Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Mehrkammersystem zur Erzeugung von Biogas, insbesondere mit einem Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb eines Biogasreaktors, bei dem mindestens ein Behältnis vorgesehen ist, dass zur Pufferung der ausfaulenden Biomasse dient.

Derartige Biogasanlagen sind aus der DE 10 2012 212 505 A1 im Stand der Technik bekannt geworden. Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Biogasanlage mit einer Mehrzahl von Biogasfermentern, die mit Leitungen untereinander verbunden sind. Dabei werden die einzelnen voneinander getrennten Fermenter im sogenannten Batch-Betrieb gefahren, was bedeutet, dass während des Gärprozesses kein weiteres Material dem Fermentierbehälter zugeführt oder entnommen wird. Um die Gasproduktion kontinuierlich zu gestalten, werden zeitversetzt die einzelnen Fermentierbehälter mit Biomasse befüllt und vergoren. Um zusätzlich die Effizienz einer derartigen Biogasanlage zu verbessern, wird einem mit Biomasse frisch beladenen Fermentierbehälter ein methanheiliges Gas aus einem bereits Gas produzierenden Fermentierbehälter zugeführt, um damit ein für die Verwendung in einem Blockheizkraftwerk nutzbares Biogas zu erhalten. Als nachteilig an einer derartigen Biogasproduktion wird es empfunden, dass bei Ausfall einer der Fermentierbehälter das Gasgemisch nicht mehr die vorgesehene Konzentration der einzelnen Bestandteile aufweist, die für den frischbeladenen Fermentierbehälter vorgesehen ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Biomasse im trockenen Zustand dem Fermentierbehälter zugeführt wird und sie damit pumpunfähig ist was sich nachteilig auf die Effizienz der Biogasproduktion auswirkt. Weiterhin ist es nachteilig, dass Biomasse von Anfang bis Ende des Gärprozesses in ein und demselben Fermentierbehälter verbleibt und anschließend vollständig ausgetragen werden muss, was die Betriebs Standzeit der gesamten Biogasanlage arbeitsaufwendiger erscheinen lässt, da ein automatischer Befüllungs- und Entleerungsprozess nicht vorgesehen ist. Ferner ist es nachteilig an dieser Art einer Biogasanlage, dass die Gasdichtungen an den Toren der einzelnen Behälter sehr sorgfältig behandelt werden müssen, um auch wirklich Gas dicht zu sein. Als nachteilig wird es ferner empfunden, dass das Verhältnis von Behältervolumen zur Gasproduktionsmenge relativ ungünstig ist. Außerdem ist diese Art der Biogasanlagen stets mit einer spezifischen Biomassestruktur, zum Beispiel Strauchgut, zu befüllen, was eine besondere Aufmerksamkeit bei der Auswahl der Biomasse erforderlich macht. Hinzu kommt noch, dass in derartigen Fällen die Verteilung der Bakterien nicht unbedingt gleichmäßig verteilt ist, was sich zumindest negativ auf die Zeit zur brauchbaren Gasproduktion auswirkt. Weiterhin ist der Sicherheitsaspekt im Hinblick auf eine mögliche Gasexplosion nicht ganz unproblematisch, da bei der Gasproduktion eine sogenannte Explosionszone des Gases durchfahren wird, bei der das Gas- Sauerstoffgemisch bei zufälliger Funkenbildung explosionsartig reagiert.

Ferner ist aus der Druckschrift DE 10 2009 021 015 A1 ein Fermenter zur kontinuierlichen Erzeugung von Biogas aus Biomasse nach dem Prinzip der Feststoff methanisierung bekannt. Dieser Fermenter umfasst mindestens einen Fermentierbehälter, der eine Beladezone und eine Entladezone am Anfang bzw. Ende des Fermentierbehälters aufweist. Zwischen den beiden Zonen ist ein Transportkanal angeordnet, in dem keine aktive Förderung der Biomasse stattfindet. Der Transport der anfangs eingefüllten Biomasse geschieht aufgrund von Perkolationsströmungen in der Transportzone des Fermentierbehälters. Als nachteilig an dieser Art einer kontinuierlichen Gaserzeugung der Biogasanlage wird es angesehen, dass der gleichmäßige Transport der gesamten Biomasse zwischen der Beladezone und der Entladezone nicht bei allen Arten von Biomasse gewährleistet ist. Insbesondere ist die Verweilzeit der Biomasse im Reaktor vergleichsweise groß, was die Effizienz der Anlage mindert.

Des Weiteren offenbart die WO 2009/000309 A1 eine Biogasanlage mit anaerober Feststoffvergärung, bei der ein Perkolat in mehreren Fermentierbehältern aus der Biomasse erzeugt wird, das in einem verhältnismäßig großen Perkolatbehälter aufgefangen wird, in dem ein Biogaserzeugungsprozess abläuft und somit zur besseren Effizienz der gesamten Biogasausbeute beiträgt. Dabei wird zur Beschleunigung der Perkolaterzeugung und der Biogaserzeugung das über ein Kanalsystem in einem Perkolattank gesammelte Perkolat wieder auf die frisch eingeführte Biomasse gesprüht.

Als allgemeinen Nachteil an den oben genannten Biogasanlagen wird es empfunden, dass eine kontinuierliche längere Betriebszeit aufgrund der verschiedenen Befüllungsmethoden der einzelnen Fermentierbehälter nicht gewährleistet ist und somit die Gesamteffizienz der Anlage nachteilig beeinflusst.

Weiterhin als nachteilig am Stand der Technik auf diesem Gebiet wird es empfunden, dass der funktionsgerechte Aufbau der Fermentierbehälter zusammen mit dem Biogasspeicherraum technisch zu aufwendig ist und nur von Fachleuten erstellt werden kann. Weiterhin ist die Wartung der bekannten Anlagen nicht immer problemlos, was ebenfalls dazu führt, dass häufig Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen, die den kontinuierlichen Betrieb der Anlage empfindlich stören können.

