Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsprofile in einem vollständig durchmischten Biogasfermenter
DOI:
https://doi.org/10.15150/lt.2020.3230Schlagworte:
Biogasfermenter, Strömungsgeschwindigkeit, Mischgüte, DurchmischungAbstract
Das Durchmischen von Gärsubstrat mittels mechanischer Rührwerke ist einer der wichtigsten Prozesse in der Biogasproduktion, jedoch mit hohen Energieeinträgen und damit für den Biogasanlagenbetreiber mit hohen Kosten verbunden. Die Optimierung von Rührwerken sowie des Rührmanagements gewinnt in den vergangenen Jahren immer mehr an Bedeutung. Zahlreiche wissenschaftliche Studien versuchen mittels Simulationen und Versuchen im Labormaßstab Rheologie, Biologie und Strömungsgeschwindigkeiten im Fermenter zu untersuchen und zu beschreiben. Die Ergebnisse zeigen jedoch im Vergleich von Labor- und Praxisuntersuchungen noch erhebliche Abweichungen. Daher wurden mittels magnetisch-induktivem Messsystem die Strömungsgeschwindigkeiten an verschiedenen Stellen des Fermenters bei unterschiedlichen Trockensubstanzgehalten (TS) und Viskositäten des Gärsubstrates ermittelt. Bei einem TS-Anstieg von 7,74 auf 10,75 % über den Versuchszeitraum zeigten die Ergebnisse eine Abnahme der Strömungsgeschwindigkeiten von 8,71 bis 63,77 cm · s-1 auf 0,05 bis 37,36 cm · s-1. Bedingt durch den Anstieg des TS-Gehaltes reduzierten sich die mittleren Strömungsgeschwindigkeiten bei gleicher Rührwerkseinstellung um durchschnittlich 70 %. Ergänzende Untersuchungen konnten belegen, dass mit einem Anstieg der dynamischen Viskosität die über die Rührwerke induzierten Strömungen am Boden, aber auch an der Oberfläche, so gering werden können, dass diese messtechnisch nicht mehr erfassbar sind. Diese Arbeit unterstützt die These, dass es durch Reduktion der Strömungsgeschwindigkeiten zu „Totzonen“ im Fermenter kommen kann.
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