DE102006012130A1 - Process and apparatus for the production of biogas - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Es wird ein Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung zur Gewinnung von Biogas aus einem Gärsubstrat angegeben, bei welchem zunächst in einen ersten Reaktor (R1) und in einen über mindestens eine Rohrleitung mit demselben verbundenen zweiten Reaktor (R2) geeignete Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeiten eingefüllt werden. Danach wird dem ersten Reaktor (R1) cellulosehaltiges Substrat (9) als Gärsubstrat zusammen mit einer Elektrolyte enthaltenden Prozeßlösung aufgegeben. Der Inhalt des ersten Reaktors (R1) wird ständig bei einer zwischen 35°C und 41°C liegenden Temperatur gehalten. Aus dem unter anaeroben Bedingungen arbeitenden ersten Reaktor (R1) wird die Fettsäuren enthaltende Prozeßlösung abgezogen und dem ebenfalls unter anaeroben Bedingungen arbeitenden zweiten Reaktor (R2) aufgegeben, in welchem die Fettsäuren zu Biogas abgebaut werden. Aus beiden Reaktoren (R1, R2) wird Biogas entnommen und am Boden des ersten Reaktors (R1) angesammeltes, vergorenes Gärsubstrat abgepumpt.A method with an associated device for the production of biogas from a fermentation substrate is specified, in which liquids containing suitable microorganisms are first poured into a first reactor (R1) and into a second reactor (R2) connected to it via at least one pipe. Then cellulose-containing substrate (9) is fed to the first reactor (R1) as fermentation substrate together with a process solution containing electrolytes. The contents of the first reactor (R1) are kept at a temperature between 35 ° C and 41 ° C at all times. The process solution containing fatty acids is withdrawn from the first reactor (R1) operating under anaerobic conditions and transferred to the second reactor (R2), which also operates under anaerobic conditions and in which the fatty acids are broken down into biogas. Biogas is taken from both reactors (R1, R2) and fermented fermentation substrate that has accumulated at the bottom of the first reactor (R1) is pumped out.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Biogasaus einem Gärsubstrat, beiwelchem einer Mikroorganismen enthaltenden Reaktoreinheit ein Substratund eine Flüssigkeitaufgegeben werden, bei welchem währendeiner im Reaktor ablaufenden Hydrolyse eine Aufspaltung des Gärsubstratsunter Bildung von Intermediärproduktenerfolgt, bei welchem die Intermediärprodukte im wesentlichen zukurzkettigen Fettsäurenabgebaut werden und bei welchem die Fettsäuren zu Biogas abgebaut werden,sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.TheThe invention relates to a process for the production of biogasfrom a fermentation substrate, atwhich of a microorganism-containing reactor unit is a substrateand a liquidbe abandoned, during whicha hydrolysis occurring in the reactor a splitting of the fermentation substratewith the formation of intermediatestakes place, in which the intermediary to substantiallyshort-chain fatty acidsbe degraded and in which the fatty acids are degraded to biogas,and to an apparatus for carrying out the method.

Biogaswird derzeit überwiegendim Wege der so genannten Nassfermentation gewonnen. Dazu werdenin einer aus einem Reaktor bestehenden Reaktoreinheit Exkrementetierischer. Herkunft (Gülle)entweder allein oder zusammen mit einem Kosubstrat vergoren. Durchden Einsatz von Kosubstrat kann die Biogasausbeute zum Teil deutlichgesteigert werden. Als Kosubstrate kommen hauptsächlich Bioabfälle, wieSpeise- und Schlachtabfälle, sowieAbfälleaus der Nahrungsmittelproduktion, oder pflanzliche Materialien,wie Maissilage, Roggen-Ganzpflanzensilage und Grassilage, zum Einsatz.Die Gülleund das Kosubstrat werden miteinander vermischt und einem Fermenterdes Reaktors zugeführt.Der Feststoffanteil dieses Gemisches ist dabei grundsätzlich begrenzt,da dasselbe insgesamt noch pumpfähigbleiben muß.Durch die Güllewerden die fürden Prozeß derBiogaserzeugung erforderlichen Mikroorganismen bereitgestellt (DE-Buch „HandreichungBiogasgewinnung und – nutzung", Hrsg.: FachagenturNachwachsende Rohstoffe e. V., 2. Aufl., Gülzow, 2005, Seiten 50 und 86bis 95).biogasis currently predominantwon in the way of the so-called wet fermentation. To do thisin a reactor unit consisting of excrementsanimal. Origin (manure)fermented either alone or together with a cosubstrate. Bythe use of cosubstrate, the biogas yield can be partly clearbe increased. As Kosubstrate come mainly biowaste, such asFood and slaughter waste, as wellscrapsfrom food production, or plant materials,such as corn silage, rye whole plant silage and grass silage.The manureand the cosubstrate are mixed together and a fermentorfed to the reactor.The solids content of this mixture is basically limited,because the same total still pumpablemust stay.Through the manurebecome the forthe process ofBiogas production required microorganisms provided (DE-book "AssistanceBiogas production and utilization ", edRenewable resources e. V., 2nd edition, Gülzow, 2005, pages 50 and 86to 95).

Dadas Gärsubstratbei diesem bekannten Verfahren überwiegendaus langkettigen Molekülen (Makromolekülen) aufgebautist, wird das Gemisch zunächstwährendder Hydrolyse in monomere Einheiten aufgespalten. Die hierzu erforderlichenEnzyme werden von den im Fermenter enthaltenden Mikroorganismenbereitgestellt. Dabei stellt der Vorgang der Hydrolyse den entscheidendenZeitfaktor des gesamten Fermentationsprozesses dar. Während derHydrolyse gebildete Intermediärprodukte werdenanschließendwährendder so genannten Versäuerungsphasevon weiteren Mikroorganismen im Rahmen ihres Stoffwechsels hauptsächlich zu kurzkettigenFettsäurenabgebaut. Diese werden dann ihrerseits von speziellen Mikroorganismen(Archea) innerhalb der so genannten Methanogenese zu Biogas abgebaut,welches hauptsächlichaus Methan und Kohlendioxid besteht.Therethe fermentation substratepredominantly in this known methodcomposed of long-chain molecules (macromolecules)is, the mixture is firstwhilehydrolysis into monomeric units. The required for thisEnzymes are from the microorganisms contained in the fermenterprovided. The process of hydrolysis is the decisive oneTime factor of the entire fermentation process. During theHydrolysis formed intermediatessubsequentlywhilethe so-called acidification phaseof other microorganisms as part of their metabolism mainly to short-chainfatty acidsreduced. These in turn become of special microorganisms(Archea) degraded to biogas within the so-called methanogenesis,which is mainlyconsists of methane and carbon dioxide.

