DE3149344A1 - Circulating device for blending and homogenising layers of deposited and suspended matter in digestion chambers in order to produce biogas, without mechanical frictional or pneumatic drive - Google Patents
Circulating device for blending and homogenising layers of deposited and suspended matter in digestion chambers in order to produce biogas, without mechanical frictional or pneumatic driveInfo
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Abstract
Description
Umwälzvorrichtung für die Vermischung und Homogeni-Circulation device for mixing and homogenizing
sierung von Sink- und Schwunmstoffscichten in Faulräumen zur Erzeugung von Biogas, ohne mechanischen kraftschlüssigen bzw. pneumatischen Antrieb Die Erfindung bezieht sich auf eine Umwälzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.Sizing sediment and floating matter layers in septic tanks for generation of biogas, without mechanical force-fit or pneumatic drive The invention relates to a circulation device according to the preamble of the main claim.
Die Gewinnung biologischer Gase - Methangas CM 4 - bei der Ausfaulung organischer, beispielsweise in der Landwirtschaft in Form von Dünger mit Stroh anfallender Stoffe, ist ein seit langem bekannter und technisch ausgewerteter Vorgang.The extraction of biological gases - methane gas CM 4 - during digestion more organic, for example in agriculture in the form of fertilizer with straw Substances is a process that has been known for a long time and has been technically evaluated.
In der Praxis ergeben sich jedoch immer wieder Schwierigketten verschiedener Art, insbesondere dadurch, daß Faulgut in der Zusammensetzung, bedingung durch verschiedene Flüssig- und Feststoffe und anderen Anteilen und somit u.a. durch die Konsistenz in einen für die Methanbakterien biologisch optimal günstigen Zustand zu bringen und in einem solchen zu erhalten.In practice, however, there are always difficult chains of various kinds Kind, in particular because of the fact that putrefactive material in the composition, conditioned by various Liquid and solids and other proportions and thus, among other things, through the consistency in one for the Methane bacteria biologically optimally favorable condition to bring and to receive in such.
So entstehen von verschiedenen Tierarten herrührend sowohl Sink- als auch Schwimmstoffschichten, wobei gerade letztere bei hohem Einstreuanteil besonders starke und fest in großen bzw. Lagen zusammenhängende Massen bilden, die dann enorme Bewegungslcräfte beanspruchen, wenn sie wieder in einen homogenen Zustand zurückgeführt werden sollen.This is how both sinking and sinking species arise from different animal species also floating material layers, the latter especially when there is a high proportion of litter strong and firmly coherent masses in large or layers, which then form enormous Moving forces claim when they are returned to a homogeneous state should be.
uebliche, bis jetzt für diesen Zweck bekannt gewordene mechanische Rtihrwerke, verlangen - um diesen Widerständen, besonders bei hohem Feststoffanteil, d.h.customary mechanical ones that have been known for this purpose up to now Stirrers, demand - to meet these resistances, especially with a high solid content, i.e.
hoher Faulraumbelastung gewachsen zu sein - überaus stark dimensionierte Wellen, Rührflügel oder dgl., sowie entsprechend stark ausgelegte ubersetzungsgetriebe wie Zahn- Kettentriebwerke etc.to be able to cope with high loads in the digester - extremely large Shafts, impellers or the like, as well as correspondingly strong transmission gears such as toothed chain drives etc.
Außerdem ist bei diesen bekannten System keinesfalls die Gewähr dafür gegeben, daß die mehr feifflcörnigen Sinkschichten tatsächlich auch mit den anderen Faulgutteilen vermischt werden, und damit ein für die Vergärung geeignetes, auch pumpfähiges Substrat darstellen.In addition, with these known systems there is no guarantee for this given that the more fine-grained sinking layers actually also with the others Digestion parts are mixed, and thus one suitable for fermentation, too represent pumpable substrate.
Eine andere Art, eine innige Vermischung darzustellen, besteht in der Verwendung eines durch eine Pumpe mit Düsen oder dgl. erzeugten, in verschiedenen auf die in Ecken etc. sich vielfach häufenden Ablagerungen von Schwimm- und Sinkschichten gerichteten Strahl flüssigen Faulgutes. Dieser wirkt sich jedoch ebenfalls sehr störend auf das Verhalten der Bakterien aus, da einerseits in der Druckleitung und auch in der Pumpe selbst die Bakterien einem hohen Druck und unmittelbar anschließend wieder einem gleich großen Druckabfall ausgesetzt sind. Die hohe Ausströmgeschwindigkeit aus der Düse wirkt sich ebenfalls nicht günstig auf das biologische Verhalten der Bakterien aus.Another way of representing an intimate blend is the use of one generated by a pump with nozzles or the like. In various on the deposits of floating and sinking layers that often accumulate in corners etc. directed jet of liquid rotten material. However, this also has a great effect interferes with the behavior of the bacteria, as on the one hand in the pressure line and also in the pump itself the bacteria under a high pressure and immediately afterwards are again exposed to an equal pressure drop. The high discharge speed from the nozzle also does not have a favorable effect on the biological behavior of the Bacteria out.
