DE2914802A1 - Gaerbehaelter mit vorrichtungen zur kontinuierlichen oder intermittierenden ausfaulung organischer substanzen - Google Patents

Gaerbehaelter mit vorrichtungen zur kontinuierlichen oder intermittierenden ausfaulung organischer substanzen

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DE2914802A1 DE19792914802 DE2914802A DE2914802A1 DE 2914802 A1 DE2914802 A1 DE 2914802A1 DE 19792914802 DE19792914802 DE 19792914802 DE 2914802 A DE2914802 A DE 2914802A DE 2914802 A1 DE2914802 A1 DE 2914802A1
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Description

'- 5; ν.
S-
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Gärbehälter mit Vorrichtungen zur kontinuierlichen oder intermittierenden Ausfaulung organischer Substanzen
Die Erfindung betrifft einen Gärbehälter mit Vorrichtungen zur kontinuierlichen oder intermittierenden Ausfaulung organischer Substanzen, bestehend aus einem luärmeisolierten Behälter (Faulraum), in den Zuleitungen für den Frischguteinlauf und Ablaufleitungen für die Abführung des ausgefaulten Gutes münden und in dem Vorrichtungen zur Aufheizung und Umwälzung des Faulgutes angeordnet sind.
Zweck des eingangs genannten Gärbehälters ist die Hsrstellung von lYlethangas aus organischen Substanzen, vornehmlich Stallmist, Stroh, Fäkalien, Grünmaterial, Abfällen aus Haushalt, Garten, Landwirtschaft und Nahrungsmittelindustrie, Ferner ist mit dem aus dem Gärbehälter ausgetragenen, ausge— faulten Gut ein hygienisch einwandfreier, gerucharmer und stickstoffreicher Naturdünger gegeben.
In dem Gärbehälter der eingangs genannten Art findet die Faulung (lYIethangärung) als ein unter Ausschluß von Sauerstoff verlaufender Vorgang statt, bei'dem organische Stoffe der vorstehend genannten Art durch das Zusammenwirken verschiedener Mikroorganismen zu Kohlendioxid und Methan
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abgebaut werden. Bei zersetzungsfähigem Schlamm organischer Herkunft tritt die Faulung von selbst ein, wenn die Stickstoff- und Phosphor-Verbindungen in einem günstigen Verhält· nis zum Kohlenstoffgehalt stehen und völliger Luftabschluß herrscht. Der Abbau der organischen Stoffe geht im Faulraum etwa gleichlaufend mit der Gasentwicklung vor sich. Die Faulbehälter (Gärbehälter) werden meist über Gelände mit Ulärmeschutzverkleidung errichtet, wobei eine künstliche Wärmezufuhr für die Zersetzung günstig ist. Das bei der Methangärung entstehende Gas enthält bei selbständigen Schlammfaulräumen etwa 65 bis 70 % Methan und 30 bis 35 * Kohlensäure. Die Gasmenge hängt von der FaultempBratur und dem Gehalt des Frischschlammes an organischen Stoffen sowie von der Faulzeit ab.
Praktische Versuche mit homogenisiertem, faserreichem Faulgut haben gezeigt, daß dieses Material auch mit fortschreitender Ausfaulung nicht wie etwa kommunaler Klärschlamm absinkt, sondern nach oben steigt. Deshalb ist der kontinuierliche Betrieb stehender Faulbehälter mit spezifisch leichtem Faulgut nur möglich, wenn auch aufschwimmendes Material abgeführt werden kann. Da aber bei der Aufstellung einer Biogasanlage nicht feststeht, ob im betraffenden Fall entweder nur aufschwimmendes, nur absinkendes, oder aber nach oben und unten tendierendes Material zur Ausfaulung kommt, muß für die störungsfreie, gezielte Schlammabführung
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beider Alternativen eine Möglichkeit geschaffen uierden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gärbehälter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sowohl aufschwimmendes Faulgut als auch absinkendes Faulgut verwertet werden kann. Der Gärbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung soll also universell einsetzbar sein und mit hohem Wirkungsgrad arbeiten.