Mitdiesem bekannten Verfahren ist aufgrund des konstruktiven Aufbausdes Reaktors und der zum Einsatz gelangenden Mikroorganismen lediglichein stofflicher Abbau der im Gärsubstratenthaltenen, leicht abbaubaren Stoffe möglich, insbesondere der Zuckerund der Stärkesowie der Proteine und Fette. Pflanzliche Biomasse sowie anderecellulosehaltige Substrate könnenmit diesem und anderen bekannten Verfahren nicht zur effektivenGewinnung von Biogas eingesetzt werden, da der Hauptteil pflanzlicher Gärsubstrateden Reaktor nahezu unvergoren durchströmt und dabei keinen Beitragzum Biogasertrag liefert.WithThis known method is due to the structural designof the reactor and the microorganisms used onlya material degradation of the fermentation substratecontained, easily degradable substances possible, in particular the sugarand the strengthas well as the proteins and fats. Vegetable biomass and otherscellulose-containing substrates cannot effective with this and other known methodsExtraction of biogas can be used as the main part of vegetable fermentation substratesflows through the reactor almost unvergoren and thereby no contributionsupplies to the biogas yield.

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine nachdemselben arbeitende Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der cellulosehaltigesSubstrat zur Gewinnung von Biogas aufgeschlossen werden kann.Of theInvention is based on the object, a method and a afterindicate the same working device, with the or the cellulose-containingSubstrate for the production of biogas can be unlocked.

DieseAufgabe wird gemäß der Erfindungdadurch gelöst,

• – daß zunächst ineinen ersten Reaktor und in einen über mindestens eine Rohrleitungmit demselben verbundenen zweiten Reaktor, die zusammen die Reaktoreinheitbilden, geeignete Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeiten eingefüllt werden,
• – daß danachdem ersten Reaktor cellulosehaltiges Substrat als Gärsubstratzusammen mit einer Elektrolyte enthaltenden Prozeßlösung aufgegebenwird,
• – daß der Inhaltdes ersten Reaktors ständigbei einer zwischen 35 °Cund 41 °Cliegenden Temperatur gehalten wird,
• – daß aus demunter anaeroben Bedingungen arbeitenden ersten Reaktor die Fettsäuren enthaltendeProzeßlösung abgezogenund dem ebenfalls unter anaeroben Bedingungen arbeitenden zweitenReaktor aufgegeben wird, in welchem die Fettsäuren zu Biogas abgebaut werden,und
• – daß aus beidenReaktoren Biogas entnommen und am Boden des ersten Reaktors angesammeltesvergorenes Gärsubstratabgepumpt werden.

This object is achieved according to the invention characterized

• - That initially in a first reactor and in a connected via at least one pipe connected to the same second reactor, which together form the reactor unit, containing suitable microorganisms liquids are filled,
• - That after the first reactor cellulose-containing substrate is given as a fermentation substrate together with a process solution containing electrolytes,
• - That the contents of the first reactor is kept constantly at a lying between 35 ° C and 41 ° C temperature,
• - That is removed from the first reactor operating under anaerobic conditions, the fatty acid-containing process solution and fed to the likewise operating under anaerobic conditions second reactor in which the fatty acids are degraded to biogas, and
• - That are withdrawn from both reactors biogas and pumped at the bottom of the first reactor fermented fermented fermentation substrate.

Beidiesem Verfahren werden als Reaktoreinheit zwei miteinander verbundeneReaktoren verwendet. Durch den Einsatz dieses Verfahrens kann dieMenge des dem ersten Reaktor währenddes Verfahrens zugeführtencellulosehaltigen Substrats dauernd relativ hoch sein. Diese Mengeliegt beispielsweise bei 200 kg/m³d. Außerdem kanndie hydraulische Verweilzeit des Gärsubstrats im ersten Reaktor gegenüber bekanntenVerfahren erheblich verringert werden. So reicht eine Verweilzeitvon etwa drei Tagen im ersten Reaktor aus. Zum Boden des ersten Reaktorsabgesunkene, vergorene Teile des Gärsubstrats können vondort abgepumpt und beispielsweise direkt landwirtschaftlich genutztwerden.In this process, two interconnected reactors are used as the reactor unit. By using this method, the amount of the cellulosic substrate supplied to the first reactor during the process can be relatively high all the time. This amount is for example 200 kg / m³ d. In addition, the hydraulic residence time of the fermentation substrate in the first reactor can be significantly reduced over known methods. Thus, a residence time of about three days in the first reactor is sufficient. Degraded to the bottom of the first reactor, fermented parts of the fermentation substrate can be pumped from there and used for example directly agricultural.