Ferner ist es im Stand der Technik nachteilig, dass die unterschiedlichen Arten der zugeführten Biomasse nicht die erforderliche Berücksichtigung finden, zum Beispiel bei Biomasse mit hohem Anteil an Sand und nutzlosem Schlamm, was häufig zum Stillstand der gesamten Anlage führt und der Sand mit aufwendigen Maßnahmen entfernt werden muss, was nicht ohne Betriebsunterbrechung durchgeführt werden kann. Im Hinblick auf die ständig steigenden Anforderungen zur Vermeidung und

Minderung von Abfall- und Schadstoffen, ist es unerlässlich, sich Gedanken zum weitergehenden Abbau energiehaltiger Stoffe zu machen. Aus weltpolitischen und ökonomischen Gründen, sollten neue Anlagenkonzepte und Technologien zu einer Verbesserung der Gesamtbilanz erstellt werden. Bei steigenden

Substratkosten für Biomasseanlagen ist es wichtig, dass die eingesetzten

Substrate optimal auf die einzelnen Prozessstufen abgestimmten Bedingungen aufbereitet werden, um mit einem deutlich höheren Abbaugrad abgebaut werden zu können. Dieser Aspekt der besseren Gesamtnutzung der eingesetzten

Substrate ist von großer Bedeutung für die Umwelt und die Wirtschaftlichkeit der Anlagen.

Um die o.g. Schwierigkeiten im Stand der Technik auszuräumen, liegt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, den gesamten Aufbau einer Biogasanlage kompakt und technisch wenig aufwendig zu gestalten. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, die Anlage für den kontinuierlichen Langzeitbetrieb sicher zu gestalten.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrkammersystem zur Aufnahme und Fermentierung von Biomasse bereitzustellen, das einfach und unkompliziert im Aufbau ist und einen langzeitlich kontinuierlichen Betrieb der gesamten Anlage zu gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Hauptansprüche gelöst. Weitere erfindungswesentlichen Merkmale sind den Unteransprüchen und der Beschreibung der Erfindung entnehmen.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur anaeroben Erzeugung von Biogas aus einem fermentierbaren Substrat mit mindestens zwei voneinander getrennten Fermentierbehältern, vorzugsweise drei Fermentierbehälter, die mit Leitungen untereinander verbunden sind, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte:

- kontinuierliches Einleiten einer aufbereiteten Biomasse (Substrat) in mindestens einen ersten Behälter, in dem die Biomasse in einer mesophilen Stufe vergärt;

- kontinuierliches Umfüllen der Biomasse (Substrat) des ersten Fermentierbehälters in mindestens einen zweiten Fermentierbehälter, in dem die Biomasse (Substrat) unter thermophilen Prozessbedingungen ausgärt; und

- kontinuierliches Umfüllen der thermophil ausgefaulten Biomasse (Substrats) in mindestens einen weiteren Fermentierbehälter zur Restausgasung des Substrats bei einstellbaren Temperaturen zwischen 35 °C und 60 °C, die abhängig sind vom jeweiligen Substrat.

Dabei ist es vorteilhaft, dass mindestens ein Fermentierbehälter als

Pufferbehälter verwendet wird.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass mindestens ein Behälter als

Hauptfermenter der zugeführten Biomasse verwendet wird.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die erzeugte Gasmenge in einem Gasspeicherraum oberhalb der mindestens zwei Fermentierbehälter gespeichert wird.

Vorteilhaft ist es auch, dass zwischen den mindestens zwei Fermentierbehältern und dem Gasspeicher mindestens eine Entschwefelungseinrichtung angeordnet wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, dass der Füllstand der einzelnen Fermentierbehälter, insbesondere des Puffer- Fermentierbehälters variabel gefahren werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Befüllung von mindestens zwei

Fermentierbehältern mittels mindestens zwei voneinander unabhängigen

Zuführungseinrichtungen durchgeführt wird, von denen mindestens eine Zuführungseinrichtung in den ersten Fermentierbehälter und mindestens eine Zuführungseinrichtung in den Pufferbehälter geführt wird.

Vorteilhaft ist es auch, dass nach Ausgärung des größten Teils der Biomasse, diese in mindestens einen Pufferbehälter umgefüllt wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in der Abdeckung zwischen

Fermentierbehälter und dem Gasspeicher ein mit Wasser gefüllter Siphon angeordnet wird.

Vorteilhaft ist es ferner, dass das vollständig ausgegorene Substrat in dem thermophilen Hauptfermenter einer Fest-Flüssigkeitstrennvorrichtung mit Hilfe von Pumpen zugeführt wird, in der die Trockensubstanz von der Flüssigmasse getrennt wird.

Weiterhin vorteilhaft ist es, dass bei Ausfall eines Fermentierbehälters die Zu- und Abführleitungen mit geeigneten Schiebern geschlossen und geöffnet werden können, um die Substratströme im Leitungssystem zu steuern und in andere Fermentierbehälter umzuleiten, um den Bedürfnissen zum Erzielen einer kontinuierlich effizienten Langzeitproduktion von Biogas zu genügen.

