Energiesysteme der Zukunft, (Impulsprogramm Nachhaltig Wirtschaften) - Entwicklung von Rührwerksystemen mit optimalem Mischverhalten in Biogasanlagen und verringertem Energiebedarf mittels numerischer Strömungs-Simulation (CFD)

Description: Ziel dieses Projektes ist es das Mischverhalten sowie die Performance von Rührsystemen in Biogasanlagen zu erfassen, und mittels CFD-Simulation mathematisch darzustellen. Von diesen Computer-Simulationen kann das aktuelle Mischverhalten abgelesen werden. Daraus können Rückschlüsse auf optimale Reaktorgeometrien und Positionierung von Rühr systemen, optimale Rührwerkskombinationen sowie minimierter Energieeinsatz abgeleitet werden. Prinzipiell sollen mindestens 2 Biogasanlagen mit unterschiedlichen Rührwerksystemen er-fasst werden. Die rheologische Beschreibung der Fermenterinhalte (Gärgut) wird basierend auf bestehen-den Daten verfeinert und präzisiert. In Abhängigkeit von Korngrößenverteilungen (Halmlän-gen etc.) sowie eingesetzten Substraten wird die Viskosität sowie das rheologische Verhal-ten experimentell erfasst. Durch die Datenaufnahme bei bestehenden Biogasanlagen (Reaktor- und Rührwerksgeo metrien) kann in einem ersten Schritt das aktuelle Mischverhalten dargestellt werden. Da-durch können Hinweise auf die Optimierung der in diesem Projekt beteiligten Biogas anlagen hinsichtlich Mischgüte und Energieeinsatz abgeleitet werden. Die CFD-Modelle werden durch ein Validierungsverfahren überprüft. Durch punktuelle Zuga-be von Bacillus globigii werden Rührkessel-Response-Kurven aufgenommen. Das Grundmodell der CFD-Simulation wird dann soweit modifiziert damit Aussagen über folgende Fragestellungen getroffen werden können: Optimierung Mischverhalten bei bestehenden Anlagen Optimierung Rührwerkgeometrie im Fermenter Minimierung Energieeinsatz bei bestehenden Rührsystemen Optimales Rührsystem bei landw. Biogasanlagen Endprodukte: Für bestehende Konzepte/Betreiber Leitfaden zum optimalen Misch-Algorithmus Hinweise auf Totzonen Minimierter Energieeinsatz bei optimaler Erreichung des Mischzieles Für Neu-Konzepte / Konstrukteure Einsatzgrenzen von Rührwerk-Systemen (Langsam-, Schnellläufer; Propeller-, Paddelrühr-werke, Mischung aus diesen Gruppen) Beste Anordnung im Fermenter Minimierter Energieeinsatz

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Biogas ? Schlammbelebungsanlage ? Substrat ? Bacillus ? Biogasanlage ? SBR-Verfahren ? Lärmschutztechnik ? Anlagenoptimierung ? Bioreaktor ? Energieträger ? Erneuerbare Energie ? Fermentation ? Leitfaden ? Partikelgrößenverteilung ? Strömungsmechanik ? Biotechnologie ? Flockungsanlage ? Korngröße ? Denitrifikationsanlage ? Energiebedarf ? Propeller ? Reaktor ? Energieeinsparung ? Simulation ? Energiesystem ? Viskosität ? Nachhaltige Entwicklung ? Berechnungsverfahren ? Gärrest ? Energieverbrauch ? Anlagenbau ? Faser ? Landwirtschaft ? Rheologie ? Enzym ?

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH & Co. (Mitwirkende)
• AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH & Co. (Geldgeber*in)
• Rohkraft - Ing. Karl Pfiel GmbH (Mitwirkende)
• Rohkraft - Ing. Karl Pfiel GmbH (Geldgeber*in)
• Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Brennstofftechnik und Umwelttechnik (Mitwirkende)
• Thoeni Industriebetriebe GmbH (Mitwirkende)
• Thoeni Industriebetriebe GmbH (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität für Bodenkultur Wien, Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln, Institut für Umweltbiotechnologie (Betreiber*in)
• Öko Energie Strem reg. GmbH (Mitwirkende)
• Öko Energie Strem reg. GmbH (Geldgeber*in)
• Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG) (Geldgeber*in)

Time ranges: 2008-05-01 - 2010-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Investigation of the mixing-behaviour and performance of the agitation systems in biogas plants, aiming to optimize the fermentation process in existing plants and to collect information for future plant-construction guidance.
  Description: The purpose of this project is the investigation of the mix-behaviour and performance of the agitation systems in biogas plants and to present them through Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation. This EDP-tool can model and predict the actual fluid dynamics in a closed system. Thus it may help to plan optimal reactor geometries, position and combination of agitation systems as well as to minimize the energy requirements. Data from at least two biogas plants with different agitation systems will be collected. The rheologic behaviour of the reactor content will be experimentally studied and described taking in account the different substrates fed to the plant and the resulting particle-size and fiber-length distributions as well as the viscosity. These experimental procedures will be also improved and detailed on the basis of previous experience. The CFD-models will be tested through Bacillus globigii addition and interpretation of the resulting distribution curves. Modification of these basic models will be performed until predictions for the following problems may be stated: -Optimization of the mixing-dynamics in existing plants. -Optimal reactor geometries. -Minimization of the energetic requirements of the agitation systems. -Optimal agitation set-up for an agricultural biogas plant. Endproducts: For existing concepts/operators Guidelines for the optimal mix. Detection of dead volumes. Minimum energy consumption through optimal mixing. For new concepts/constructors Domain of application for the different agitation systems and parameters (propeller, paddle, speed...) as well as their combination possibilities. Most advantageous collocation inside the reactor. Minimum energetic requirements. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1031004

Status

Aktiv

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