Mixed-Sludge-Bed® Fermenter

Konventionelle UASB- oder EGSB-Fermenter verwenden Gasabscheider und Überlaufwehre im oberen Fermenterteil um (a) das Biogas aus dem Fermenter abzuführen und (b) die Biomasse im Fermenter zurückzuhalten. UASB- und EGSB-Fermenter bringen folgende Probleme mit sich:

  • Verstopfung der Gasabscheider durch faserreiches Material, Öl und Fett
  • Ablagerungen im Bereich der Überlaufwehre
  • Ungenaue Nivellierung der Überlaufwehre und damit verbunden schlechte Verteilung des Ablaufes über die Fermenteroberfläche
  • Korrosion in der Kontaktzone Abwasser und Luft am Fermenterüberlauf
  • Geruchsbildung im Fermenterablaufbereich

Weiters führt mangelnde Durchmischung von Biomasse und Beschickung im Fermenterschlammbett beim UASB-Fermenter zu verringerter Schlammaktivität. Um diese Mängel zu vermeiden wurde ein neuer Fermentertyp mit folgenden Elementen entwickelt:

  • Hauptkammer mit Schlammbett und Beschickungsleitungen
  • Nebenkammer mit Rückschlagklappe und selbstreinigendem Überlaufwehr
  • Gasheber für Schwimmschlammentfernung aus der Hauptkammer
  • Gasmischung zur Schlammrückführung und Schlammbettmischung

Der MSB-Fermenter ist in Haupt- und Nebenkammer unterteilt, die über einen Gasheber verbunden sind. Die Beschickung des Fermenters erfolgt im Bodenbereich der Hauptkammer. Das Abwasser durchströmt das Schlammbett, wobei die Abwasserschmutzfracht in Biogas umgewandelt wird. Abhängig von der Position des Mischventils sammelt sich das Gas unter der Hauptkammerdecke (Mischventil geschlossen) oder strömt aus dem Fermenter ab (Mischventil offen, Phase I).

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Phase I: Ausgangswasserspiegel bei offenem Mischventil

Bei geschlossenem Mischventil (Phase II) baut sich im Gasbereich der Hauptkammer ein Gasüberdruck auf und Flüssigkeit wird über den Gasheber in die Nebenkammer verdrängt bis der Flüssigkeitsspiegel die Unterkante der Steigleitung des Gashebers erreicht. Ist dieser Punkt erreicht, dann strömt das Gas- / Schlammgemisch durch den Gashebereffekt aus der Hauptkammer in die Nebenkammer (Phase III). Dadurch wird Schwimmschlamm kontinuierlich aus der Hauptkammer ausgetragen. Durch die hohe Turbulenz lösen sich am Schlamm haftende Gaspartikel und erleichtern die Absetzung in der Nebenkammer. Fettpartikel und schlecht sedimentierbare Stoffe werden aus der Nebenkammer über das Überlaufwehr ausgetragen.

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Phase II: Druckaufbau in der Hauptkammer bei geschlossenem Mischventil.

Das gereinigte Abwasser strömt über das Überlaufwehr und Siphon aus dem Fermenter ab. Der Siphon wird benötigt, um Gasaustritt über den Fermenterablauf zu verhindern.

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Phase III: Normaler Betrieb bei geschlossenem Mischventil und aktivem Gasheber

Durchmischung des Hauptkammerschlammbettes und Schlammrückführung (Phase IV) erfolgen periodisch durch Öffnen des Mischventils: bei offenem Mischventil strömt das komprimierte Gas aus der Hauptkammer in die Nebenkammer und nachfolgend in den Gasspeicher. Durch den Druckausgleich strömt der in der Nebenkammer sedimentierte Schlamm mit hoher Geschwindigkeit in die Hauptkammer zurück. Die resultierende hohe momentane kinetische Energie sorgt für eine gründliche, kurzzeitige Durchmischung des Hauptkammerschlammbettes und verhindert die Bildung von inaktiven Schlammzonen.

Nach Erreichen des Ausgangsspiegels wird das Mischventil wieder geschlossen und der Druckaufbau in der Hauptkammer beginnt erneut für den nächsten Zyklus.

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Phase IV: Schlammbettdurchmischung bei offenem Mischventil

Die wesentlichen Vorteile dieser neuen Fermenterkonstruktion sind:

- Keine Installation von Gasabscheidern
- Keine Verstopfung von Abscheidern durch faser- und fetthaltiges Material
- Keine Verlegung im Bereich der Überlaufwehre durch faser- und fetthaltiges Material
- Keine Räumarbeiten im Bereich der Überlaufwehre
- Keine Abluft aus dem Fermenter – der Fermenter ist komplett geschlossen.
- Keine Luft- / Abwasserkontaktzone im Fermenter und somit verminderte Korrosionsgefahr
- Kein separater Rezirkulationstank
- Keine inaktiven Zonen im Fermenterschlammbett durch periodische Durchmischung

Annimation

Referenzen

Biogasanlage Gefu/Oberle, Rickenbach, Schweiz

110 m³ Molkepermeatkonzentrat pro Tag
120 m³ hochbelastetes Abwasser pro Tag
16.000 kg CSB pro Tag
CSB-Abbau > 95 %
Stromproduktion: 15 MWh pro Tag
Wärmeproduktion: 28 MWh pro Tag
Inbetriebnahme: 2010
Voruntersuchugen, Projektvorplanung, Konzepterstellung und Genehmigungsplanung durch IB-MR
Detailplanung, Ausführung durch Hager+Elsässer GmbH

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Biogasanlage Berglandmilch, Wels, Österreich

180 m³ Molke pro Tag
180 m³ hochbelastetes Abwasser pro Tag
11.000 kg CSB pro Tag
CSB-Abbau > 90 %
Stromproduktion: 12 MWh pro Tag
Wärmeproduktion: 13,2 MWh pro Tag
Inbetriebnahme: 2006

Ausgezeichnet mit Energy Globe Award, Austria, 2006

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