Als vorteilhaft wird es auch empfunden, dass bei Ausfall des thermophilen

Hauptfermenters die mesophile Vorstufe auf eine Temperatur im thermophilen Bereiche aufgeheizt werden kann.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Gaszuleitungen zwischen den

Fermentierbehältern und dem Gasspeicherraum so dimensioniert sind, dass sie bei Überlauf mindestens eines Fermentierbehälters, die Substratmenge des Überlaufs dem vom Behälterring des Abstandselements umschlossenen Raums zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Mehrkammersystem zur anaeroben Erzeugung von Biogas mit mindestens zwei voneinander getrennten Behältern, vorzugsweise drei Behältern, die mit Leitungen untereinander verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Kammern in einer kompakten Rahmenkonstruktion angeordnet sind, von denen mindestens eine Kammer als Pufferraum für das auszufaulende Substrat dient und zwischen den Fermentern und dem Gasspeicherraum mindestens ein ringförmiges Abstandselement angeordnet ist, dass zur Sicherungsaufnahme des Substrats bei Überfüllung mindestens eines Fermenters dient.

Dabei ist es vorteilhaft, dass jeder Fermentierbehälter mindestens ein sich über die gesamte Länge des Fermentierbehälters erstreckendes Rührwerk aufweist.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass jeder Fermentierbehälter mindestens mit einer Zulaufleitung und mindestens einer Absaugleitung verbunden ist, wobei es vorteilhaft ist, dass die Zuleitung am Anfang und die Absaugleitung am Ende des Fermentierbehälters angeordnet ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die mindestens drei Fermentierbehälter in einer Rahmenkonstruktion angeordnet sind, deren Draufsicht vorzugsweise etwa quadratisch ausgebildet ist und vorzugsweise aus Beton oder gleichwirkendem Material (z. B. Mauerwerk) aufgebaut ist. Für eine Vielzahl von

Fermentierbehältern, zum Beispiel zwölf Fermentierbehälters, ist es nicht zwingend, diese Fermentierbehälter nebeneinander anzuordnen, vielmehr ist es sinnvoll, diese zwölf Fermentierbehälter, in zwei Gruppen zu jeweils sechs nebeneinander liegende Fermentierbehälter hintereinander anzuordnen und darüber einen schalenförmigen Gasraum anzuordnen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass oberhalb des Mauerwerks mindestens ein Gasbehälter angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es auch, dass oberhalb des Mauerwerks mindestens eine

Vorrichtung zur Aufnahme von schwefelhaltigen Stoffen im Biogasraum

angeordnet ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass innerhalb jedes einzelnen Fermentierbehälters mindestens eine Sand-Austragvorrichtung angeordnet ist, wobei es sich vorteilhaft auswirkt, dass der Boden jedes Fermentierbehälters mindestens eine Mulde aufweist und die Oberfläche des Bodens eines jeden Fermentierbehälters schräg ausgebildet ist und die mindestens eine Schräge in mindestens einer Mulde mündet.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass im oberen Bereich jedes einzelnen Fermentierbehälters mindestens eine Düse zum Besprühen der Oberfläche der Biomasse bei Schaumbildung angeordnet ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Anbindung der mehrschichtigen Folie zur Bildung des Gasraumes oberhalb der Fermentierbehälter mittels einer im Querschnitt C-förmigen Rinne gebildet wird, die einen dehnbaren Druckschlauch aufnimmt.

Ferner ist es vorteilhaft, dass der Durchgang der Welle des Rührwerks durch die Stirnwand der Fermentierbehälter von einer Dichtvorrichtung umgeben ist, die mindestens eine Lippendichtung und mindestens ein Gehäuse zur Bildung mindestens eines Hohlraums aufweist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die gesamte Anlage in modularer

Bauweise aufgebaut ist.

Das Mehrkammersystem wird vorzugsweise im Baukastensystem in der Weise erstellt, dass die Einzelteile und vormontierten Baugruppen in ein Transportsystem passen, wie beispielsweise in einem oder mehreren Seecontainern. An der Baustelle wird dieser dann mit wenig Hilfsmitteln und geringem technischen Aufwand aufgestellt und montiert. Auch wird der Anteil an Hilfsstoffen und Materialien wie Betonverankerungen und Fundamente bzw. Bodenverankerungen minimiert. Wahlweise können sämtliche notwendigen Werkzeuge und Montagehilfsmittel die Lieferung vervollständigen.

Mit dem erfindungsgemäßen Mehrkammersystem wird das Herzstück einer Biogasanlage bereitgestellt, das mit geringen Erstellungskosten auskommt, dennoch eine hohe Betriebssicherheit gegen Unterbrechungen, Leckagen und Havarien bietet. Es kann hiermit der Aufbau nicht nur einfach und schnell erfolgen, sondern auch der Betrieb und die Wartung können schnell, sicher und ohne wesentliche Betriebsunterbrechungen von Fachpersonal erledigt werden. Infolge der einfachen Modulbauweise der Anlage sind alle beweglichen Bauteile mühelos zugänglich und leicht handhabbar und können zwanglos erweitert werden.

Weitere für die Erfindung vorteilhafte und wesentliche Merkmale sind den

Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Im nun Folgenden wird das erfindungsgemäße Baukastensystem zur Erstellung eines Biogasbehälters zur Fermentierung von Biomasse anhand von Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 : eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes

Mehrkammersystems (1);

Fig. 2: eine schematische Seitenansicht des Mehrkammersystems (1 ), bei dem über drei Fermentierbehältern (2,3,4) der Gasspeicherraum (5)

angeordnet ist;

Fig. 3a: eine schematischen Seitenansicht des Gasspeicherraumes (5) mit einem Ausschnitt„A'\ der die Anbindung der mehrschichtigen Folie (42,42') an das Abstands-und Zwischenelement (1 1 ) darstellt;

Fig. 3b: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts" A" aus Figur 3a;

Fig. 4: eine vereinfachte technische Darstellung eines Teils des Rührwerks (12) im eingebauten Zustand in einem der Fermentierbehälter (2,3,4); Fig. 5: eine vereinfachte technische Darstellung des Durchgangs der

Antriebswelle (27) des Rührwerks (12) in der Stirnwand (25) des

Mauerwerks eines der Fermentierbehälter (2,3,4) mit einer kontrollierbaren Wellenabdichtungseinrichtung (35);

Fig. 6: eine schematische Seitenansicht eines der drei Fermentierbehälter (2, 3,4) mit einer Sandaustragsvorrichtung (16);

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf die drei Fermentierbehälter (2, 3,4) mit einer Schaumsprinkleranlage (44) über jedem der drei Firmentierbehälter mit einer Vielzahl von Düsen (73);

Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung einer Rohrdurchführung (74) durch das Mauerwerk (.25) eines der Fermentierbehälter (2,3,4).

