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Anlagentechnik zur Biogasbereitstellung Wannen- bzw. Tunnelfermenter Vergleichbar zu den Folienschlauchfermentern werden Vergärungssysteme entwickelt, die einen quasi-kontinuierlichen Prozess in Wannen bzw. Tunneln ermöglichen. Der Verfahrensablauf stimmt weitestgehend mit dem im Folienschlauch überein, lässt sich jedoch besser kontrollieren. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren wird in Abb. 3-12 dargestellt. Abb. 3-12: Kombinierte Trockenfermentation mit dem 3-A-Verfahren, schematisch; Abbildung: S.I.G. - Dr.-Ing. Steffen GmbH Pfropfenstromfermenter Im Bereich der Abfallwirtschaft werden bereits seit einiger Zeit erfolgreich Pfropfenstromfermenter für die Trockenvergärung eingesetzt. Sie werden als liegende und als stehende Fermenter konstruiert und kontinuierlich oder quasikontinuierlich beschickt. Teilweise integrierte Rührwellen dienen der leichteren Entgasung des Materiales. In der landwirtschaftlichen Biogaserzeugung spielen diese Verfahren auf Grund des hohen technischen Aufwandes der kontinuierlichen Technik jedoch derzeit keine Rolle. Abb. 3-13 veranschaulicht beispielhaft die Technologie. Der Schnittdarstellung eines Pfropfenstromfermenters entspricht Abb. 3-6. Abb. 3-13: Pfropfenstromfermenter; Foto: Kompogas AG 3.2 Verfahrenstechnik Grundsätzlich kann eine landwirtschaftliche Biogasanlage unabhängig von der Betriebsweise in vier verschiedene Verfahrensschritte unterteilt werden: 1. Anlieferung, Lagerung, Aufbereitung, Transport und Einbringung der Substrate 2. Biogasgewinnung 3. Gärrestlagerung und evtl. -aufbereitung und Ausbringung 4. Biogasspeicherung, -aufbereitung und -verwertung Die einzelnen Schritte werden in Abb. 3-14 detailliert dargestellt. Die vier Verfahrensschritte sind voneinander nicht unabhängig. Besonders zwischen Schritt 2 und Schritt 4 besteht eine enge Verbindung, da Schritt 4 normalerweise die in Schritt 2 benötigte Prozesswärme zur Verfügung stellt. Die zu Schritt 4 gehörende Aufbereitung und Verwertung des Biogases ist in Kapitel 5 und die Aufbereitung und Behandlung des Gärrestes in Kapitel 8 gesondert dargestellt. Welche verfahrenstechnische Ausrüstung für die Anlage gewählt wird, ist in erster Linie von den zur Verfügung stehenden Substraten abhängig. Die Menge der Substrate bestimmt die Dimensionierung aller Aggregate und der Behältervolumina. Die Qualität der Substrate (TS-Gehalt, Struktur, Herkunft usw.) bestimmt die Auslegung der Verfahrenstechnik. Je nach Zusammensetzung der Substrate kann es notwendig sein, Störstoffe abzutrennen oder die Substrate durch Zugabe von Wasser anzumaischen, um sie in einen pumpfähigen Zustand zu überführen. Werden Stoffe verwendet, die einer Hygienisierung bedürfen, ist es notwendig, eine Hygienisierungsstufe einzuplanen. Das Substrat gelangt nach der Vorbehandlung in den Fermenter, wo es vergoren wird. Bei der Nassvergärung kommen meistens einstufige Anlagen, die nach dem Durchflussverfahren arbeiten, zum Einsatz. Bei zweistufigen Verfahren ist dem eigentlichen Fermenter ein Vorfermenter vorgeschaltet. Im Vorfermenter werden die Bedingungen für die ersten zwei Stufen des Abbauprozesses (Hydrolyse und Säurebildung) optimal eingestellt. Das Substrat gelangt nach dem Vorfermenter in den Hauptfermenter, in dem die nachfolgenden Abbaustufen stattfinden. Der Gärrest wird in geschlossenen Nachfermentern mit Biogasnutzung oder offenen Gärrestbehältern gelagert und in der Regel als Flüssigdünger auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ausgebracht. 43
<strong>Handreichung</strong> Biogasgewinnung und -nutzung Anlieferung u. Lagerung Aufbereitung u. Vorbehandlung (optional) Sortierung, Zerkleinerung, Anmaischen, Homogenisieren 1. Verfahrensschritt Einbringung Förderung, Dosierung Biogasgewinnung Vergärung im Fermenter 2. Verfahrensschritt Gärreste Biogas Gärrestlagerung u./o. Nachgärung Gärrestaufbereitung Biogas Biogasaufbereitung- u. speicherung Trocknung, Entschwefelung Fest-Flüssig-Trennung (optional) Ausbringung, Kompostierung Flüssigdünger 3. Verfahrensschritt Ausbringung oder, Kompostierung ohne Fest- Flüssig- Trennung Biogasverwertung Stromproduktion u. Wärmegewinnung (KWK) 4. Verfahresschritt Verfahrensschritt Abb. 3-14: Allgemeiner Verfahrensablauf bei der Biogasgewinnung; nach /3-3/ Gülle 1 9 organische Abfälle 3 4 2 6 Faulschlamm Biogas Strom 7 5 Wärme 1 Stallanlagen 2 Güllegrube 3 Sammelbehälter 4 Hygienisierungstank 5 Biogasreaktor 6 Gasspeicher 7 Blockheizkraftwerk 8 Güllelagerbehälter 9 Ackerfläche 8 Abb. 3-15: Schema einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit Verwendung von Kosubstraten; Schema: B. Linke, Institut für Agrartechnik Bornim 44
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