SMD- ein vierstufiger Prozess

Gleichgewichtszustand

Während des Gleichgewichtszustands ist das Gasventil, das sich in einem groß dimensionierten Gasrohr, das die äußere und innere Fermenterkammer verbindet, geöffnet. Folglich kann es zu keinem Druckaufbau kommen und die Füllstandshöhe ist in beiden Kammern gleich.

Verdichtungsphase

In der Verdichtungsphase ist das Gasventil geschlossen. In der äußeren Fermenterkammer produziertes Biogas kann nicht entweichen, drückt den Flüssigkeitsspiegel. Folgerichtig wird das Substrat durch die vier bis acht Mischdüsen am Fermenterboden, in die innere Kammer des SMD gedrückt:

• – ca. 110m³ fermentiertes Substrat werden in die innere Kammer gedückt
• – die Druckdifferenz zwischen den Fermenterkammern beträgt bis zu 450mbar
• – die Füllstände haben eine Differenz von ca. 4,50m

Beruhigungsphase

Wenn die vorgegebene Druckdifferenz (450mbar) zwischen den beiden Fermenterkammern erreicht ist, beginnt die “Beruhigungsphase”. In ihr fließt das ausgegaste Substrat, durch den Substrataustrag im oberen Bereich der inneren Kammer, in einen Nachgärer oder ins Endlager ab.

Mischphase

Die Mischphase beginnt zum Ende der Beruhigungsphase, durch ein schlagartiges Öffnen des Gasventils. Innerhalb weniger Augenblicke stellt sich ein Druckausgleich in den beiden kommunizierenden

Pfropfenstromverfahren/ Vorgegebener Substratfluss

Dank des “vorgegebenen Substratflusses” gelingt es mit dem SMD innerhalb kürzester Zeit hohe Biogasausbeute zu erzielen. Das eingetragene Substrat durchläuft einen vorgegebenen Weg, „Kurzschlussströme“ sind nicht möglich:

• Frisches Substrat wird im oberen Bereich der äußeren Kammer in den Fermenter eingetragen und durch den Mischprozess eingearbeitet.
• Den Naturgesetzen folgend sinkt das Gärsubstrat erst dann auf den Grund des Fermenters, wenn es zu einem gewissen Grad vergören ist.
• Das Substrat gelangt dann durch die auf dem Boden des Fermenters angebrachten statischen Mischdüsen in die innere Fermenterkammer. In der inneren Kammer wird das Substrat das weiter abgebaut und gelangt schließlich über den Substrataustrag im oberen Bereich der inneren Kammer ins Endlager oder in den Nachgärer.

In einer konventionellen Biogasanlage mit Rührwerk kann ein Abbau nicht vollständig sein, weil ein Anteil vom Inputsubstrat die Anlage aufgrund der totalen Durchmischung gleich wieder verlässt. Außerdem können sich konventionellen Anlagen keine speziellen Biotope für Bakterien mit unterschiedlichen Anforderungen ausbilden.

Keine Rührwerke im Fermenter!

Um das in der Gärmasse gelöste Biogas abzuscheiden, wird in konventionellen Biogasanlagen ein Rührwerk eingesetzt. Dieses Problem löst der SMD – Fermenter durch die periodische Kompression und Entspannung der Gärmasse in der Hauptgärkammer, geradeso, als wenn man eine offene Mineralwasserflasche schüttelt oder stoßartig aufsetzt. Das gebundene Kohlendioxid wird frei und steigt nach oben.

Konventionelle Rührwerke erzeugen Scherkräfte in der Gärmasse. Diese zerstören oder beeinträchtigen einen Großteil der Flocken, die sich als Lebensgemeinschaft (Symbiose) unterschiedlichster Bakterienstämme gebildet haben. Das hoch sensible Gleichgewicht dieser Bakterienstämme, die an der Biogasbildung beteiligt sind, wird gestört, die Leistungsfähigkeit sinkt.

Nicht so beim SMD – Fermenter. Sobald die Gärmasse die obere Stresszone in der äußeren Fermenterkammer verlassen hat, treten keine Scherkräfte mehr auf. Der Nährstoffnachschub und damit die Lebensfunktion der Flocken wird durch den Transport gelöster Stoffe und Ionen in wässriger Lösung gewährleistet.

Durch die ständige Kompression und Entspannung werden Hohlräume durch Biogas beseitigt und Nährstoffe zu den Bakterien geschafft. Die Flocken können ungehindert wachsen und es wird eine sehr hohe Prozessstabilität erreicht.

Konstante Temperatur im SMD-Fermenter

Ein wichtiger Faktor für eine hohe Biogasausbeute sind konstante Temperaturverhältnisse. Genau so wichtig ist aber auch ein schonendes Anwärmen der Gülle. Im SMD-Fermenter wird dies durch in den Behälterboden und die Wände eingelegte Heizleitungen (insgesamt 8.000 m) erreicht. Durch die sehr große Fläche kann mit niedrigeren Vorlauftemperaturen gefahren werden. Durch das schonende Erwärmen der Gülle bleiben die in der Gülle stets vorkommenden Bakterienstämme erhalten und erhöhen den biologischen Wirkungsgrad des Systems.

Externe Wärmetauscher müssen die Gülle weit über die optimale Temperatur erhitzen, da auch die Wärmeverluste des Bauwerkes mit ausgeglichen werden müssen. Ist ein Nachheizen erforderlich, wird aktive Gärmasse durch den Wärmetauscher gepumpt. Den sprunghaften Temperaturanstieg überleben die wenigsten Bakterien. Der gesamte Prozeß der Biogasbildung von der Hydrolyse bis zur Methanbildung beginnt nach der Durchströmung eines Wärmetauschers quasi bei Null. 

Heizregister auf der Behälterwand, die vielfach aus Kostengründen zum Einsatz kommen, weisen einen schlechten Wärmeübergang auf, weil durch die geringe Fläche hohe Temperaturen erforderlich sind. Dadurch stirbt die Biologie ebenfalls ab. Der Wärmeübergang verschlechtert sich mit der Zeit, weil die Heizregister durch die fasrigen Stoffe zuwachsen, die Heizleistung läßt nach, die Behälter müssen geleert und die Register gereinigt werden. Ertragsausfälle sind vorprogrammiert.

Automatischer Grundschlammabzug

In konventionellen Biogasanlagen kann es im Laufe der Zeit zur Sedimentablagerung kommen. Dies führt zur Verkleinerung des nutzbaren Fermentervolumens und zu geringeren Gaserträgen. Letztendlich muss die Biogasproduktion unterbrochen werden um ein bergmännisches Entfernen der Sedimentschichten zu ermöglichen.

Dank eines automatischen Grundschlammabzuges und der enormen Rührwirkung des SMD – Fermenters wird ein „Zuwachsen“ sicher vermieden und preiswerte energiereiche Substrate wie Hühnertrockenkot können trotz Ihres hohen Anteils an Sand und Kalk eingesetzt werden.