Die Aufgabe uiird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß zur alternativen Abführung von aufschuiimmendam oder von aufsteigendem ' Faulgut neben dem Schlammabzug am Behälterboden auch auf Höhe der Faulgutobergrenze ein Schlammabzug vorgesehen ist.
Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also, daß neben einem Schlammabzug zur Austragung des ausgefaulten Gutes vom Behälterboden aus ein weiterer Schlammabzug zur Austragung des im Gärbehälter aufschwimmenden ausgefaulten Gutes vorgesehen ist.
Die Ablaufleitungen des bodenseitigen und des deckenseitigen Schlammabzuges werden im oberen Behälterdrittel seitlich durch die Gärbehälterwand nach außen geführt; sie münden in einem Staugefäß. Dieses Staugefäß dient in erster Linie als Gasverschluß und muß immer bis über die Oberkante der
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einmündenden Ablaufleitungen mit Flüssigkeit gefüllt sein. Es ist entweder an der Behälteraußenwand befestigt oder in nächster Nähe frei aufgestellt. Aus dem Staugefäß führt eine AbIaufleitung in die Gauchegrube.
Um die Faulgutobergrenze auch bei verschieden hohem Gasdrucl· auf gleicher Höhe halten zu können, ujird die in das Staugefäß einmündende, zur Jauchegrube führende Ablaufleitung so uieit durch den Boden des Staugefäßes nach oben geführt, daß mit einem darübergeschobenen Rohrstück (verschiebbare Muffe) die Überlaufkante beliebig eingestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Schlammabzug am Behälterboden gebildet durch einen mit seiner Öffnung am Behälterboden aufstehenden Schlammleitkegel mit seitlichen Öffnungen, in den eine im wesentlichen vertikal aufsteigende Ablaufleitung mündet, deren andere Öffnung unterhalb der Faulgutobergrenze in das Staugefäß mündet.
Der dem schwimmenden Faulgut zugeordnete Schlammabzug in Höhe der Faulgutobergrenze ist in einer bevorzugten Ausfüh-'. rungsform gebildet aus einem mit seiner Ablaufkante in Höhe der Fgulgutobergrenze angeordneten Trichter, der in eine AbIaufleitung mündet, deren andere Öffnung unterhalb der Faulgutobergrenze in einem Staugefäß mündet. Die Öffnungen
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der bodenseitigen und der deckenseitigen AbIaufleitung
münden also beide zusammen in dem Staugefäß, wo sie wahlweise von einem Schieber verschlossen werden können. Der
Schieber ist entweder vertikal beweglich, in diesem Fall
sind die zu verschließenden Öffnungen vertikal übereinander
angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Schieber auch
horizontal verschiebbar angeordnet sein, in diesem Fall sind die den AbIaufleitungen zugeordneten Öffnungen in einer
horizontalen Linie nebeneinander angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der bodenseitige und der deckenseitige Schlammabzug dadurch gebildet, daß ein durchgehendes Rohr mit seitlichen Öffnungen im
Bereich des Behälterbodens und im Bereich der Faulgutobergrenze vom Behälterboden bis über die Spitze des Gasglockendeckels hinaus geführt ist, wobei unterhalb des Gasglockendeckels Öffnungen für den Gasaustritt vorgesehen sind und
das Rohr außerhalb des Gasglockendeckels gasdicht verschlossen ist, wobei unterhalb der Faulgutobergrenze ein im
wesentlichen waagrechtes Rohr am durchgehenden Rohr ansetzt, dessen andere Öffnung in dem Staugefäß mündet. Hiermit ist
eire besonders einfache, konstruktive Verwirklichung des
boden- und deckenseitigen Schlammabzuges gewährleistet, weil im wesentlichen lediglich ein vertikal aufragendes Rohr mit
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einem seitlichen Abzweig im Gärbehälter angeordnet werden muß.
