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Waste to Energy

Materialanlieferung und Entleerung / Befüllung der Fermenterboxen

Beispielhafter Aufbau einer Trockenfermentationsanlage
Beispielhafter Aufbau einer Trockenfermentationsanlage

Die in gasdichtem Stahlbeton ausgeführten, boxenförmigen Gärbehälter (Fermenterboxen) werden zeitversetzt entleert/befüllt (1-2 Fermenter pro Woche) und im Batch-Modus betrieben. Das Gärsubstrat verbleibt jeweils für die Dauer von ca. 4-5 Wochen im Fermenter. Der Entleer-/Befüllungsvorgang dauert je Fermenterbox ca. 1 Arbeitstag (inklusive Reinigungsarbeiten).

Die zur Vergärung vorgesehene Biomasse wird am Befüllungstag auf die Rangierfläche vor der betreffenden Fermenterbox verbracht. Etwa 50% der jeweils ausgetragenen, vergorenen Altcharge wird ausgetragen und kann anschließend weiterbehandelt werden. Die anderen ca. 50% der Charge dienen als Animpfmaterial. Dazu wird das Frischmaterial (Biomasse) mit dem Animpfmaterial vermischt und in die Fermenterbox eingebracht. Damit ergibt sich eine mittlere statistische Verweilzeit des Gärsubstrates im Fermenter von ca. 8-10 Wochen. Die Anmischung des Gärsubstrates erfolgt mittels Radladern innerhalb der vorgesehenen Rangier- und Anmischfläche und innerhalb der Fermenterboxen. Die Entleerung/Befüllung der Fermenterboxen erfolgt ebenfalls mittels Radladern.

Arbeitssicherheit

Durch das patentierte BEKON-Spülverfahren werden die Fermenterboxen sowohl vor dem Öffnen als auch nach dem Schließen kontrolliert inertisiert, um explosionsfähige Atmosphären ausschließen zu können. Das hierbei entstehende Abluftgemisch wird dabei sicher über das integrierte Kamin- und Fackelsystem entsorgt.

Darüber hinaus wird die jeweilige Fermenterbox während des Entleer- / Befüllvorganges aus sicherheitstechnischen Gründen permanent mit Frischluft gespült.

Die Fermenterboxen werden jeweils mit einem hydraulisch betriebenen, gasdichten Tor verschlossen. Eine permanente Abdichtung der Fermentertore wird mittels einer direkt am Tor platzierten aufblasbaren Dichtungslippe gewährleistet. Elektronische Druckwächter sorgen für eine stetige Innendrucküberwachung der Dichtungslippe – und regeln im Bedarfsfall automatisch nach. Größere Druckabfälle werden im Steuerungssystem der Anlage protokolliert und lösen spezifische Hinweis- oder Warnmeldungen aus.

Gärprozess / Betrieb der Fermenterboxen

Trockenfermentationsanlage
Trockenfermentationsanlage, Ansicht Fermentertore

Das Gärsubstrat wird im Batch-Betrieb über die gesamte Verweilzeit in den Fermenterboxen – ohne weitere Durchmischung oder Rührung – anaerob vergoren. Da zum Bewegen der Biomasse keinerlei Pumpen, Rührwerke oder sonstige Misch- und Fördereinrichtungen notwendig sind, verfügt die BEKON-Technologie über eine außerordentlich hohe Toleranz gegenüber mechanischen Störstoffen im Gärsubstrat. Entsprechend gering ist deshalb die Störanfälligkeit bzw. der erforderliche Wartungs- und Reparaturaufwand während des Gärprozesses als auch für den Betrieb der Gesamtanlage.

Um den anaeroben Gärprozess nach dem Schließen der Fermentertore zu beschleunigen und sofort die Biogasproduktion anzuregen, wird jede neu befüllte Fermenterbox nochmals gezielt inertisiert. Dies garantiert frühzeitig hohe Gaserträge von guter Qualität.

Die Fermenterboxen verfügen über Perkolat-Berieselungsanlagen, die mit speziellen von BEKON entwickelten Auslassdüsen ausgestattet sind. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige und effektive Verteilung des Perkolats über der Biomasse sichergestellt. Das aufgesprühte Perkolat sorgt für eine optimale und kontinuierliche Befeuchtung des Gärsubstrats, um bestmögliche Gaserträge zu gewährleisten. Absickerndes Perkolat wird auf dem Fermenterboden über eine Drainagerinne mit zusätzlichen Seitendrainagen gezielt abgezogen, über ein separates Filtersystem gereinigt, im Perkolattank temperiert und zwischengespeichert sowie bei Bedarf erneut zur Anfeuchtung über dem Gärsubstrat versprüht.

Der Gärprozess in den Fermenterboxen findet im mesophilen Temperaturbereich bei ca. 38°C statt, die Temperierung erfolgt mittels einer Boden- und Wandheizung. Auf diese Weise wird die gesamte Kontaktfläche Gärsubstrat / Fermenter optimal zur Wärmeübertragung genutzt. Die Heizschleifen werden bereits beim Bau der Fermenterboxen in die Betonwände integriert, so dass keine störenden Einbauten im Behälterinneren selbst notwendig sind. Insgesamt wird so eine optimale Steuerung der Temperatur in den Fermenterboxen ermöglicht.

