Fermenter
Der Fermenter dient zu folgenden Zwecken:
Der Fermenter oder auch Gärbehälter
ist das Kernstück jeder Biogasanlage. Darin
findet der eigentliche Biogasprozeß statt.
In gut funktionierenden Fermentern bauen viele
Billiarden Bakterien die leicht abbaubaren organischen
Bestandteile des Eingangsstoffes, auch Substrat
genannt, ab und setzen dabei das gewünschte
Biogas frei.
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Als Substrate werden vorwiegend kohlenstoffhaltige
(organische) Stoffe wie Gülle, Mist, Grüngut,
Klärschlamm usw. behandelt.
Diese leicht abbaubaren Bestandteile sind in
der Regel auch für die unangenehmen Seiten
eines unbehandelten Substrates wie Gestanksentwicklung,
Kohlendioxid- und Ammoniakabgasung sowie hohe
Sauerstoffzehrung im Boden oder in Gewässern
verantwortlich.
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Deshalb bietet die Biogastechnologie einen Doppelnutzen:
die Substrate werden behandelt und damit die Umweltverträglichkeit
verbessert, außerdem wird dabei ein erneuerbarer
Energieträger gewonnen, das Biogas.
Damit das möglichst gut funktioniert, muß
der Fermenter folgende Bedingungen
erfüllen:
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Licht- und Sauerstoffausschluß |
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Gasdichtigkeit |
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Bereitstellung der gewünschten Prozeßtemperatur |
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Verhinderung von Schichten- und Zonenbildung |
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sicherer Ein-, Auslauf und Durchfluß
des Substrates |
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Bereitstellung einer ausreichenden Verweilzeit |
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Prinzipieller Aufbau eines Fermenters:
Fermenterbauarten:
Prinzipiell unterscheidet man zwei Fermenterbauarten
in der landwirtschaftlichen Anwendung, die in
folgender Tabelle stichwortartig charakterisiert
werden: |
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Rührkesselfermenter
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einfacher
Behälteraufbau
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Inhalt wird
vollständig durchmischt,Teile des Frischsubstrates
können in den Auslauf gelangen |
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für einfache
Substrate geeignet
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vorwiegend
aus Beton |
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meist hydraulisches
Rührwerk
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preisgünstig
erstellbar |
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höherer
Prozeßenergieaufwand |
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Verweilzeiten
30 bis 70 Tage |
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auch als Speicheranlage
verwendbar |
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Propfenströmungsfermenter
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möglichst
langgestreckter, liegender Behälter
mit großem L/D-Verhältnis |
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wird nur vertikal
durchmischt, in der Regel kein Kurzschluß
zwischen Ein- und Auslauf
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auch für
schwierige Substrate mit hohem Feststoffanteil
geeignet |
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vorwiegend
aus Stahl |
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meist Haspelrührwerk
mit liegender Rührwelle |
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aufweniger
zu erstellen |
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geringerer
Prozeßenergieaufwand |
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Verweilzeiten
15 bis 30 Tage |
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sicherere Hygienisierungswirkung
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Inzwischen
gibt es eine Vielzahl von Varianten, Mischformen
und Kombinationen, die in der Diskussion zur Sprache
kommen.
In der Anlage sind einige Beispiele aufgeführt.
Die wesentlichen Bauelemente sind
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Behälter:
meist aus Stahl und Beton |
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Wärmedämmung
aus Hartschaum oder Mineralwolle. Ein K-Wert
von 0,4 sollte deutlich unterschritten werden
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Heizung zur
Aufheizung und Warmhaltung des Substrates
mit innenliegenden Heizplatten, Fußboden-
oder Mantelheizungen, teils auch außenliegende
Wärmetauscher |
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Rührwerk:
meist langsamlaufende Haspelrührwerke,
Propellerrührer oder Gasrührwerk |
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Sinkschichtenabzug |
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Temperaturüberwachung |
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Wichtig ist auch die Einhaltung der einschlägigen
Sicherheitsrichtlinien:
Leider sind noch keine vergleichenden Untersuchungen
über die verschiedenen Fermenterbauarten
in der landwirtschaftlichen Anwendung bekannt.
Weniger wichtig sind volumenspezifische Angaben
wie Gasleistung pro m3 Reaktorvolumen oder Kosten
pro m3, da die Verweilzeiten und verwendeten Substrate
sehr unterschiedlich sind.
Wichtiger dagegen sind folgende Daten:
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substratspezifische
Abbauraten, spezifische Gasausbeuten in
m3 Biogas/kg OTS |
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Funktions-
und Betriebssicherheit |
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niedriger
Prozeßenergieaufwand an Strom und
Wärme |
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Gesamtbaukosten |
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