Es wird bevorzugt, wenn im Gärbehälter ein Mannloch für die Installation und eventuelle Reparatur vorgesehen ist, das im Gasglockendeckel nahe der Behälterwand angeordnet sein kann, damit die Bedienungsperson beim Einstieg am oberen Schlammablauftrichter vorbeikommt. Es ist aber auch möglich, das mannloch seitlich durch die Behälterwand zu führen. Es ergibt sich hiermit der Vorteil, daß der ganze Behälterdeckel im Bereich des Gasvorratsraumes gasdicht verschweißt ist und keine lösbare Verbindung aufweist. Außerdem kann mar die Tauchpumps erst am Aufstellungsort mühelos montieren, was für den Transport günstig ist. Ebenso problem- und gefahrlos kann sie bei möglichen Störungen von außen ausgewechselt werden, nachdem der Behälterinhalt bis auf Montagehöhe abgelassen wurde.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß der nachfolgend beschriebene Hochleistungsgärbahälter ohne weiteres auf herkömmlichen Transportwagen auf öffentlichen Straßen transportierbar ist, weil sich sein Durchmesser in den ohne Sondergenehmigung behördlich vorgeschriebenen Grenzen bewegt. Dadurch kann man die Gärbehälter werksseitig in Serie fertig montieren. Am Aufstellungsort sind dann nur noch die vorgesehenen Leitungen für Strom, Heizwasserkreis-
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lauf und Faulgutzu- und -ableitungen anzuschließen.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung erstreckt sich nicht nur auf den Gegenstand der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf die Kombination der Ansprüche miteinander.
Die Erfindung wird nun anhand lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungsujBsentliche Vorteile und Merkmale der Erfindung hervor.
Der in der Abbildung dargestellte Gärbehälter zeigt einen zylinderförmigen Querschnitt mit einer Behälterinnenujand 1a, Behälteraußenujand 1b und einer zwischen diesen beiden U/änden angebrachten Isolierung 1c. Auf dem Behälter 1a,1b ist ein Gasglockendeckel 2a angeordnet, der aus einer Gasglockeninnenwand 2b und einer Gasglockenaußeniuand 2c gebildet ist. Der Gasglockendeckel 2a schließt den Gasvorratsraum 2 ab, der über der Faulgutobergrenze 3 ausgebildet ist. Über den Frischgutzulauf 4fTh den Faulraum 1 eingepumpt und strömt aus den Frischgutaustrittsöffnungen 4a so lange aus, bis der Behälter etu/a zur Faulgutobergrenze 3 gefüllt ist. Im Betrieb erfolgt eine stetige Umwälzung des Faulgutes dadurch, daß im Inneren des Faulraums 1 eine Tauchpumpe 25 angeordnet ist, die über den Ansaugfuß 30 das Faulgut ansaugt und über die Umwälzleitung 8 und die Austrittsdüsen
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8a im Behälter verströmt. Hierbei ist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Bodenbereich eine erste Austrittsdüse 8a angeordnet, durch die das Faulgut in Pfeilrichtung 32 ausströmt, während im Gasvorratsraum 2 eine zweite Austrittsdüse 8a vorgesehen ist, dia auf die sich an der Faulgutobergrenze 3 bildende Schwimmdecke gerichtet ist, so daß durch das in Pfeilrichtung 31 austretende Faulgut die Schwimmdecke zerkleinert wird.
Der Behälterboden 1f ist kegelförmig als Faulraumboden 1g ausgebildet, wobei auf diesem ein Schlammleitkegel 12 mit basisseitigen Öffnungen 12a vorgesehen ist. Der zur Mitte des Faulraumbodens 1g gelangende Faulschlamm kann dann schließlich über die Ablaufleitung 5 für den ausgefaulten Abschlamm in Pfeilrichtung 33 entnommen werden.