Die Fig. 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mehrkammersystems 1. Das Mehrkammersystem 1 ist auf einer rechteckigen ausbetonierten

Rahmenkonstruktion 13 eines Mauerwerks 14 aufgebaut, deren Grundriss im Wesentlichen quadratisch ausgebildet ist. In der Rahmenkonstruktion 13 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei längliche Fermentierbehälter (2,3,4) angeordnet, deren Außenwände aus einem Mauerwerk 14 bestehen das typischerweise entweder aus Beton gegossen ist oder auf herkömmliche Weise in Ziegelbauweise errichtet wird. Die nahezu quadratische Ausformung der

Rahmenkonstruktion 13 ist deshalb sinnvoll, weil dadurch das aufgesetzte

Abstandselement 11 im Wesentlichen kreisrund und der darüber aufgesetzte Gas- Speicherraum 5 kugelförmig ausgebildet sein kann, wodurch ein optimales

Volumen-Durchmesser-Verhältnis gegeben ist. Das ringförmige Abstandselement 11 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Metall gefertigt, was einerseits die Lebensdauer der Anlage verlängert und andererseits praktisch ist für die Anschlüsse der verschiedenen Rohrleitungen, insbesondere der Gasentnahmeleitungen 10, 10' die mit einem Flansch problemlos an das

Abstandselement 11 aus Metall angeflanscht wird. Allgemein ist das

Abstandselement 11 so zu konzipieren, dass zumindest die Innenseite zum Gas hin korrosionsfest ist oder mit einem Korrosionsschutz beschichtet ist. Die drei Fermentierbehälter 2,3,4 werden durch zwei lang gestreckte Trennwände 18, 18' gebildet. Oberhalb der drei Fermentierbehälter 2,3,4 sind Rohrleitungen 19, 19' angeordnet, die die Fermentierbehälter 2,3,4 untereinander verbinden, wobei das eine Ende der Rohrleitung 19 in den ersten Fermentierbehälter 2 und das andere Ende in den Fermentierbehälter 3 und das eine Ende der Rohrleitung 19' in den in den Fermentierbehälter 4 führt, sodass allein hierdurch die einzelnen

Fermentierbehälter 2,3,4 untereinander zumindest gastechnisch in Verbindung stehen. Darüber hinaus sind die einzelnen Fermentierbehälter 2,3,4 über die Druckleitungen 7,7' sowie die Saugleitungen 8, 8', 9 miteinander verbunden, wodurch bestimmte Verfahrensschritte zur Umleitung der Substratströme und der Biogaserzeugung ermöglicht werden. An geeigneter Stelle seitlich der

Rahmenkonstruktion 13 sind zwischen der Druckleitung 7,7' und der Saugleistung 8,8' jeweils eine Pumpe 20,20' angeordnet, die je nach Vorschrift des jeweiligen Verfahrens die teilweise oder vollständig vergorene pumpfähige hydrierte

Biomasse (Substrat) in die dafür vorgesehenen Fermentierbehälter 2,3,4 transportieren.

In einem ersten Verfahrensschritt wird der erste Fermentierbehälter 2 über eine sogenannte Stopfschnecken-Leitung 6 bis zu etwa zwei Drittel des

Fassungsvolumens aufgefüllt, damit die Stopfschnecke stets unter Flüssigkeit steht und kein Gas entweichen kann. Die Temperatur in diesem ersten

Fermentierbehälter 2 liegt vorzugsweise im mesophilen Bereich bei etwa 38 °C.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird dann nach einer mesophilen Vergärung die teilweise vergorene Biomasse (Substrat) durch die Leitung 8 über die Pumpe 20' und die Leitung 7 in den dritten Haupt-Fermentierbehälter 4 zur thermophilen Ausfaulung bei etwa 55 °C geführt. Die Befüllung des thermophilen Fermentierbehälters 4 wird dann kontinuierlich in kurzen Zeitabständen, etwa stündlich, bei gleichbleibender Biomasse durchgeführt.

In einem weiteren dritten Verfahrensschritt wird nach Bedarf der

Fermentierbehälter 3 über die Pumpe 20 aus dem vorher befüllten

Fermentierbehälter 4 aufgefüllt, sodass in diesem Fermentierbehälter 3 eine Restausgasung des Substrats erfolgt. Das vollständig ausgegorene Substrat (Biomasse) wird dann in diesem Fermentierbehälter 3 so lange gespeichert, bis sie von einem Fördermittel 20,20' der Fest-Flüssigkeitstrenn-Vorrichtung (hier nicht gezeigt) zugeführt wird, die die Trockensubstanz des Substrats von der Flüssigkeitsmasse abtrennt. Die Fest-Flüssigkeitstrenn-Vorrichtung liegt außerhalb des Mehrkammersystems. Die Zuführleitungen 6,6' können aus ein und derselben Quelle oder aus unterschiedlichen Quellen die aufbereitete hydrierte Biomasse entnehmen. Zwischen den beiden Pumpeneingängen der Pumpen 20,20' besteht eine direkte Verbindung über die Leitung 9, wodurch bei Ausfall der einen Pumpe die andere Pumpe die Arbeit übernehmen kann, was wesentlich zur

Betriebssicherheit der Anlage beiträgt.