DiegroßeZufuhrmenge an Substrat und die kurze Verweilzeit des Gärsubstratsim ersten Reaktor erlauben relativ kleine Volumina der Reaktorenund damit eine deutliche Kosteneinsparung beim Bau und Betrieb einerentsprechenden Anlage. Des weiteren wird bei diesem Verfahren keineGülle benötigt, wodurchdie Biogaserzeugung von dem Vorhandensein entsprechend hoher Viehbestände entkoppeltwird. Dadurch kann eine mit diesem Verfahren arbeitende Biogasanlagepraktisch überallerrichtet werden. Der entscheidende Vorteil dieses Verfahrens liegtjedoch in der Möglichkeitdes Einsatzes primär cellulosehaltigerMaterialien als Gärsubstratzur Biogasgewinnung. Cellulose ist der weltweit am häufigstenvorkommende Naturstoff. Jedes Jahr wachsen weltweit allein 10¹¹ Tonnen nach. Damit steht ein nicht versiegenderVorrat potentieller Gärsubstratezur Verfügung.Als Gärsubstratekönnengrundsätzlich auchalle anderen cellulosehaltigen Materialien eingesetzt werden, wieAltpapier, Pappe, Blätter,Pflanzenstengel, Halmgut, Gras und Stroh sowie Rückstände aus der Papier- und Zellstoffindustrie,der pharmazeutischen Industrie oder der chemischen Industrie.The large supply amount of substrate and the short residence time of the fermentation substrate in the first reactor allow relatively small volumes of the reactors and thus a significant cost savings in the construction and operation of a corresponding system. Furthermore, this process requires no manure, which decouples biogas production from the presence of correspondingly high livestock. As a result, working with this method biogas plant can be built virtually anywhere. However, the key advantage of this method lies in the possibility of using primarily cellulose-containing materials as a fermentation substrate for biogas production. Cellulose is the most abundant natural product in the world. Each year alone, 10¹¹ tonnes worldwide are growing. Thus, a non-ending supply of potential fermentation substrates is available. In principle, all other cellulose-containing materials can also be used as the fermentation substrates, such as waste paper, cardboard, leaves, stems, stalks, grass and straw, as well as residues from the paper and pulp industry, the pharmaceutical industry or the chemical industry.

DerFeuchtigkeitsgehalt der Gärsubstrate spieltbei diesem Verfahren keine Rolle. Da lediglich ökologisch unbedenkliche cellulosehaltigeMaterialien zum Einsatz gelangen und auch keine Gülle erforderlichist, könnennach diesem Verfahren arbeitende Biogasanlagen in unmittelbarerNähe zugewerblichen oder privaten Energieverbrauchern errichtet werden.Dadurch lassen sich interessante Energienutzungskonzepte leichterrealisieren, wie beispielsweise eine Kraft-Wärme-Kopplung oder Nahwärmenetze. In ökologischerHinsicht stehen großeVorkommen nutzbarer Gärsubstratezur Verfügung,welche im Rahmen einer extensiven Landwirtschaft erzeugt werdenkönnen.Auf den gezielten Anbau so genannter nachwachsender Rohstoffe im Wegeeiner Intensivlandwirtschaft kann daher verzichtet werden.Of theMoisture content of the fermentation substrates playsin this process no matter. Since only ecologically harmless cellulose-containingMaterials are used and no manure requiredis, canaccording to this method working biogas plants in the immediateClose tocommercial or private energy consumers.This makes interesting energy usage concepts easiersuch as combined heat and power or local heating networks. In ecologicalRespects are bigOccurrence of usable fermentation substratesto disposal,which are produced in the context of extensive agriculturecan.On the targeted cultivation of so-called renewable raw materials in the wayIntensive farming can therefore be dispensed with.

Dasfeste Gärsubstratverbleibt beispielsweise füretwa 72 Stunden im ersten Reaktor und wird von in demselben befindlichenMikroorganismen vergoren. Währenddieses unter anaeroben Bedingungen ablaufenden Vergärungsprozesseswird ein erheblicher Anteil der Cellulose hydrolysiert. Die durch dieHydrolyse der Zellwandbestandteile des Gärsubstrats gebildeten Monomerewerden durch anaerobe Glykolyse (Embden-Meyerhof-Weg) und im Pentose-Phosphat-Zykluszu Pyruvat umgesetzt. Pyruvat ist das zentrale Intermediärproduktdes mikrobiellen Kohlenhydratstoffwechsels, welches mit hoher Geschwindigkeitin kurzkettige Fettsäurenumgesetzt wird, wie Essigsäure,Propionsäureund Buttersäure.Thesolid fermentation substrateremains for exampleabout 72 hours in the first reactor and is located in the sameFermented microorganisms. Whilethis fermentation process taking place under anaerobic conditionsa significant proportion of the cellulose is hydrolyzed. The by theHydrolysis of the cell wall components of the fermentation substrate formed monomersare produced by anaerobic glycolysis (Embden-Meyerhof-Weg) and in the pentose-phosphate cycleconverted to pyruvate. Pyruvate is the central intermediary productof microbial carbohydrate metabolism, which occurs at high speedin short-chain fatty acidsis implemented, such as acetic acid,propionicand butyric acid.

Während dasGärsubstratfür etwa72 Stunden im ersten Reaktor verbleibt, bevor es mit Hilfe einerPumpe, welche sich am Boden des Reaktors befindet, aus demselbenentfernt wird, kann die Prozeßlösung, alsodie flüssigePhase, kontinuierlich beispielsweise innerhalb von etwa 12 Stundenkomplett ausgetauscht werden.While thatfermentation substratefor aboutRemains in the first reactor for 72 hours before using aPump, which is located at the bottom of the reactor, from the sameis removed, the process solution, iethe liquidPhase, continuously, for example, within about 12 hourscompletely replaced.

Dadurchwerden dem ersten Reaktor die dort durch entsprechende mikrobielleAktivitätenentstandenen kurzkettigen Fettsäurenkontinuierlich entzogen, wodurch eine Versäuerung des mikrobiellen Prozesseswirksam verhindert wird. Die individuellen Steuerungen der unterschiedlichenGeschwindigkeiten, mit denen das Gärsubstrat bzw. die Prozeßlösung denersten Reaktor durchströmen,kann durch den Einsatz eines Siebgewebes im ersten Reaktor in Verbindungmit einem speziellen inneren Behältererreicht werden. Das Siebgewebe verhindert wirksam ein Austretenvon Gärsubstrataus dem ersten Reaktor, wohingegen die Prozeßlösung denselben ungehindertverlassen kann.Therebybe the first reactor there by appropriate microbialactivitiesresulting short-chain fatty acidscontinuously deprived, causing acidification of the microbial processeffectively prevented. The individual controls of the differentSpeeds with which the fermentation substrate or the process solution theflow through the first reactor,can through the use of a mesh in the first reactor in conjunctionwith a special inner containerbe achieved. The mesh effectively prevents leakageof fermentation substratefrom the first reactor, whereas the process solution is unhinderedcan leave.