Der Faulschlamm wird mit einer Heizschlange 10 auf eine relativ hohe Temperatur gebracht, wobei die Heizschlange über den Heizungsvorlauf 10a und den Heizungsrücklauf 10b an eine Warmwasserheizung angeschlossen wird.
Das sich im Gasvorratsraum 2 bildende Gas kann über die Gasablaufleitung 9 entnommen werden.
Nachfolgend wird nun der bodenseitige Schlammabzug 5,12,12a er läutert:
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ll/ie eingangs ausgeführt wurde, dient dieser Schlammabzug zur Entfernung von ausgefaultem Gut, welches zum Faulraumboden 1g absinkt. Das eine Ende der Ablaufleitung 5 mündet in den Schlammleitkegel 12, während das andere Ende mit seiner Öffnung 21 in das Staugefäß 26 mündet. Soll nun der sich am Faulraumboden 1g abgesetzte, ausgefaulte Schlamm entfernt werden, so wird der die Öffnung 21 der Ablaufleitung 5 verschließende Schieber 34 in Pfeilrichtung 35 nach oben bewegt, so daß die Öffnung 22 der deckenseitigen Ablaufleitung 5a verschlossen wird. Aufgrund des Flüssigkeitsdruckes (Faulgutobergrenze 3 liegt über der Öffnung 21 der Ablaufleitung 5) wird das am Faulraumboden 1g abgelagerte Faulgut in Pfeilrichtung 33 in die Ablaufleitung 5 gedrückt und fließt in das Staugefäß 26 ein. Nachdem die Öffnungen 21,22 der Ablaufleitungen 5,5a stets unterhalb der Faulgutobergrenze liegen, bildet das Staugefäß 26 einen Gasverschluß, wobei ein Entlüftungsstutzen 44 im oberen Teil des Staugefäßes angeordnet ist. Das in das Staugefäß 26 einfließende Material füllt das Staugefäß so lange auf, bis es über die Kante einer längs der Ablaufleitung 5b verschiebbaren Muffe 36 gelangt und somit über die Ablaufleitung 5b in Pfeilrichtung 39 abgelassen wird.
ll/ie eingangs ausgeführt, dient die verschiebbare Muffe 36 zur Beibehaltung einer konstanten Höhe der Faulgutobergrenze 3, unabhängig vom Gasdruck innerhalb des Gasvorratsraums
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Ist der Gasdruck Null im Innern des Gasvorratsraumes, dann bildet sich sowohl im Inneren des Faulraums 1 als auch im Staugefäß 26 eine gleiche Flüssigkeitshöhe aus. Ist der Gasdruck im Gasvorratsraum 2 beispielsweise 250 mm Wassersäule, dann ist der Flüssigkeitsstand im Staugefäß höher, theoretisch um etwa 250 mm. Der Weg der Verschiebung der IYlUffθ 36 in Pfeilrichtung 37 richtet sich also nach dem Gasdruck im Innern des Faulraums 1.
Es ist in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß die Verschiebung der Muffe automatisch entsprechend dem Gasdruck im Gasvorratsraum 2 erfolgt. Ebenso ist die Verschiebung der Muffe 36 selbstverständlich auch manuell möglich. Der Gärbehälter ist für einen gewissen Höchstdruck zugelassen. Erkennt man am Gasmanometer, daß der Höchstdruck überschritten wird, so muß der Flüssigkeitsspiegel im Gärbehälter (Faulgutobergrenze 3) gesenkt werden Hierzu wird die muffe 36 nach unten in Pfeilrichtung 37 verschoben, so daß die Kante 38 ebenfalls nach unten verschoben wird und der Flüssigkeitsstand im Staugefäß 26 sinkt, weil jetzt in Pfeilrichtung 39 über das Rohr 5b mehr Flüssigkeit aus dem Staugefäß abfließt. Der Flüssigkeitsstand im Staugefäß darf nie so tief sinken, daß die Öffnungen 21,22 der AbIaufleitungen 5,5a frei werden, weil sonst das Gas aus dem Gasvorratsraum 2 in das Staugefäß eingedrückt wird.