Um das Mehrkammersystem 1 kontinuierlich fahren zu können, ist es notwendig, dass die Fermentierbehälter 2 und 4 ständig und kontinuierlich mit einer Biomasse (Substrat) versorgt werden. Daher kann der Fermentierbehälter 3 auch auf einem Drittel des Behältervolumens variabel gefahren werden, sodass die beiden

Fermentierbehälter 2 und 3 soweit leer gefahren werden, dass jeweils mindestens ein Drittel des Behältervolumens aufgefüllt werden kann. Dadurch übernimmt der Fermentierbehälter 3 eine Pufferfunktion für die auszufaulenden Biomasse, was besonders zu Zeiten diskontinuierlicher Lieferungen der Biomasse, zum Beispiel an Wochenenden, von Bedeutung sein kann.

Da die frisch aufbereitete Biomasse über die Leitungen 6,6' in die

Fermentierbehälter 2 und 3 eingebracht wird, liegt diese bis zu ungefähr ein Drittel der Behälterlänge angehäuft an dieser Seite des Fermentierbehältereingangs. Mit der Pumpe 20 kann dann die fast ausgegorene Biomasse durch Umschalten eines Schieber (hier nicht gezeigt) in den hinteren Teil des Fermentierbehälter 3 über die Druckleitung 7 verbracht werden. Somit ist es möglich, allein mit der Pumpe 20 vom vorderen Teil des Fermentierbehälters 3 zu pumpen, in dem auch die frisch eingeführte Biomasse abgelegt ist, um somit eine kontinuierliche Versorgung des Fermentierbehälter 2 mit frischer Biomasse zu gewährleisten. Ist nun der überwiegende Teil der Biomasse vollständig verbraucht, kann mittels eines Schiebers umgeschaltet werden, sodass die ausgegorene Biomasse des

Fermentierbehälter 4 wieder in die Vorderseite des Fermentierbehälters 3 hineingepumpt wird. Durch diese Verfahrensweise wird darüber hinaus eine ausreichende Pufferfunktion erreicht, die bei Abfallverwertungsanlagen durch unregelmäßige Substratieferungen von Bedeutung ist, um das Verfahren kontinuierlich über einen längeren Zeitraum, ca. einem Jahr, ohne

Unterbrechungen durchfahren zu können.

Bei Ausfall der ersten mesophilen Stufe im Fermentierbehälter 2 kann das System ersatzweise über den Fermentierbehälter 3 über die Zuleitung 6' aus der

Quellenpumpe 21 versorgt werden. In diesem Falle übernimmt der

Fermentierbehälter 3 die erste mesophile Prozessstufe und der

Fermentierbehälter 4 bleibt in seiner thermophilen Funktionsweise erhalten.

Unmittelbar vor den einzelnen Fermentierbehältern 2,3,4 ist jeweils eine

Schiebervorrichtung (hier nicht gezeigt) angeordnet, sodass jeder

Fermentierbehälter 2,3,4 für sich allein separat abgeschaltet werden kann, d.h. aus dem Mehrkammersystem 1 heraus genommen werden kann, um

beispielsweise Wartungsarbeiten vornehmen zu können. Der Gasbereich des Fermentierbehälter 2 kann dabei mittels eines Schiebers (hier nicht gezeigt) abgetrennt werden, sodass eine Wartung des Fermentierbehälters 2 ohne

Betriebsunterbrechung möglich ist. Das im Fermentierbehälter 3 ausgegorene Substrat wird in diesem Falle direkt in die Fest-Flüssigtrennungsvorrichtung (Separation) mit Hilfe einer der Pumpen 20,20' geführt und weiter verarbeitet.

Da sich über den Fermentierbehältern 2,3,4 jeweils eine Betondecke 33 befindet und sich flüssiges Kondensat im darüber liegenden Gasspeicherbehälter 5 bzw. Metallringbehälter 11 befindet, ist in der Betondecke der Fermentierbehälter 2 und 4 jeweils ein Siphon17 angeordnet, der stets mit Wasser gefüllt ist, um auch eine Gasdichtfunktion auszuüben

Für den Fall, dass der Haupt-Fermentierbehälter 4 ausfallen sollte, hat dieser Ausfall naturgemäß erhebliche Folgen für die Gasproduktion. Um eine derartige Situation nach Möglichkeit zu vermeiden, wird der Fermentierbehälter 2 vom mesophilen in den thermophilen Zustand gebracht, sodass dieser

Fermentierbehälter 2 die Funktion des Haupt- Fermentierbehälters 4 übernimmt. Bei einer derartigen Verfahrensweise darf nicht außer Acht gelassen werden, dass der notwendige Hygenisierungsprozess der Biomasse durchgeführt wird, d.h., dass die Biomasse mindestens 24 Stunden bei etwa 55 °C verweilen muss, um eine mögliche Keimbildung innerhalb der Biomasse zu vermeiden. Dieses

Erfordernis ist in der oben beschriebenen Verfahrensweise gewährleistet. Dabei wird der Fermentierbehälter 3 über die Zuführleitung 6' aus der Quelle 21 mit frischer Biomasse befüllt. Im Anschluss daran pumpt die zweite Pumpe 20' über die zweite Druckleitung 7' die Biomasse aus dem Fermentierbehälter 4 in den Fermentierbehälter 2, sodass anschließend der Fermentierbehälter 4 problemlos gewartet werden kann. Infolge der diametral gegenüber liegenden Pumpen 20,20' zwischen den Sau-und Druckleitungen 7,7' und 8,8' ist es durch Umschalten bzw. Abdichten entsprechender Leitungen möglich, bei Ausfall einer der beiden

Pumpen 20,20' den Betrieb der Anlage aufrecht zu erhalten, ohne die

kontinuierliche Befüllung der Fermentierbehälter 2, 3,4 und der damit

zusammenhängenden Gasproduktion zu unterbrechen.