Dieaus dem ersten Reaktor austretende und mit kurzkettigen Fettsäuren angereicherteProzeßlösung gelangtanschließendin den gasdichten und ebenfalls anaerob betriebenen zweiten Reaktor.In diesem zweiten Reaktor werden die kurzkettigen Fettsäuren innerhalbvon etwa 24 Stunden von den in demselben befindlichen und hieraufspezialisierten Mikroorganismen zu Methan und Kohlendioxid abgebaut.Die Prozeßlösung, welcheden zweiten Reaktor nach etwa 24 Stunden wieder verläßt, kannanschließendgefiltert, gegebenenfalls mit frischem Gärsubstrat durchmischt und demersten Reaktor zugeführt werden,wodurch ein Kreislauf fürdie Prozeßlösung geschlossenwird.Theemerging from the first reactor and enriched with short-chain fatty acidsProcess solution arrivessubsequentlyin the gas-tight and also anaerobic operated second reactor.In this second reactor, the short-chain fatty acids withinof about 24 hours from those in the same and on itspecialized microorganisms degraded to methane and carbon dioxide.The process solution, whichleaves the second reactor after about 24 hours again, cansubsequentlyfiltered, optionally mixed with fresh fermentation substrate and thefed to the first reactor,creating a cycle forthe process solution is closedbecomes.

Diezum Einsatz in den beiden Reaktoren gelangenden substratspezifischenMikroorganismen könnenu. a. aus dem Pansen von Wiederkäuern, ausdem aktiv abbauenden Schlamm von Abwasserreinigungsanlagen oderaus Gewässersedimenten gewonnenund anschließendgezielt selektiert und vermehrt werden (Anreicherungskultur), umin den beiden Reaktoren als Inokulum zu dienen. Während deskontinuierlich ablaufenden Verfahrens werden die in den beiden Reaktorenbefindlichen Mikroorganismenpopulationen im Gleichgewicht gehalten (Steady-State-Zustand).Thefor use in the two reactors substrate-specificMicroorganisms canu. a. from the rumen of ruminants, outthe actively degrading sludge from sewage treatment plants orobtained from water sedimentsand subsequentlyselectively selected and propagated (enrichment culture) toto serve as inoculum in the two reactors. During thecontinuous process are in the two reactorsmicroorganism populations kept in steady state (steady state).

DasVerfahren nach der Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand einerin der Zeichnung schematisch dargestellten Anlage erläutert.TheMethod according to the invention is described as an exemplary embodiment with reference to aexplained in the drawing schematically illustrated system.

DieAnlage zur Durchführungdes Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einem ersten Reaktor R1und einem zweiten Reaktor R2, die zusammen eine Reaktoreinheit bildenund übermindestens eine Rohrleitung miteinander verbunden sind. Beide ReaktorenR1 und R2 arbeiten unter anaeroben Bedingungen.ThePlant for implementationof the method according to the invention consists of a first reactor R1and a second reactor R2, which together form a reactor unitand overat least one pipe are connected to each other. Both reactorsR1 and R2 work under anaerobic conditions.

Dererste Reaktor R1 besteht aus einem gasdichten, vorzugsweise zylindrischenBehälter1,in dem mit Abstand zu seinen Wandungen und zu seinem Boden ein ebenfallsvorzugsweise zylindrischer, Innenbehälter2 angeordnetist, der in Arbeitsposition nach oben offen ist. Der Innenbehälter2 erstreckt sichim wesentlichen überdie gesamte Höhedes Behälters1.In dem in Arbeitsposition unteren Bereich des Innenbehälters2 ist seineWandung rundum mit Durchbrechungen bzw. Löchern versehen. Dieser Bereichist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt.The first reactor R1 consists of a gas-tight, preferably cylindrical container 1 , in at a distance from its walls and to its bottom a likewise preferably cylindrical, inner container 2 is arranged, which is open in working position upwards. The inner container 2 extends substantially over the entire height of the container 1 , In the working position lower area of the inner container 2 its wall is provided all around with openings or holes. This area is shown in dashed lines in the drawing.

DerInnenbehälter2 istmit einem an seiner Wandung anliegenden, durch Punkte dargestellten Siebgewebe3 ausgekleidet,dessen Öffnungenso klein sind, daß nurdie Prozeßlösung hindurchtreten kann.Das Siebgewebe3 besteht mit Vorteil aus Polyamidfasern,wie Nylon, welche eine hohe mechanische Festigkeit und eine guteFäulnisbeständigkeit haben.Eine vorteilhafte Maschengröße des Siebgewebes3 liegtin einem Bereich zwischen 45 μmund 150 μm.Im Innenbehälter2 befindensich im dargestellten Ausführungsbeispielnoch zwei Pumpen, und zwar eine Förderpumpe4 an seinemBoden und eine Umwälzpumpe5 etwain halber Höhedesselben.The inner container 2 is with a voltage applied to its wall, shown by dots screen mesh 3 lined, the openings are so small that only the process solution can pass. The mesh 3 is advantageously made of polyamide fibers, such as nylon, which have a high mechanical strength and a good rot resistance. An advantageous mesh size of the mesh 3 lies in a range between 45 μm and 150 μm. In the inner container 2 are in the illustrated embodiment, two pumps, namely a feed pump 4 at its bottom and a circulation pump 5 about halfway up the same.

Außerhalbdes ersten Reaktors R1, aber durch eine Rohrleitung6 mitdemselben verbunden, sind eine Pumpe7, ein Aufgabeplatz8 für cellulosehaltigesSubstrat9 und eine Einrichtung10 zum Vorwärmen angeordnet,die mit Vorzug als Wärmetauscherausgeführtist. Die Rohrleitung6 ist an ihrem anderen Ende mit einemVorratsbehälter11 verbunden,in dem sich eine Elektrolyte enthaltende Prozeßlösung befindet.Outside the first reactor R1, but through a pipeline 6 connected to the same, are a pump 7 , a task place 8th for cellulose-containing substrate 9 and a facility 10 arranged for preheating, which is designed with preference as a heat exchanger. The pipeline 6 is at the other end with a reservoir 11 connected, in which there is a process solution containing electrolytes.

