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Studie zur Effizienzmessung eines neuartigen und innovativen Rührwerks für Substrate in Biogasanlagen und zu dessen Strömungsverhalten

Volltext

Beschreibung

Im vorliegenden und abgeschlossenen Projekt wurde eine Studie zur Effizienzmessung eines neuartigen und innovativen Rührwerks für Substrate in Biogasanlagen und dessen Strömungsverhaltens durchgeführt. Der Bau des neuartigen Rührwerkes war eine große Herausforderung und benötigte mehr Zeit als ursprünglich geplant war. Die Firma WUSOA stelle ein funktions- fähiges und sehr gut abgestimmtes Rührwerk zur Verfügung, welches in Fermenter 2 der Forschungsbiogasanlage Unterer Lindenhof eingebaut wurde. Alle im Antrag beschriebenen Ziele konnten erreicht werden. Zur Erstellung einer computertomographischen Simulation wurden in sehr aufwändiger Arbeit ein maßstabgetreues 3-D Modell des bionischen Rührwerkes gebaut, getestet, adaptiert und im Anschluss durch das Fraunhofer IKTS untersucht. In Vorbereitung auf den Rührwerkseinbau wurde der Fermenter 2 entleert, gereinigt und im Anschluss das Rühr- werk eingebaut. Der Fermenter wurde mit Dünngülle befüllt und auf mesophile Betriebstemperatur aufgeheizt. Mit Erreichen der Solltemperatur wurde mit der Fütterung gestartet. Zur Bestimmung der Effizienz des bionischen Rührwerkes wurden Untersuchungen zur Strömungsgeschwindigkeit, der Nährstoffverteilung sowie zur Stromaufnahme und Prozessbiologie durchgeführt. Im Anschluss erfolgte erstmalig ein Vergleich der im Labor erzeugten Daten der Prozesstomographie mit den Praxisdaten. Die computertomographischen Untersuchungen im Labor sowie der Strömungsgeschwindigkeit geben Hinweise auf eine unzureichende Durchmischung. Bei sehr geringen TS-Gehalten im Gärsubstrat konnten nur sehr geringe Strömungsgeschwindigkeit vor allem in inneren Radien, sowie am Fermenterboden und an der Fermenteroberfläche gemessen werden. Eine höhere Drehzahl ermöglicht eine etwas höhere Strömungsgeschwindigkeit. Die Messung der Nährstoffverteilung konnte diese Vermutungen nicht bestätigen und zeigten im Versuchszeitraum eine ausreichende Durchmischung. Der Primärenergie- verbrauch war aufgrund der gewählten Intervalle im Standardbetrieb sehr viel höher und kann deshalb nicht abschließend bewertet werden. Menge und Qualität des erzeugten Biogases schwankten in beiden Versuchszeiträumen und können aufgrund des sehr kurzen Beobachtungszeitraumes und der stark schwankenden Fütterungsmengen und Futterqualitäten ebenfalls nicht abschließend bewertet werden. Das Rührwerk war nicht geeignet, um in der Anfahrphase die Bildung von Schwimmschichten zu vermeiden und vorhandene Schwimmschichten einzurühren. Eine Fortsetzung der Untersuchungen mit längeren Zeiträumen wird empfohlen. Das bionische Rührwerk der Firma WUSOA ist mit seinem alternativen Rührkonzept einzigartig auf dem Markt. Die großen Rührflügel, die langsame Drehbewegung und die dadurch resultierende geringe Antriebsenergie lassen eine Einordnung des Rührwerkes in die Kategorie der langsam laufenden Rührwerke zu, welchen zukünftig ein sehr großes Potential bei der effizienten Durchmischung von Biogasfermentern beigemessen wird. Für eine abschließende Bewertung des bionischen Rührwerks müssen weiterführende Studien über einen längeren Versuchszeitraum bei einem höheren TS- Gehalt mit sehr konstanter Fütterung sowie mit vergleichbaren Stromaufnahmen der Rührwerke pro Rührintervall durchgeführt werden. Auch eine Aussage über die Bauteilfestigkeit soll in Langzeitversuchen getroffen werden. Mit Einsatz von Reststoffen in Biogasanlagen werden zukünftig Verfahren zur Substrataufbereitung verstärkt ein- gesetzt werden, weshalb der Einfluss von Substratvorbehandlung auf die Rühreffizienz mit untersucht werden sollte. Da das Rührwerk bereits installiert und getestet ist, können diese Untersuchungen problemlos fortgesetzt werden.

Metadaten

TitelStudie zur Effizienzmessung eines neuartigen und innovativen Rührwerks für Substrate in Biogasanlagen und zu dessen Strömungsverhalten 
Stand 2018 
Seitenzahl97 
Förderkennzeichen L7515002

 

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