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Hierzu kann es auch vorgesehen sein, daß die Öffnungen 21,22 der Ablaufleitungen 5,5a horizontal nebeneinander angeordnet sind und der Schieber 34 ebenfalls horizontal verschiebbar ist. Auf diese U/eise kann dann ein relativ niedriger Flüssigkeitsstand im Staugefäß 26 erzielt werden, ohne daß dabei die Öffnungen 21,22 unterhalb der FAulgutobBrgrenze liegen könnten.
Nachfolgend wird der deckenseitige Schlammabzug Sa,12b beschrieben.
Wesentlich ist, daß der deckenseitige Schlammabzug in Höhe der Faulgutobergrenze 3 gebildet ist aus einem mit seiner Ablaufkante 40 in Höhe der Faulgutobergrenze 3 angeordneten Trichter 12b, der in die Ablaufleitung 5a mündet, deren andere Öffnung 22 unterhalb der Faulgutobergrenze 3 in dem Staugefäß 26 mündet. Die Trichterform des Trichters 12b ist deshalb wichtig, weil an der unteren Kante 45 des Trichters 12b sich eine schräge Fläche bildet. Das aufsteigende Gärmaterial wird an dieser schrägen Fläche schräg nach oben geleitet und stößt dort mit der sich evtl. ausbildenden Schwimmdecke an der Fgulgutobergrenze 3 zusammen. Es erfolgt dann dort eine Brechung des Faulgutes über die Kante 46 des Trichters 12a sowie eine Entgasung an der Kante 46, so daß das material der Schwimmdecke dort in gebrochener Form in den Trichter 12b hineinfällt und in Pfeilrichtung 41 über
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die Ablauf leitung 5a in das Staugefäß 26 ausgelassen wird. Es erfolgt damit in Zusammenhang mit der Austrittsdüse 8a der Umwälzleitung 8 eine optimale Zerkleinerung der Schwimmdecke .
Der Trichter 12b ist mit Streben 12c am Gasglockendeckel 2a befestigt.
In der gezeichneten Darstellung ist der Schieber 34 in sein: untersten Stellung und verschließt die der AbIaufleitung 5 zugeordnete Öffnung 21. In der Darstellung wird also das an der Faulgutobergrenze 3 sich ausbildende Material über den Trichter 12b und die Ablaufleitung 5a in Pfeilrichtung 41 aus dem Gärbehälter ausgelassen.
Statt der Anordnung eines Trichters 12b mit einer Kante 46 und einer Ablaufkante 40 ist es auch möglich, zur Zerteiluni der Schwimmdecke eine Rührschnecke oder andere mechanische Zerkleinerungsvor richtungen zu verwenden. Ebenso können mehrere Düsenöffnungen 8a vorgesehen sein, um die Schwimmdecke durch den Düsenstrahl aus der Umwälzleitung 8 zu zerteilen. Die Ablaufkante 40 des Trichters 12b kann auch noch mit Vorsprüngen und Zacken versehen sein, um eine zusätzlicl mechanische Zerkleinerung des in den Trichter 12b hineinfallenden Materials zu gewährleisten. Ebenso kann die Tauchpumpe 25 auch außerhalb des Gärbehälters angeordnet sein.
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Es liegt auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, wenn statt eines zylinderförmigen Behälters ein Kugeltank verwendet wird. Ebenso ist es möglich, statt der festen Verbindung zwischen dem Gasglockendeckel 2a und der vertikal aufstrebenden Behälterseitenwand 1a,1b,1c einen auf einem Flüssigkeitsverschluß schwimmenden Gasglockendeckel 2a zu verwenden.