Infolge eines möglichen hohen Sandeintrags in die Fermentierbehälter 2,3,4 ist es notwendig, den eingetragenen Sand kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit aus den Fermentierbehältern 2,3,4 herauszuführen, um damit sowohl den mechanischen Betrieb der Rührwerke 12 als auch den biologischen Gärprozess nicht zu gefährden. Diesem Zwecke dient die Sandaustrageinrichtung 16, die weiter unten näher beschrieben wird. Die Rührwerke 12 der einzelnen Fermentierbehälter 2,3,4 erstrecken sich über die gesamte Länge der Fermentierbehälter 2,3,4, womit die ganze in den jeweiligen Fermentierbehälter 2,3,4 befindliche Biomasse vom Umwälzen erfasst wird. Die einzelnen Rührwerke 12 können mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt werden und je nach Bedarf auch einzelnen ein- und ausgeschaltet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Mehrkammersystems 1 , bei dem über den drei Fermentierbehältern 2,3,4 der Gasspeicherraum 5 angeordnet ist. Zwischen den Fermentierbehältern 2,3,4 und dem Gasspeicherraum 5 ist ein Abstandselement 11 angeordnet, das die Basis für den Aufbau des

Gasspeicherraumes 5 darstellt. Dieses Abstandselement 11 ist in der Regel als Kreisring aus Metall oder einem gleichwirkenden Material ausgebildet. Das Abstandselement 1 1 dient unter anderem der Betriebssicherheit der gesamten Anlage, denn bei Überlauf durch Aufschäumen der Biomasse (Substrat) oder Überfüllung der Fermentierbehälter 2,3,4 mit Biomasse, bildet der durch das Abstandselement 1 1 umschlossene Raum ein Auffangbecken für die durch die großzügig bemessenen Gasdurchführungen 22 durch die Abdeckungen 33 der Fermentierbehälter 2,3,4 strömende Biomasse, die sich dann auf die noch nicht vollständig gefüllten Fermentierbehälter weiter verteilt. Durch diese

Sicherheitsmaßnahmen wird gewährleistet, dass eine Havarie abgepuffert ist und somit den Betrieb der Anlage nicht vollständig unterbricht. Die Lagerungen 24 der Rührwerke 12 sind in etwa der Mitte des jeweiligen Fermentierbehälters 2,3,4 angeordnet, um damit zu gewährleisten, dass bei vollständig gefülltem

Fermentierbehälter die gesamte Biomasse homogen durchmischt wird.

Ferner bietet das Abstandselement 11 die Möglichkeit, Gasanschlussleitungen mittels Edelstahlflanschplatten an den Behälterring 1 1 anzuflanschen. Zwischen dem Behälterring 11 und den Flanschplatten ist ein so genannter Inliner, eine Kunststofffolie, zur galvanischen Trennung möglicher unterschiedlicher

elektrochemischer Potenziale und als Korrosionsschutz angeordnet. Oberhalb des Abstandselements 11 ist eine Entschwefelungseinrichtung 15 angeordnet, die als Anlagerungsfläche zur Entschwefelung des erzeugten Biogases bzw. Methans dient.

Die Fig. 3a zeigt eine schematische Seitenansicht des oberen Bereichs des Mehrkammersystem 1 mit einem Detailausschnitt„A", der im vergrößerten

Maßstab die Anbindung des Abstandselements 1 1 an die mehrschichtige Folie 42,42' zur Bildung des Gasraumes 5 des Mehrkammersystems 1 darstellt, wobei der Gasspeicherraum kugelschalenförmig ausgebildet ist und das Abstandelement 11 ringförmig. Auf den Abdeckplatten 33 der Fermentierbehälter 2, 3,4 ist das Abstandselement 11 gas- und wasserdicht befestigt. Am oberen Rand des

Abstandselements 11 ist die mehrlagige Folie 42, 42' mit einer speziellen

Befestigungsvorrichtung 43 angeordnet, die im vergrößerten Maßstab in der Figur 3a dargestellt ist. Die Befestigungsvorrichtung 43 besteht im Wesentlichen aus einem im Querschnitt C-förmig geformten Rinne 45, die mit Versch raubungen 46 an einer 47 des Abstandselements 1 1 befestigt ist. In der Rinne 45 ist ein flexibler Druckluftschlauch 48 eingelegt. Die Endbereiche der mehrlagigen Abdeckfolie 42,42' des Gasraumes 5 ist ebenfalls zwischen den Wandungen der C-förmigen Rinne 45 und dem Druckluftschlauch 48 eingelegt, sodass bei einer

Druckbeauftragung des Druckluft Schlauchs 48 dieser sich ausdehnt und die mehrlagige Folie 42,42' an die Wandlungen der C-förmigen Rinne 45 drückt, sodass der Gasraum 5 gas- und wasserdicht zur Umgebung hin abgedichtet ist.

