeitlichen Mittel konstanter, so daß keine großen Pufferkapazitäten zu einer Vergleichmäßigung der Biogaserzeugung vorgehalten werden müssen. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und das erfindungsgemäße Verfahren haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß quasikontinuierlich relativ kleine Mengen von Material in die Vorrichtung eingetragen werden. Beim Stand der Technik mußte jeweils eine so große Menge an organischem Abfall vorgehalten werden, daß eine gesamte Füllung des jeweiligen Faulturms bereitstand. Die Bevorratung derart großer Mengen von feuchtem, anaeroben Abfall ist jedoch in der Praxis problematisch und wird durch das erfindungsgemäße Verfahren überflüssig.

Die Anlage gemäß Figur 1 kann etwa einen _ Drehrohrdurchmesser von 3 bis 4 m aufweisen, während die Länge des Drehrohrs 10 m oder mehr betragen kann. Der Antrieb des Drehrohrs 1 kann durch hydraulische Antriebsmotoren erfolgen, die in der möglichst explosionsgeschützt ausgeführten Anlage gegenüber Elektromotoren oder Verbrennungsmotoren vorteilhaft sind.

Außerdem können in anderen Ausführungsformen die Eintrags-und Austragsöffnungen durch hydraulische Schieber oder ähnliche Verschlüsse gesteuert werden, wenn die Lösung mit Drehschieber unerwünscht ist.

Bei der Steuerung des Verfahrens kann der Austrag des verbrauchten Materials so frühzeitig erfolgen, daß noch ein signifikanter Kohlenstoffanteil vorhanden ist. Mit diesem Kohlenstoffanteil kann dann das ausgetragene Material gegebenenfalls unter Beimischung von Hausmüll- oder Klärschlammresten in eine Kompostierungsanlage gegeben werden, wo das ausgetragene Material durch aerobe Verrottung hygienisch einwandfrei gemacht wird.

Die aerobe Verrottung liefert dann auch die Abwärme, die zur Beheizung des Drehrohres, die vorzugsweise in der Mitte erfolgt, benötigt wird.