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Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum stossweisen Begasen von organischem, fermentierendem Stückgut, insbesondere Abfall, zum Gegenstand.
Abfälle stellen in der Regel eine Mischung unterschiedlichster Stoffe dar. Die Abfallstoffe weisen in der Regel aufgrund getrennter Sammelsysteme meist keine wasserlöslichen Schadstoffe und Wertstoffe, wie Glas, Metalle, auf. Derartige Abfälle müssen bevor sie deponiert werden können, einer weiteren Behandlung unterzogen werden. Eine Weiterverarbeitung besteht darin, dass der Abfall einer Verbrennung unterzogen wird, wobei die Aschen aber auch die Filterrückstücke u. dgl. einer Deponierung zugeführt werden.
Abfälle, seien es jene, die bereits einige Zeit in einer Deponie fermentiert wurden, oder unmittelbar nach Sammlung derselben, weisen organische Stoffe auf. Diese organischen Stoffe können entweder anaerob oder aerob fermentiert werden. Bei der anaeroben Fermentation entstehen insbesondere aus den Eiweissstoffen übelriechende gasförmige Schwefelverbindungen und zusätzlich Methan und andere brennbare Mischungen, die mit Sauerstoff in weiten Grenzen explosionsfähige Mischungen bilden können. Somit besteht der Wunsch, Abfallstoffe, die in Deponien vorliegen oder auch frische Abfälle in Rotten einer beschleunigten aeroben Fermentation zuzuführen.
Aus der AT-395 859-B wird ein Verfahren zum beschleunigten aeroben mikrobiologischen Abbau von biologischen Substanzen bekannt, wobei in eine Deponie über Lanzen Luft oder mit Sauerstoff angereichterte Luft eingeblasen wird. Das Einblasen erfolgt über Lanzen, die von oben in die Deponie eingeführt sind. Aus der Deponie werden ebenfall über Lanzen, die von oben in die Deponie eingebracht wurden, Gase abgezogen. Diese Gase sind anfangs mit Geruchsstoffen und Methan belastet, wohingegen in späterer Folge aufgrund der aeroben Fermentation eine höherer Anteil von CO2 vorliegt. Gleichzeitig wird durch das durch die Deponie strömende Gas aus der Deponie Feuchtigkeit abgeführt, die, um die Fermentation weiter aufrechtzuerhalten, durch Wasserdotation über das einzuleitende Gas wieder zumindest teilweise ausgeglichen wird.
Um in allen Phasen der Belüftung der Deponie eine Geruchsbelästigung zu vermeiden, wird pro Zeiteinheit eine grössere Gasmenge abgezogen als zugeführt wird.
Ein gleichmässiger Gasstrom kann bei schwierigen Bedingungen zur Belüftung eine ungleichmässige Begasung aufgrund unterschiedlicher Konsistenz des Stückgutes bedingen. Es wurde nun gefunden, dass ein derartiges Stückgut gleichmässig begast werden kann, wenn eine Begasung stossweise, z. B. intermittierend, erfolgt. Durch diese stossweise Beaufschlagung werden die einzelnen Agglomarate des Stückgutes in ihren Hohlräumen und ausserhalb hierzu unterschiedlichen Druckbeaufschlagungen unterworfen, so dass Form- und Volumsänderungen der Agglomarate eintreten, die eine bessere Begasung bewirken. Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind in der AT-395 686-B beschrieben. Bei einer Deponie, in welche Lanzen hineinragen, ist am oberen Ende der Lanze ein Druckkessel für die in die Deponie einzubringenden Gase vorgesehen.
Der Druckkessel ist mit einer Gaszuführleitung mit einem kleineren Querschnitt als einer Gasabfuhrleitung aus derselben verbunden. Die Gasabfuhrleitung ist im Druckkessel bis zum Bereich des oberen Endes desselben geführt. Am oberen Ende ist ein Plattenventil vorgesehen, das über den Druck im Druckkessel gesteuert ist und bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes die Öffnung der Gasableitung freigibt. Das Ventilverschlussorgan, u. zw. letzten Endes eine Platte, ist mit dem druckempfindlichen Steuerorgan einer weiteren Ventilplatte mit Feder integriert ausgebildet und in dem Druckkessel angeordnet. Da weiters der Ventilsitz durch eine Stirnfläche der Abgasleitung gebildet ist, muss bei Störungen ein Zerlegen des Kessels erfolgen. Es müssen die Ventile herausgenommen werden, gegebenenfalls die Ventilsitzfläche im Inneren des Druckkessels nachgeschliffen werden.
Weiters muss durch die integrierte Ausbildung ein Austausch der integrierten Einheit folgen. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass dieselbe im wesentlichen vertikal angeordnet sein muss und Feststoffe oder Flüssigkeiten, die im Druckkessel angesammelt werden, nicht durch die Abgasleitung aus dem Kessel abgeführt werden können, da die Abgasleitung oberhalb des unteren Endes des Druckkessels endigt.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er durch die AT-395. 859-B gegeben ist.