Die Figur 4 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt des Eingangsbereichs eines der Fermentierbehälter 2,3,4, wobei die Stirnwand 25 eines

Fermentierbehälters einen Durchbruch 26 aufweist, durch den sich die

Antriebswelle 27 des Rührwerks 12 hindurchragt. Die Antriebswelle 27' wird durch Stützen 28 oder sogenannte Notlager, innerhalb der Fermentierbehälter 2,3,4 abgestützt, wobei sich das Rührwerk 12 über die gesamte Länge des

Fermentierbehälters 2,3,4 erstreckt. An der Antriebswelle 27' sind in Abständen und winklig versetzt Schaufeln 29 angeordnet, die das eingetragene Substrat durchmischen. Zum Nachladen von Trockensubstanz, bzw. nicht fließfähiger Biomasse, in mindestens einen der Fermentierbehälter ist in einem vorgegebenen Winkel (a) zur Stirnfläche des Fermentierbehälters ein Führungsrohr 30 einer Stopfschnecke mit ihrem einen Ende ins Innere des Fermentierbehälters angeordnet und an ihrem anderen Ende ist ein Getriebe 31 mit einem

abgewinkelten Motor 32. Ferner ragen mit ihrem einen Ende im oberen Bereich des Fermentierbehälters zusätzliche Füllrohre 40,41 in den Fermentierbehälter hinein, wovon ein Füllrohr 40 zur Einleitung von frischer Biomasse und das andere Füllrohr 41 zur Zuführung von Flüssigkeiten, zum Beispiel flüssiges Perkolat, vorgesehen ist.

Die Figur 5 zeigt ausschnittsweise den Bereich des Wellendurchgangs 26 durch die Stirnwand 25 eines Fermentierbehälters. Die Welle 27 wird diesseits durch eine Lagerung 24 getragen. Kurz nach dem Durchtritt durch die Stirnwand 25 weist die Welle 27 einen Flansch 34 auf, an den eine Rohrwelle 27' angeflanscht ist, wobei die Rohrwelle 27' die Schaufeln 29 des Rührwerks 12 trägt. Innerhalb des Durchbruchs 26 der Stirnwand 25 ist eine Vorrichtung 35 zur Abdichtung des Wellendurchtritts der Rührwelle 27 angeordnet. Diese Wellenabdichtung ist äußerst wichtig für den reibungslosen Betrieb des Rührwerks 12. Auf der

Rührwelle 27 ist eine gehärtete Hülse 37 aus Stahl rutschfest angeordnet. Auf der Oberfläche der Hülse 37 gleiten mindestens zwei Dichtelemente 51 , die bereits eine Abdichtung der Rührwelle bewirken. Zwischen diesen Dichtelementen 51 und weiteren Dichtelementen 51 ' ist ein ringförmiger Zwischenraum 39 angeordnet, von dem eine Kontrollleitung 52 wegführt, über die mögliche Ansammlungen von durchgedrungenen Sand- und Wasserresten abgeführt werden können. Die Abdichtvorrichtung 35 ist mit einer Flanschplatte 53 an der Außenwand der Stirnwand 25 befestigt, sodass damit der Durchbruch 26 der Stirnwand nach außen hin abgeschlossen ist. Um die Dichtelemente 51 , 51 ' herum ist ein

Gehäuse 54 angeordnet, dass in unmittelbarer Nähe der Rührwelle 27 ein

Schleifblech 55 aufweist, an dem eine flexible Lippendichtung 56 mit leichtem Druck anliegt, der durch Verschiebung des Befestigungsrings 57 auf der

Rührwelle 27 mehr oder weniger fest erzeugt wird. Mithilfe dieser Lippendichtung 56 wird ein Großteil des anfallenden Sandes und Schlamm davon abgehalten, an die Dichtelemente 51 zu gelangen. Für den Fall, dass trotzdem Sand und/oder Schlamm in das Innere des Gehäuses 54 gelangen sollte, sind an diesen Hohlraum 49 zwei Spülleitungen 58,58' angeordnet, wobei durch die Leitung 58 eine Spülflüssigkeit in den Hohlraum eingeführt wird und über die Leitung 58' zusammen mit möglichem Sand und Schlammeintrag wieder abgeführt wird. Die Zu- und Ableitung 58,58' ist jeweils am Ausgang mit einem Absperrventil 59,59' versehen, die bei Bedarf betätigt werden.

Die Welle 27 wird an ihrem einen Ende durch die Lagerung 24 getragen. Am Ende der Welle 27 ist ein Getriebe 31 mit einem dazu rechtwinklig stehenden Motor 32 angeordnet. Das Getriebe 31 zusammen mit dem Motor 32 wird durch eine Stütze 38 entlastet, wobei die Stütze 38 mit ihrem einen Ende am Mauerwerk der Wand 25 des Fermentierbehälters und mit ihrem anderen Ende am Getriebe 31 befestigt ist. Mit der Stütze 38 wird das Drehmoment, das auf die Rührwelle 27 einwirkt, abgefangen.

Die Figur 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines

Fermentierbehälters 2,3,4 mit einer Sandaustragvorrichtung 16. Die

Sandaustragvorrichtung 16 ist besonders wichtig für den Langzeitbetrieb der gesamten Anlage, denn in der Regel wird mit der frischen Biomasse ein nicht unerheblicher Anteil an Sand und Erde mit in den Fermentierbehälter eingeführt, was nach längerer Zeit zu erheblichen Störungen beim Umwälzen der Biomasse im Fermentierbehälter führt. Etwa in der Mitte des Firmentierbehälters ist das Rührwerk 12 mit den Schaufeln 29 auf der Rührwelle 27 angeordnet, die sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Der Boden 60 des Fermentierbehälters weist eine gewisse vorbestimmte Schräge auf, die sich bis zu einer Mulde 61 erstreckt. Infolge der Drehung des Rührwerks 12 und der Schwerkraft wird der mögliche Sand bzw. Schlamm in die Mulde 61 geführt, in die mindestens ein Saugrohr 62 führt, das bei Bedarf über ein Ventil 63 mit Vakuum beaufschlagt werden kann, sodass der mögliche Sandeintrag abgesogen wird und in einem Zwischenspeicher 64 zunächst gelagert wird. Der Zwischenspeicher 64 ist über eine Leitung 66 mit dem Hauptspeicher 65 verbunden, in dem der Sand bis zu einer vorbestimmten Menge gelagert wird. Nachdem der Hauptspeicher 65 einen vorbestimmten Füllstand erreicht hat, wird dieser am unteren Ende mittels einer Klappe 67 geöffnet, sodass der Hauptspeicher 65 vollständig entleert werden kann. Der angesammelte Sand 68 kann dann mit einem Radlader oder auf andere Weise abgeführt werden. Am oberen Ende des Hauptspeichers 65 ist eine Saugleitung