Derzweite Reaktor R2 ist ebenfalls ein gasdichter, vorzugsweise zylindrischerBehälter12.Im dargestellten Ausführungsbeispielsind im Behälter12 einGestell13 und Pumpen14,15,16 und17 angeordnet.Im Gestell13 könnenmit Vorteil Drahtkörbevorhanden sein, die mit Partikeln aus porösen Kunststoffmaterialien gefüllt sind,beispielsweise aus Polyamidschaum. Dadurch ist im Behälter12 eine Ansiedlungsfläche für in demselbenbefindliche Mikroorganismen vorhanden. Es können auch zwei oder mehr derartigeGestelle im Behälter12 angeordnetsein.The second reactor R2 is also a gas-tight, preferably cylindrical container 12 , In the illustrated embodiment are in the container 12 a frame 13 and pumps 14 . 15 . 16 and 17 arranged. In the frame 13 Advantageously, wire baskets may be present which are filled with particles of porous plastic materials, for example of polyamide foam. This is in the container 12 a settlement area for microorganisms present therein. There may also be two or more such racks in the container 12 be arranged.

DieBehälter1 und12 derbeiden Reaktoren R1 und R2 bestehen vorzugsweise aus Stahl. Es können aberauch andere Materialien eingesetzt werden, wie beispielsweise Kunststoffund Beton.The containers 1 and 12 the two reactors R1 and R2 are preferably made of steel. But it can also be used other materials, such as plastic and concrete.

DasVerfahren nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:
Zunächst wirdin die Behälter1 und12 derbeiden Reaktoren R1 und R2 eine Elektrolyte und spezifische Mikroorganismenenthaltende Flüssigkeiteingefüllt.Ebenso wird in den Vorratsbehälter11 eine wäßrige Prozeßlösung eingefüllt, inwelcher bestimmte Elektrolyte enthalten sind. Eine vorteilhafte Ausführung derProzeßlösung miteinem pH von etwa 7,0 kann u. a. die nachfolgend benannten Elektrolyte enthalten:
Na+und K+ mit zusammen 130 – 150mmol/l,
wobei Na+ über100 mmol/l betragen kann
Chlorid 10-20 mmol/l
Hydrogencarbonat20-60 mmol/l
Phosphat 10-15 mmol/l
Mg2+ und Ca2+ 1-10mmol/l.The method according to the invention is carried out, for example, as follows:
First, in the container 1 and 12 the two reactors R1 and R2 filled an electrolyte and specific microorganisms containing liquid. Likewise, in the reservoir 11 an aqueous process solution filled in which certain electrolytes are contained. An advantageous embodiment of the process solution with a pH of about 7.0 may contain, inter alia, the following electrolytes:
Na + and K + together with 130 - 150 mmol / l,
where Na + can be above 100 mmol / l
Chloride 10-20 mmol / l
Hydrogen carbonate 20-60 mmol / l
Phosphate 10-15 mmol / l
Mg2 + and Ca2 + 1-10 mmol / l.

BeimStart des Verfahrens und währendseines kontinuierlichen Ablaufs wird dem Vorratsbehälter11 mittelsder Pumpe7 Prozeßlösung entnommen undgemeinsam mit cellulosehaltigem Substrat9 als Gemischder Einrichtung10 zum Vorwärmen zugeführt. Das Gemisch wird darinauf eine Temperatur erwärmt,welche vorteilhaft im Bereich zwischen 36 °C und 41 °C liegt. Das Gemisch aus Substratund Prozeßlösung gelangtanschließend über dieRohrleitung6 in den inneren Behälter2 des erstenReaktors R1. In demselben werden das Gemisch bzw. die Prozeßlösung unddas Gärsubstratdauernd bei einer zwischen 36 °Cund 41 °Cliegenden Temperatur gehalten.At the start of the process and during its continuous operation is the reservoir 11 by means of the pump 7 Process solution taken and together with cellulose-containing substrate 9 as a mixture of the device 10 supplied for preheating. The mixture is heated therein to a temperature which is advantageously in the range between 36 ° C and 41 ° C. The mixture of substrate and process solution then passes through the pipeline 6 in the inner container 2 of the first reactor R1. In the same, the mixture or the process solution and the fermentation substrate are kept permanently at a temperature lying between 36 ° C and 41 ° C.

EinTeil des im Innenbehälter2 befindlichen Gemischesaus Gärsubstratund Prozeßlösung wird vorteilhaftin bestimmten zeitlichen Intervallen mit Hilfe der Pumpe5 nachoben gepumpt, welche als Substratinkubations- und Umwälzpumpeausgeführtsein kann, so wie es durch den Pfeil18 angedeutet ist. Dadurchwerden eine intensive mikrobielle Inkubation von frisch zugeführtem Gärsubstratsowie eine intensive Durchmischung des Gärsubstrats mit Prozeßlösung erreicht.Part of the inside container 2 located mixture of fermentation substrate and process solution is advantageous at certain time intervals using the pump 5 pumped upwards, which can be designed as Substratinkubations- and circulation pump, as indicated by the arrow 18 is indicated. As a result, an intensive microbial incubation of freshly supplied fermentation substrate and an intensive mixing of the fermentation substrate with process solution are achieved.

Imersten Reaktor R1 erfolgt zunächsteine Hydrolyse des cellulosehaltigen Gärsubstrats. Das kann vorteilhaftvon speziellen cellulolytisch aktiven Mikroorganismen ausgeführt werden,z. B. von Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus, Butyrivibrofibrisolvens, Clostridium lockheadii, Ruminococcus flavefaciensoder Bacteroides succinogenes. Als vorteilhaft erweist sich fernerder Einsatz bestimmter Protozoen, wie beispielsweise der GattungenIsotricha, Dasytricha, Eutodinium oder Diplodinium, und bestimmterPilze, wie beispielsweise der Arten Neocallimastix, Piromonas oderSphaermonas. Im ersten Reaktor R1 ist ein anaerobes Milieu zu gewährleisten.Die Prozeßlösung solltevorteilhaft ein Redoxpotential im Bereich von -250 mV bis -300 mVaufweisen.in thefirst reactor R1 takes place firsta hydrolysis of the cellulose-containing fermentation substrate. That can be advantageousbe carried out by specific cellulolytically active microorganisms,z. From Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus, Butyrivibrofibrisolvens, Clostridium lockheadii, Ruminococcus flavefaciensor Bacteroides succinogenes. Further proves to be advantageousthe use of certain protozoa, such as the generaIsotricha, Dasytricha, Eutodinium or Diplodinium, and certainFungi, such as the species Neocallimastix, Piromonas orSphaermonas. In the first reactor R1 an anaerobic environment is to be ensured.The process solution shouldadvantageously a redox potential in the range of -250 mV to -300 mVexhibit.