Der vorliegenden Erfindung ist zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur stossweisen Begasung zu schaffen, die möglichst störungsfrei arbeitet, während der Druckkessel beliebig zwischen vertikal und horizontal anordenbar ist, wobei die Verschlussorgane unabhängig von den druckbeaufschlagten Organen sind, so dass Störungen leichter erkannt und behoben werden können.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur stossweisen Begasung von organischem, fermentierendem Stückgut, insbesondere Abfall, in einem Behälter, einer Deponie od. dgl., mit einem Kessel, dessen Druckraum mit einer Gaszu- und einer Gasableitung verbunden ist, wobei der freie Strömungsquerschnitt der Gasableitung, insbesondere sechsfach, grösser ist als der der Gaszuleitung, und die Gasableitung bei einem vorgegebenen Druck mit dem Druckraum über ein Verschlussorgan fluidleitend verbindbar ist, welche in dem Stückgut mündet, besteht im wesentlichen darin, dass eine von dem ausserhalb des Druckraumes angeordneten Verschlussorgan getrennt angeordnete über den Druck im Druckraum betätigbare Schalteinrichtung vorgesehen ist.
Dadurch, dass das Verschlussorgan von der druckbetätigbaren Schalteinrichtung getrennt angeordnet ist, können Störungen vor Ort leichter erkannt und behoben werden. Durch die Anordnung des Verschlussorganes ausserhalb des Druckraumes kann ein einfacherer Austausch desselben vorgenommen werden, wobei weiters herkömmliche Verschlussorgane zum Einsatz kommen können.
Ist die Gaszuleitung mit dem Druckraum über einen Durchflusssteuerer oder Durchflussregler, z. B. Verschlussorgan mit regelbarem Durchfluss, fluidleitend verbindbar, so kann über die dem Druckraum pro Zeiteinheit zufliessende Gasmenge der Zeitpunkt, zu welchem ein erwünschter Druck erreicht werden soll, ohne zusätzliche Regel- und Steuerorgane eingestellt werden, wobei das Öffnen des Verschlussorganes für die Abgasleitung so letztendlich zeitmässig gesteuert werden kann.
Ist der Durchflusssteuerer oder -regler über eine bzw. die druckbetätigbare Schalteinrichtung betätigbar, insbesondere absperrbar, so kann ein besonders gassparender Betrieb erreicht werden, da während des Ausströmens des Gases aus dem Druckraum kein Gas oder nur eine geringfügige Menge in denselben einlangt und somit nicht mit geringerem Druck aus dem Druckraum fliessen kann.
Ist/sind das Verschlussorgan und/oder der Durchflusssteuerer oder -regler elektrisch betätigbar, so kann mit einfachsten Mitteln eine exakte und störungsfreie Steuerung bzw. Regelung erreicht werden, die gleichzeitig besonders wartungsarm ausgebildet sein kann.
Ist in Fliessrichtung des Gases nach dem Verschlussorgan eine Vorrichtung zum Dottieren, z. B.
Venturidüse, mit Flüssigkeiten, Aerosolen, Mikroorganismen od. dgl., vorgesehen, so kann auf besonders einfache Weise dem Stückgut über eine bereits bestehende Leitung Flüssigkeit, Nährstoffe, Mikroorganismen od. dgl. zugeführt werden, wobei das Verschlussorgan nicht kontaminiert wird und damit die volle Funktionsfähigkeit, insbesondere der Dichtflächen, gegeben ist.
Ist die druckbetätigbare Schalteinrichtung ausserhalb des Druckraumes angeordnet, so kann der Druckraum besonders einfach ausgebildet werden, wobei eine hohe Servicefreundlichkeit für die Schalteinrichtung gegeben ist.
Ist ein Drucksensor für die druckbetätigbare Schalteinrichtung ausserhalb des Druckraumes angeordnet, so kann der Sensor auch während der Montage besonders einfach vor einer Beschädigung bewahrt werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert :
Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 den Schnitt durch einen Behälter zum Fermentieren von Abfall,
Fig. 2 eine Vorrichtung zum stossweisen Begasen und
Fig. 3 eine Venturidüse in der Gasableitung.
In dem in Fig. 1 dargestellten Behälter 1, der als Gebäude mit Dach 2 ausgeführt ist, ist Kommunalabfall 3 bis zur strichlierten Linie 4 eingefüllt. Dieser Kommunalabfall weist unterschiedliche Stückgrössen auf und ist als inhomogenes Stückgut anzusehen, von dem Wertstoffe und grobes Stückgut vorab entfernt wurden. In das Stückgut wird über die Gaszuführleitung 5 Gas, u. zw. mit Sauerstoff angereichterte Luft, impulsartig eingeleitet und über die Gasabführleitungen 6 über die Absaugtaschen 7 in den Seitenwänden Gas abgesaugt, so dass zusätzlich zur impulsartigen Einbringung des Gases eine Strömung des Gases quer zur Vertikalen erreicht wird.