69 angeordnet die mit einer Vakuumpumpe 70 verbunden ist. Die Vakuumpumpe

70 erzeugt das notwendige Vakuum zum Absaugen der mit Sand gefüllten Mulde 61. Über den gesamten Boden 60 eines Fermentierbehälters erstrecken sich eine Mehrzahl von Mulden 61 , was durch die rechteckigen Fächer 61 ' symbolisiert ist. Im schrägen Boden 60 ist eine Heizung 71 angeordnet, die zur Regelung der Temperatur der ausfaulbaren Biomasse notwendig ist.

Die Figur 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Fermentierbehälter 2, 3,4, über denen eine Sprinkleranlage 72 mit einer Vielzahl von Düsen 73 angeordnet ist. Die Sprinkleranlage dient zur Verhinderung oder zumindest zur Minderung einer möglichen Schaumbildung an der Oberfläche der ausgärenden Biomasse. Für den Fall, dass sich an der Oberfläche der ausgärenden Biomasse ein großes Schaumaufkommen zeigt, wird an dem jeweiligen Behälter 2,3,4 die

Sprinkleranlage eingeschaltet, sodass aus den Düsen 73 eine Flüssigkeit, in der Regel Wasser, austritt und sich über dem gebildeten Schaum ausbreitet, wodurch die Schaumbildung zumindest gemindert wird.

Die Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Rohrdurchführung 74 durch das Mauerwerk einer Stirnwand 25 eines der Fermentierbehälter 2,3,4. Eine Rohrdurchführung durch das Mauerwerk eines Fermentierbehälters 2,3,4 ist grundsätzlich problematisch, weil einerseits die Dichtigkeit nach außen hin und andererseits die Montagefreundlichkeit der Rohrdurchführung gewährleistet sein muss. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Rohrdurchführung durch eine Betonwand 25 wird das Schachtfutter 75, in der Regel ein Kunststoff roh r, bei der Wanderstellung in das Mauerwerk einbetoniert. Das einzubauende Druckrohr 76 aus Stahl weist auf beiden Seiten einen Flansch 77 auf, dessen Durchmesser in etwa dem Innendurchmesser des Schachtfutters 75 entspricht. Auf der Außenseite des Druckrohrs 76 ist mindestens ein Führungsrohr 78 mit einer daran

angeschweißten Gewindestange 79 so angeordnet, dass zwischen dem Mauerwerk 25 und einer Flanschplatte 80 aus Stahl ein Zwischenraum mit dem Abstand a gebildet wird. Der Zwischenraum 81 dient zur Aufnahme von

Dichtungsmaterial 82,82'. Das Dichtmaterial 82' ist beispielsweise ein

Silikonkleber, der nach Bildung eines Zwischenraums zwischen zwei kreisförmig aufgebrachten elastischen Klebebändern 82, vorzugsweise aus Schaumstoff, eingebracht wird. Der Durchmesser der Flanschplatte 80 ist so zu wählen, dass genügend Platz für das notwendige Dichtmaterial gebildet wird. Infolge der fest an das Druckrohr 76 und an der Flanschplatte 80 angeschweißten Gewindestangen 79, kann mit einer nicht am Druckrohr 76 befestigten Gegenplatte 84, durch die die Gewindestange 79 hindurchragt, die Flanschplatte 80 mithilfe einer

Gewindemutter 83 oder ähnlichem Befestigungsmittel gegen das Mauerwerk 25 gezogen werden, wodurch eine zuverlässige Dichtung zwischen dem Mauerwerk 25 und der Flanschplatte 80 aufgrund der eingelegten Dichtmaterialien 82, 82' gebildet wird. Mit den Flanschen 77 können dann weitere Rohrverbindungen hergestellt werden.

Zusammenfassend darf festgestellt werden, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Mehrkammersystem 1 zur Erzeugung von Biogas aus einem fermentierbaren Substrat vorgestellt wird. Durch seinen besonderen Aufbau mit mindestens zwei Kammern, vorzugsweise drei Kammern 2,3,4 wird ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas ermöglicht, dass eine kontinuierliche Gaserzeugung bei diskontinuierlicher Zulieferung der ausfaulbaren Biomasse gewährleistet. Das Verfahren zur Erzeugung von Biogas in dem Mehrkammersystem 1 sieht insbesondere einen Fermentierbehälter 3 vor, der mehrere Aspekte bei effizienter Biogaserzeugung berücksichtigt, insbesondere den Aspekt der Pufferung des ausfaulbaren Substrats bei unregelmäßiger Belieferung der benötigten Biomasse. Ferner ist der Aufbau des gesamten Mehrkammersystems 1 so konzipiert, dass es in modularer Bauweise kompakt erstellt werden kann, wodurch sowohl die Kapazität der zu vergärenden Biomasse als auch die Produktion des brauchbaren Biogases im Prinzip beliebig erweitert werden kann. Insgesamt wird mit dem vorliegenden MehrKammersystem 1 eine Biogasanlage vorgestellt, die auf geringer Baufläche einen hohen Effizienzgrad bei kleinem Bauvolumen aufweist, d.h., dass das Verhältnis von Biogasausbeute zum Bauvolumen der Anlage zur vergleichbar groß Ist.