AlsEndprodukte des mikrobiellen Stoffwechsels der zuvor beispielhaftaufgezähltenMikroorganismen entstehen kurzkettige Fettsäuren, u. a. Acetat, Formiat,Propionat, Butyrat, Lactat, Succinat sowie Wasserstoff und Kohlendioxid.Wasserstoff und Kohlendioxid werden bereits im ersten Reaktor R1 vonbestimmten Mikroorganismen (Archea) zu Methan und Wasser umgesetzt.Das kann vorteilhaft u. a. von den folgenden Mikroorganismen (Methanogenen)ausgeführtwerden: Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus, Methanomicrobium,Methanogenium, Methanospirillium, Methanoplanus, Methanocorpusculum,Methanoculleus oder Methanosarcina. Das dadurch erzeugte Biogaskann den ersten Reaktor R1 übereinen Auslaß19 verlassen.Short-chain fatty acids, which include acetate, formate, propionate, butyrate, lactate, succinate, and hydrogen and carbon dioxide, are formed as end products of the microbial metabolism of the microorganisms enumerated by way of example above. Hydrogen and carbon dioxide are already in the first reactor R1 of certain microorganisms (Archea) to Me than water and reacted. This can advantageously be carried out inter alia by the following microorganisms (methanogens): Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus, Methanomicrobium, Methanogenium, Methanospirillium, Methanoplanus, Methanocorpusculum, Methanoculleus or Methanosarcina. The biogas thus produced may be the first reactor R1 via an outlet 19 leave.

DieProzeßlösung durchströmt den ersten ReaktorR1 mit der einfachen Geschwindigkeit des Gärsubstratstromes. Als vorteilhaftist ein Verhältnis von1/6 fürdie Verweilzeit der Prozeßlösung zurVerweilzeit des Gärsubstratanzusehen, z. B. 12 Stunden zu 72 Stunden. Die Prozeßlösung reichertsich im Innenbehälter2 desersten Reaktors R1 mit kurzkettigen Fettsäuren an und verläßt denselbendurch die in dessen unterem Bereich befindliche und durch das Siebgewebe3 abgedeckten Öffnungen.Vorteilhaft ist eine gesamte Auskleidung des Innenbehälters2 mitdem Siebgewebe3, weil dadurch nur jene Teilchen den Innenbehälter2 verlassenkönnen,welche klein genug sind, um das Siebgewebe3 zu passieren.The process solution flows through the first reactor R1 at the simple rate of the fermentation substrate stream. It is advantageous to consider a ratio of 1/6 for the residence time of the process solution to the residence time of the fermentation substrate, for. For example 12 hours to 72 hours. The process solution accumulates in the inner container 2 of the first reactor R1 with short-chain fatty acids and leaves it through the located in the lower region and through the mesh 3 covered openings. Advantageous is an entire lining of the inner container 2 with the mesh 3 because only those particles will trap the inner container 2 can leave, which are small enough to the screen mesh 3 to happen.

InAbhängigkeitvom Fortschritt des Vergärungsprozesseserhöhtsich die Dichte des Gemisches. Weitestgehend vergorenes Gärsubstrat,welches sich aufgrund der im Innenbehälter2 bestehendenDichteunterschiede am Boden desselben ansammelt, kann vorteilhaftin bestimmten zeitlichen Intervallen mit Hilfe der Pumpe4 ausdem ersten Reaktor R1 entnommen und einer Einrichtung20 zur Fest-Flüssig-Trennung zugeführt werden.Die dabei gewonnenen festen Bestandteile können beispielsweise direkteiner landwirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden.Depending on the progress of the fermentation process, the density of the mixture increases. Largely fermented fermentation substrate, which due to the in the inner container 2 existing density differences at the bottom of the same accumulates, can be beneficial at certain time intervals with the help of the pump 4 taken from the first reactor R1 and a device 20 be fed to the solid-liquid separation. The solid components obtained in this way can be supplied directly to an agricultural use, for example.

Ausdem zwischen der Außenwanddes Innenbehälters2 undder Innenwand des Behälters1 bestehendenZwischenraum wird kontinuierlich oder in gewissen zeitlichen IntervallenProzeßlösung entnommenund dem zweiten Reaktor R2 zugeführt. Aufgrundder im unteren Bereich des Innenbehälters2 vorhandenen Öffnungen(Löcher)befindet sich der Flüssigkeitsstandim gesamten ersten Reaktor R1 im hydrostatatischen Gleichgewicht(überallgleiche Füllhöhe im gesamtenReaktor R1). Es kann dadurch leicht auf die Zufuhr von Prozeßlösung undGärsubstratenoder die Entnahme von Fermentationsrückständen reagiert werden. Als vorteilhafterweist sich der Einsatz einer Pumpe21 zur Übertragungeiner definierten Menge von Prozeßlösung aus dem ersten ReaktorR1 in den zweiten Reaktor R2.From between the outer wall of the inner container 2 and the inner wall of the container 1 existing gap is removed continuously or at certain time intervals process solution and fed to the second reactor R2. Due to the lower part of the inner container 2 existing holes (holes) is the liquid level in the entire first reactor R1 in the hydrostatic equilibrium (everywhere the same filling height in the entire reactor R1). It can be easily reacted to the supply of process solution and fermentation substrates or the removal of fermentation residues. As advantageous proves the use of a pump 21 for transferring a defined amount of process solution from the first reactor R1 into the second reactor R2.