Agro-Energy

Blick auf eine DCF-Anlage
Blick auf eine DCF-Anlage

Die patentgeschützte Bekon DCF-Technologie (Dry-Cycle-Fermenter) besteht aus einem Rundfermenter (Pfropfenstromfermenter) und einem Lagerbehälter für den füssigen Gärrest, der in der Regel Zentral angeordnet ist.

Der BEKON-Dry-Cycle-Fermenter stellt die konsequente Weiterentwicklung der bewährten BEKON-Technologie für kontinuierliche Durchflussanlagen dar. Die normalerweise bei NAWARO-Anlagen eingesetzten Nassvergärungsmethoden mit konventioneller Rührtechnik erfordern, aufgrund des niedrigen Eingangs-Trockensubstanz-Gehalts, sowohl deutlich größere Fermenter als auch entsprechende Endlagerkapazitäten für den flüssigen Gärrest.

Im Gegensatz dazu bieten die speziell für NAWARO-Anlagen entwickelten BEKON-DCF-Anlagen dem Betreiber eine im Vergleich zu Nassvergärungsanlagen, wirtschaftlich äußerst attraktive Alternative.

Die BEKON-DCF-Anlage senkt durch ihre kompakte Bauweise die Errichtungskosten erheblich. Darüber hinaus ermöglichen die effiziente Fermenterstruktur sowie die robuste Fördertechnik optimale Betriebs- und Wartungskosten. Durch die innovative Prozessleittechnik der Anlage ist ein minimaler Personalaufwand garantiert.

Materialaufbereitung und Materialeintragung

Etwa 1- bis 2-mal pro Tag wird die Beschickungsvorrichtung des Dry-Cycle-Fermenters befüllt. Dabei wird das angelieferte Material mittels eines Teleskopladers direkt in das Eintragssilo abgekippt. Die Beschickungsvorrichtung (Eintragssilo) befindet sich direkt neben dem Dry-Cycle-Fermenter und besteht aus einem rechteckigen, nach oben offenen Behälter. Am Boden dieses Kunststoffsilos ist ein beweglicher Schubboden installiert, welcher vollautomatisch betrieben wird. Über den Schubboden gelangt das eingefüllte Material in eine Dosierstation. Im nächsten Schritt beschickt eine korrespondierende Annahmeschnecke das Material in eine geschlossene Mix-Pumpe, welche aus einer Förderschnecke und einer exzentrischen Pumpe besteht. Diese Pumpe ermöglicht eine bestmögliche Vermischung des frischen Substrats mit dem Animpfgärrest – ehe das Gemisch in den Fermenter gefördert wird.

Gärprozess

Die BEKON-DCF-Technologie besteht aus einem oder mehreren Dry-Cycle-Fermentern: Ein Dry-Cycle-Fermenter dient als Hauptfermenter, ein anderer Dry-Cycle-Fermenter als Nachgär-Fermenter sowie Speicherbehälter für den Gärrest. Das eingebrachte Gärsubstrat durchwandert den Hauptfermenter kreisförmig im Pfropfenstrom.

Durch das kontinuierliche Aus- und Eintragen des NAWARO-Materials und die gezielte Perkulation im Hauptfermenter entsteht eine natürliche Bewegung, die den optimalen Transport des Gärsubstrats durch den Behälter gewährleistet. Dadurch entfallen die herkömmlichen energie- und wartungsintensiven Rührwerke im Fermenter. Der Gärprozess in den BEKON-Dry-Cycle-Fermentern findet im mesophilen Temperaturbereich bei ca.38°C statt, die Temperierung erfolgt mittels einer Boden- und Wandheizung. Auf diese Weise wird die gesamte Kontaktfläche Gärsubstrat / Fermenter optimal zur Wärmeübertragung genutzt. Die Heizschleifen werden bereits beim Bau der Behälter in die Betonwände integriert, so dass keine störenden Einbauten im Behälterinneren notwendig sind. Dies ermöglicht eine optimale Steuerung der Temperatur.

Im Innenring wird aus dem Hauptfermenter abgezogenes Perkolat gelagert. Dieses dient zum Teil neben der Animpfung von Frischmaterial auch der stetigen Substratversorgung des Feststoffmaterials, und wird zu diesem Zweck gezielt wieder in den Hauptfermenter zurückgeführt.

Nach erfolgter Vergärung wird ein Teil des vergorenen NAWARO-Materials wieder als Animpfmaterial dem Fermenter bzw. dem Eintragesystem zugeführt. Für diesen Zweck ist eine Verbindungsleitung zwischen der Austrage- und der Eintragepumpe vorhanden.

Je nach Bedarf kann Perkolat an unterschiedlichsten Stellen des Pfropfenstroms gezielt zugegeben bzw. abgezogen werden. Die Perkolatverteilung erfolgt rechnergesteuert nach einem vorgegebenen Rhythmus.

Materialaustrag

Materialaustrag
Gärsubstrat-Separatoranlage

Nach Durchlauf der Fermentationsstrecke wird das Gärsubstrat mittels Pumpen aus dem Fermenter herausgefördert. Im Austragesystem (Separator) wird der Gärrest in seine flüssigen und seine festen Bestandteile separiert. Der feste Gärrest kann anschließend direkt als organischer Dünger z. B. auf die Nutzflächen der Substratlieferanten ausgebracht werden.