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Claims (9)

Patentansprüche Fernsprecher: Lindau (083 82) 6917
1. Gärbehälter mit Vorrichtungen zur kontinuierlichen oder intermittierenden Ausfaulung organischer Substanzen, bestehend aus einem ujärmeisolierten Behälter (Faulraum), in den Zuleitungen für den Frischguteiniauf und Ablaufleitungen für die Abführung des ausgefaulten Gutes münden und in dem Vorrichtungen zur Aufheizung und Umwälzung des Faulgutes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß zur alternation Abführung uon aufschwimmendem oder von aufsteigendem Faulgut neben dem Schlammabzug (5,12,12a) am Behälterboden (1f) auch auf Höhe der Faulgutobergrenze (3) ein Schlammabzug (5a,12b)
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Femschreiber: Sprechzeit: Bankkonten:
054374 nach Vereinbarung Bayer. Vereinsbank Lindau (B) Nr.120 8578 (BLZ 735 200 74)
Postscheckkonto: München 295 25-809
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vorgesehen ist.
2. Gärbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlammabzug (5,12, 12a) am Behälterboden (if) gebildet ist durch einen mit seiner Öffnung am Behälterboden (if) aufstehenden Schlammleitkegel (12) mit seitlichen Öffnungen (12a), in den sine im wesentlichen vertikal aufsteigende Ablaufleitung (5) mündet, deren andere Öffnung (21) unterhalb der Faulgutobergrenze (3) in ein Staugefäß (26) mündet.
3. Gärbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlammabzug (5a,12b) in Höhe der Faulgutobergrenze (3) gebildet ist aus einem mit seiner Ablaufkante (4G) in Höhe der Faulgutobergrenze (3) angeordneten Trichter (12b), der in eine Ablaufleitung (5a) mündet, deren andere Öffnung (22) unterhalb der Faulgutobergrenze (3) in einem Staugefäß (26) mündet.
4. Gärbehälter nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet , daß der Schlammabzug am Behälterboden und in Höhe der Faulgutobergrenze (3) dadurch gebildet ist, daß ein durchgehendes Rohr mit seitlichen Öffnungen im Bereich des Behälterbodens (if) und im Bereich der Faulgutobergrenze (3) vom Behälterboden (if) bis über die Spitze des Gasglockendeckels (2a) hinaus geführt ist,
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ujobei unterhalb des Gasglockendeckels (2a) Öffnungen für den Gasaustritt vorgesehen sind und das Rohr außerhalb des Gasglockendeckels (2a) gasdicht verschlossen ist, und daß unterhalb der Faulgutobergrenze (3) ein im wesentlichen ujaagrechtes Rohr am durchgehenden Rohr ansetzt, dessen andere Öffnung in einem Staugefäß (26) mündet (nicht zeichnerisch dargestellt).
5. Gärbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (21,22) der in das Staugefäß (26) mündenden Ablauf leitungen (5a,5) tuahlu/eise durch einen elektrisch, hydraulisch oder manuell verstellbaren Schieber (34) verschließbar sind, und daß der Schieber im Staugefäß (26) angeordnet ist.
6. Gärbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung einer gleichbleibenden Faulgutobergrenze (3) im Faulraum (1) unabhängig vom Gasdruck im Gasvorratsraum (2) im Staugefäß (26) eine Abflußvorrichtung (5b,36,38) mit veränderbarer Abflußhöhe angeordnet ist.
7. Gärbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abflußvorrichtung (5b,36,38) im Staugefäß (26) gebildet ist aus einer im
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Staugefäß (26) mündenden Ablaufleitung (5b), auf deren Rohrstutzen eine in vertikaler Richtung verschiebbare Muffe (36) angeordnet ist.
8. Gärbehälter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß im Faulraum (1) eine Tauchpumpe (25) angeordnet ist, die das Faulgut über Umujälzleitungen (8) im Faulraum (1) umuiälzt.
9. Gärbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß oberhalb der Faulraumobergrenze (3) eine Umujälzleitung (8) mit einer auf die Schwimmdecke des Faulgutes gerichteten Düse (8a) angeordnet ist.
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