Imzweiten Reaktor R2 erfolgt der Abbau der im ersten Reaktor R1 gebildetenkurzkettigen Fettsäurenzu Methan und Kohlendioxid. Vorteilhaft kann dies u. a. von denfolgenden Mikroorganismen ausgeführtwerden: Methanothrix, Methanosarcina, Methanobrevibacter ruminantium,Methanomicrobium mobile, Syntrophobacter wolinii, Syntrophomonas, Propionibacterium,Clostridium propionicum und Propionigenium modestum. Die Umsetzungvon zugleich gebildeten Wasserstoff und Kohlendioxid zu Methan undWasser kann dabei vorteilhaft von den zuvor benannten Methanogenenausgeführtwerden. Vorteilhaft soll die Prozeßlösung im zweiten Reaktor R2einen nahezu neutralen pH von etwa 7,0 und eine Temperatur zwischen35 °C und41 °C aufweisen.in thesecond reactor R2, the degradation of the first reactor formed in the R1short-chain fatty acidsto methane and carbon dioxide. This can advantageously u. a. of thefollowing microorganismsMethanothrix, Methanosarcina, Methanobrevibacter ruminantium,Methanomicrobium mobile, Syntrophobacter wolinii, Syntrophomonas, Propionibacterium,Clostridium propionicum and propionigenium modestum. The implementationfrom simultaneously formed hydrogen and carbon dioxide to methane andWater can be advantageous from the previously named methanogensaccomplishedbecome. Advantageously, the process solution in the second reactor R2a near neutral pH of about 7.0 and a temperature between35 ° C and41 ° C.

EinezusätzlicheDurchmischung der Prozeßlösung kannim Behälter12 deszweiten Reaktors R2 durch ein aus Pumpen bestehendes Rührwerk erfolgen.Vorteilhaft kann diese Aufgabe von den als Tauchpumpen ausgeführten Pumpen14,15 und16 ausgeführt werden,welche an unterschiedlichen Positionen im Innern des Behälters12 positioniertsind. Das im zweiten Reaktor R2 gebildete Biogas kann denselben über einenAuslaß22 verlassen.Vorteilhaft könnensich am Boden des zweiten Reaktors R2 im Laufe der Zeit absetzendeSchlämmemit Hilfe der als Schlammentnahmepumpe ausgeführten Pumpe17 entnommenwerden.An additional mixing of the process solution can in the container 12 of the second reactor R2 by an agitator made of pumps. Advantageously, this task can be performed by the pumps designed as submersible pumps 14 . 15 and 16 are executed, which at different positions in the interior of the container 12 are positioned. The biogas formed in the second reactor R2 can the same via an outlet 22 leave. Advantageously, at the bottom of the second reactor R2 settling sludge over time with the help of running as a sludge removal pump 17 be removed.

Dasaus den beiden Reaktoren R1 und R2 bzw. aus deren Behältern1 und12 austretendeBiogas wird überangeschlossene Rohrleitungen oder Behälter einer Nutzung zugeführt. Eskann beispielsweise direkt oder überZwischenbehältereinem Blockheizwerk zur Stromerzeugung zugeführt werden. Es könnte, ähnlich wieErdgas, auch zur Wärmeerzeugungdurch Verbrennung genutzt werden, wobei eine vorherige Gasreinigungzur Qualitätsverbesserungdurchgeführtwerden sollte.That from the two reactors R1 and R2 or from their containers 1 and 12 escaping biogas is supplied via connected pipelines or containers for use. It can be supplied, for example, directly or via intermediate container a block heating plant for power generation. It could, like natural gas, also be used for heat production by combustion, with a prior gas purification should be carried out for quality improvement.

Einevorteilhafte verlustarme Kreislaufführung der Prozeßlösung kannbeispielsweise auf folgendem Wege ermöglicht werden:
Aus demzweiten Reaktor R2 ausströmendebzw. vorteilhaft durch eine Pumpe23 entnommenen Prozeßlösung wirdeinem Filter24 zugeführt,um der Prozeßlösung feinerePartikel zu entziehen. Dem zweiten Reaktor R2 mittels der Pumpe17 entnommeneschlammbelastete Prozeßlösung wirdvorteilhaft durch einen Vorfilter25 gereinigt, bevor sieanschließenddem Filter24 zugeführtwird. Die hierbei anfallenden Feststoffe können wieder direkt einer landwirtschaftlichenNutzung zugeführtwerden. Die Filter24 und25 können vorteilhaft aus einemfeinporigen fäulnisbeständigen Kunststoffschaumausgeführtwerden.An advantageous low-loss circulation of the process solution can be made possible, for example, in the following way:
From the second reactor R2 effluent or advantageously by a pump 23 removed process solution becomes a filter 24 supplied to the process solution to remove finer particles. The second reactor R2 by means of the pump 17 removed sludge loaded process solution is advantageous through a pre-filter 25 cleaned before then the filter 24 is supplied. The resulting solids can be returned directly to agricultural use. The filters 24 and 25 can be advantageously carried out from a fine-pored rot-resistant plastic foam.

Ausdem ersten Reaktor R1 mit Hilfe der Pumpe4 entnommenesGemisch aus Fermentationsrückständen undProzeßlösung wird – wie bereits erwähnt – vorteilhaftin der Einrichtung19 in eine feste und eine flüssige Komponentegetrennt. Die dabei freigesetzte flüssige Komponente kann anschließend alsProzeßlösung ebenfallsdem Filter24 zugeführt werden.Aus dem Filter24 gelangt die gefilterte Prozeßlösung inden Vorratsbehälter11.From the first reactor R1 by means of the pump 4 removed mixture of fermentation residues and process solution is - as already mentioned - advantageous in the device 19 separated into a solid and a liquid component. The released liquid component can subsequently as a process solution also the filter 24 be supplied. Out of the filter 24 the filtered process solution enters the storage container 11 ,

UnvermeidbareVerluste an Elektrolyten in der Prozeßlösung können vorteilhaft durch Zugabe vonfrischer Prozeßlösung (Pfeil26)in den Vorratsbehälter11 ausgeglichenwerden. Die frische Prozeßlösung solltevorteilhaft die zuvor angegebene stoffliche Zusammensetzung bezüglich derin ihr enthaltenden Elektrolyte sowie den angegebenen pH haben.Unavoidable losses of electrolytes in the process solution can advantageously be achieved by adding fresh process solution (arrow 26 ) in the reservoir 11 be compensated. The fresh process solution should advantageously have the aforementioned material composition with respect to the electrolytes contained in it and the indicated pH.