In Fig. 2 ist ein Kessel 8, ein Zylinder mit 3. 500 mm Länge und einem Durchmesser von 152,40 mm mit Druckraum 9 dargestellt. Dieser Kessel weist eine Gaszuleitung 10 mit einem Querschnitt von 1,27 cm2 und eine Gasableitung 11 mit einem Querschnitt von 45,58 cm2 auf. In der Gaszuleitung 10 ist ein elektrisch betätigbares Ventil 12 vorgesehen, das ein Solenoid 13 aufweist. In der Gasableitung 11 ist ein elektrisch betätigbares Ventil 14 mit Solenoid 15 vorgesehen.
Die Schalteinrichtung 16 ist über ein Rohrstück 17 mit dem Druckraum 9 verbunden. Die Schalt-
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einrichtung 16 weist einen druckempfindlichen Sensor auf, wobei über eine nicht dargestellte Drehscheibe der Druck, zu welchem ein elektrisches Relais schalten soll, eingestellt werden kann.
Mit Schliessen des Stromkreises wird über die elektrische Leitung 18 das elektrische Ventil 12 geschlossen und über die Leitung 19 das Ventil 14 voll geöffnet. Die Betätigung der Ventile erfolgt jeweils über die Solenoide 13 und 15 Bei dem Ventil 12 kann die Durchflussmenge eingestellt bzw. geregelt werden.
Bei der stossartigen Belüftung des Stückgutes wird die Vorrichtung zur Begasung wie folgt betätigt.
Bei geschlossenem Ventil 14 herrscht im Druckraum 9 des Kessels 8 ein Druck von 1 bar. Das Ventil 12 in der Gaszuleitung 10 wurde gleichzeitig mit dem Schliessen des Ventiles 14 in der Gasableitung geöffnet. In der Gaszuleitung 10 herrscht ein Druck bis zu 11 bar. Die Offenstellung des Ventiles 12 wurde so gewählt, dass der Druckraum in 0,1 sec gefüllt wird. Angestrebt sind Füllzeiten zwischen 0,04 sec und 0,12 sec. Mit diesen entsprechenden Impulszeiten wird auch das Gas aus dem Behälter stossweise abgegeben. Wird im Druckraum 9 ein Druck von 10 bar erreicht, so wird über das Rohrstück 17 der nicht dargestellte Sensor von der Schalteinrichtung 16 derart beaufschlagt, dass ein Relais geschlossen wird, wobei sodann, bevorzugt gleichzeitig, das Ventil 14 der Gasableitung und das Ventil 12 der Gaszuleitung geöffnet bzw. geschlossen wird.
Es wird somit stossartig ein Gasvolumen von 600 Liter an Gas an das Stückgut abgegeben. Die Gaszuführleitung 5, wie in Fig. 1 dargestellt, kann durch die Gaszuleitung 10 gebildet sein, wohingegen die Gasableitung 11 aus dem Druckraum 9 zur Zuführung des Gases in den Behälter 1 zum Stückgut 3 dient.
In Fig. 3 ist das obere Ende der Gasableitung 11 dargestellt, das von einem Dach 20 abgedeckt ist, so dass kein Stückgut in dieselbe eindringen kann. In derselben ist ein Strömungsteil 21 angeordnet, der gegebenenfalls nach oben und nach unten bewegt werden kann. Im Bereich des Strömungsteiles, der als Venturidüse dient, ist eine Zuleitung 22 vorgesehen, über welche Wasser, Nährlösungen, Mikroorganismen in den Luftstrom eingebracht werden können. Durch Verschieben des Strömungsteiles 21 kann die abzugebende Menge an Wasser od. dgl. gesteuert werden. Diese Venturidüse ist in Strömungsrichtung des Gases gesehen nach dem Ventil 14 angeordnet.
Wie klar ersichtlich, ist die gesamte Anordnung des Kessels samt Ventilen, die gegebenenfalls explosionsgeschützt ausgebildet sein können, derart, dass jede beliebige Lage des Kessels 8 eingenommen werden kann. Die Gasableitung 11 schliesst an den Kessel 8 unten an, so dass im Kessel keine Anreicherung von Kondenswasser, Verunreinigungen od. dgl. eintritt, da dieselben jeweils mit dem Gasstrom mitgerissen und damit aus dem Kessel transportiert werden. Um die Wirksamkeit des Gasstromes zu erhöhen, kann die erfindungsgemässe Einrichtung möglichst nahe an den Auslass der Gasableitung herangeführt werden, so dass nur geringste Druckverluste in der Rohrleitung verursacht sind.
Das Gas breitet sich in Form einer Kugelwelle nach seinem Austritt aus der Gasableitung 11 aus, jedoch ist das Zentrum dieser Kugelwelle nicht ident mit der Mündung der Gasableitung, sondern befindet sich je nach Gasdruck in einem grösseren oder kleineren Abstand von derselben Um das Gas mit einer Querströmungskomponente zu beaufschlagen und gleichzeitig ungezielte Gasaustritte zu vermeiden, wird über die Saugtaschen 7 und die Gasabfuhrleitungen 6 Gas in einer Menge, die geringfügig grösser, z. B. 5 % grösser ist als die der zugeführten Gasmenge mit einem Unterdruck von 0,8 bar abgesaugt.
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