Claims (7)

Translated fromGerman

Verfahren zur Gewinnung von Biogas aus einemGärsubstrat,bei welchem einer Mikroorganismen enthaltenden Reaktoreinheit einSubstrat und eine Flüssigkeitaufgegeben werden, bei welchem währendeiner Hydrolyse eine Aufspaltung des Gärsubstrats unter Bildung vonIntermediärproduktenerfolgt, bei welchem die Intermediärprodukte im wesentlichen zukurzkettigen Fettsäurenabgebaut werden und bei welchem die Fettsäuren zu Biogas abgebaut werden,dadurchgekennzeichnet, – daß zunächst ineinen ersten Reaktor (R1) und in einen über mindestens eine Rohrleitungmit demselben verbundenen zweiten Reaktor (R1), die zusammen dieReaktoreinheit bilden, geeignete Mikroorganismen enthaltende Flüssigkeiteneingefülltwerden, – daß danachdem ersten Reaktor (R1) cellulosehaltiges Substrat (9)als Gärsubstratzusammen mit einer Elektrolyte enthaltenden Prozeßlösung aufgegebenwird, – daß der Inhaltdes ersten Reaktors (R1) ständigbei einer zwischen 35 °Cund 41 °Cliegenden Temperatur gehalten wird, – daß aus dem unter anaeroben Bedingungenarbeitenden ersten Reaktor (R1) die Fettsäuren enthaltende Prozeßlösung abgezogenund dem ebenfalls unter anaeroben Bedingungen arbeitenden zweitenReaktor (R2) aufgegeben wird, in welchem die Fettsäuren zuBiogas abgebaut werden, und – daß aus beiden Reaktoren (R1,R2) Biogas entnommen und am Boden des ersten Reaktors (R1) angesammeltes,vergorenes Gärsubstratabgepumpt werden.A process for the production of biogas from a fermentation substrate, wherein a microorganism-containing reactor unit, a substrate and a liquid are placed, in which during a hydrolysis, a splitting of the fermentation substrate takes place to form intermediates, wherein the intermediates are degraded substantially to short-chain fatty acids and in which the fatty acids are degraded to biogas,characterized in that firstly liquids containing suitable microorganisms are introduced into a first reactor (R1) and into a second reactor (R1) which is connected to the same via at least one pipeline and together form the reactor unit In that after that the first reactor (R1) contains cellulose-containing substrate ( 9 ) is fed as fermentation substrate together with a process solution containing electrolytes, - that the content of the first reactor (R1) is kept constantly at a temperature lying between 35 ° C and 41 ° C, - that from the working under anaerobic conditions, the first reactor (R1 the process solution containing fatty acids is withdrawn and fed to the second reactor (R2), which likewise processes under anaerobic conditions, in which the fatty acids are degraded to biogas, and - that biogas is taken from both reactors (R1, R2) and removed at the bottom of the first reactor ( R1) accumulated, fermented fermentation substrate be pumped.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dascellulosehaltige Substrat (9) zusammen mit der Prozeßlösung zunächst einerdem ersten Reaktor (R1) vorgeschalteten Einrichtung (10) zumVorwärmenzugeführtwird.Process according to Claim 1, characterized in that the cellulose-containing substrate ( 9 ) together with the process solution first of a first reactor (R1) upstream device ( 10 ) is supplied for preheating.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß dasGemisch aus Gärsubstrat undProzeßlösung innerhalbdes inneren Behälters (2)in zeitlichen Intervallen nach oben gepumpt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture of fermentation substrate and process solution within the inner container ( 2 ) is pumped up at timed intervals.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß dieProzeßlösung im zweitenReaktor (R2) mittels eines Rührwerksbewegt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterizedthat theProcess solution in the secondReactor (R2) by means of a stirreris moved.Vorrichtung zur Gewinnung von Biogas aus einem Gärsubstrat,bestehend aus einer Reaktoreinheit, in welcher aus einem derselbenaufgegebenen Substrat in Anwesenheit einer Mikroorganismen enthaltendenFlüssigkeitBiogas erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, – daß die Reaktoreinheitaus einem ersten Reaktor (R1) und einem über mindestens eine Rohrleitungmit demselben verbundenen zweiten Reaktor (R2) besteht, – daß beideReaktoren (R1, R2) gasdichte Behälter (1,12)aufweisen, – daß in demBehälter(1) des ersten Reaktors (R1) zur Aufnahme von cellulosehaltigemSubstrat als Gärsubstratund von Prozeßlösung einnach oben offener Innenbehälter(2) mit Abstand zu Boden und Wandung des Behälters (1)angeordnet ist und – daß zur Überleitungvon Fettsäureenthaltender Prozeßlösung vomersten Reaktor (R1) zum zweiten Reaktor (R2) in die zwischen denbeiden Reaktoren (R1, R2) verlaufende Rohrleitung eine Pumpe (21) eingebautist.Apparatus for recovering biogas from a fermentation substrate, comprising a reactor unit in which biogas is produced from a substrate charged to same in the presence of a microorganism-containing liquid, characterized in that the reactor unit consists of a first reactor (R1) and one via at least one Piping with the same connected second reactor (R2), - that both reactors (R1, R2) gas-tight container ( 1 . 12 ), - that in the container ( 1 ) of the first reactor (R1) for receiving cellulose-containing substrate as a fermentation substrate and of process solution an upwardly open inner container ( 2 ) at a distance to the bottom and wall of the container ( 1 ) is arranged and - that for the transfer of fatty acid-containing process solution from the first reactor (R1) to the second reactor (R2) in the running between the two reactors (R1, R2) pipeline a pump ( 21 ) is installed.Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, – daß die Wandungdes Innenbehälters(2) in ihrem unteren Bereich rundum Durchbrechungen bzw.Löcheraufweist und – daß der Innenbehälter (2)mit einem dicht an seiner inneren Wandung anliegenden Siebgewebe(3) ausgekleidet ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that - the wall of the inner container ( 2 ) has perforations or holes all around it in its lower area and - that the inner container ( 2 ) with a close to its inner wall adjacent Siebgewebe ( 3 ) is lined.Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,daß indem zweiten Reaktor (R2) mindestens ein Gestell (13) angeordnetist, in dem zur Anlagerung der Mikroorganismen poröse Kunststoffmaterialienangebracht sind.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that in the second reactor (R2) at least one frame ( 13 ) is arranged, in which porous plastic materials are attached to the attachment of the microorganisms.