Daß hierbei tatsächlich eine Benachteiligung der Bakterientätigkeit erfolgt, ergibt sich aus der Beobachtung, daß sowohl zu Beginn des Pumpens als auch bei Arbeitsbeginn einer üblichen Rührwerksausführung eine in den Schwimmschichten befindliche angesammelte Gasentwicklung vortäuscht, während nach dem Stillsetzen solcher Anlagen für einige Stunden kaum noch eine nennenswerte Gasentwicklung festzustellen ist.That this is actually a disadvantage for bacterial activity occurs, results from the observation that both at the start of pumping and at the start of work with a standard agitator design, one in the floating layers simulates accumulated gas development while after shutdown Such systems barely detect any significant evolution of gas for a few hours is.
Die für die Bakterien optimalen Lebensbedingungen liegen also ganz offensichtlich in einer äußerst schonenden Behandlung derselben in Bezug auf Bewegungen und Druck des sie umgebenden Substrates.The optimal living conditions for the bacteria are therefore completely obviously in an extremely gentle treatment of the same with regard to movements and pressure of the surrounding substrate.
Somit ist eine langsame Umwälzbewegung erforderlich, die nur geringfügigen Druck und möglichst keine Stoßwirlxng auf die Bakterien ausübt, jedoch nach Bedarf auch unterbrochen werden kann. Es ist klar, daß der eigentliche Kraft-, jedoch nicht Leistungsbedarf bei langsamem Umwälzen stets größer sein muß, als wenn der Faulråuminhalt u.U. die Drehgeschwindigkeit des Rührwerkes annimmt.Thus, a slow overturning movement is required, which is only slight Exerts pressure and, if possible, no shock waves on the bacteria, but as required can also be interrupted. It is clear that the real force, however, is not The power requirement with slow circulation must always be greater than when the digester content may assume the speed of rotation of the agitator.
Von diesen Erkenntnissen geht nun die vorliegende Erfindung aus, mit der Aufgabe eine weitestgehend selbständige, d.h. von äußeren mechanischen Antriebselementen frei Umwälzvorrichtung anzuwenden, die dabei auch große Kräfte zum Bewegen unterschiedlichster Kaulraumschichten aufbringen kann.The present invention is based on these findings the task is largely independent, i.e. from external mechanical drive elements free to use circulating device, which also large forces to move the most varied Can apply layers of chewing space.
Gelöst wird diese Aufgabe in überraschend einfacher Weise durch eine horizontal im Faulraum (1) (Fig. 2 und 3) drehbar gelagerte Welle (2) od. dgl. mit zentrisch zur Wellenlängsachse (x) daran angeordneten, einseitig offenen kastenartigen Behältern, sowie Einleiten von dem Faulraum (1) bzw. einem Gassammelbehälter entnommenen Gas (G) in die Faulraumflüssigkeit (F) (Fig. 1) unterhalb der kastenartigen Behälter (3a - 3c).This problem is solved in a surprisingly simple manner by a horizontally in the digester (1) (Fig. 2 and 3) rotatably mounted shaft (2) od. The like. With box-like, open on one side, arranged thereon centrally to the longitudinal axis (x) of the shaft Containers, and introduction from the digester (1) or a gas collection container withdrawn gas (G) in the digester liquid (F) (Fig. 1) below the box-like Container (3a - 3c).
Ein derartiges System hat nun folgende Wirkungsweise und Vorteile gegenüber motorisch von außen angetriebener Rührwerkseinrichtungen: Die auf der Auftriebsseite oben geschlossenen Behälter stellen im Durchmesser des Faulraumes große Flächen dar, und demzufolge in Bezug auf deren Höhe auch große Volumen. Die Fläche kann je nach Anordnung und Konstruktionsmöglichkeit bis 2/3 des halben Faulraumbehälterdurchmessers betragen, so daß sich daraus je nach Faulraumlänge ein Inhalt eines Behälters bis zu 1/5 des Faulrauminhaltes ergibt. Maximal können konstruktiv 1 1/2 Behälter in wechselnder, sich laufend verändernder Stellung mit Gas gefüllt sein, so daß ein sehr großer Auftrieb entsteht und somit enorme Kräfte von unten auf die Schwimmschichten einwirken.Such a system now has the following mode of operation and advantages compared to externally motorized agitator devices: The one on the The buoyancy side of the container closed at the top is in the diameter of the digester represent large areas, and consequently large volumes in relation to their height. the Depending on the arrangement and construction option, the area can be up to 2/3 of half the digester diameter amount, so that depending on the length of the digestion chamber, the contents of a container up to results in 1/5 of the digester volume. A maximum of 1 1/2 containers in changing, constantly changing position to be filled with gas, so that a very large buoyancy arises and thus enormous forces from below on the swimming layers act.
Wie leicht zu errechnen ist, können diese Auftriebskräfte mehr als 1/10 des Faulrauminhaltsgewichtes betragen, denn der sich einstellende Auftrieb ist gleich dem Gewicht der aus den Behältern verdrängenden Flüssigkeit.As is easy to calculate, these buoyancy forces can be more than 1/10 of the digester volume, because the buoyancy that occurs is equal to the weight of the liquid displaced from the containers.
Der Antrieb des Behältersystems erfolgt durch Einpumpen von Gas an bestimmter Stelle G (Fig. 4 u. 1) der Auftriebsseite mittels Pumpe über einen kleinen Elektromotor. Infolge des geringen, aus dem Durchmesser des Faulraumes sich ergebenden erforderlichen Druckes beträgt die Leistung des Motors unter einem KW; dabei reicht die Mengenleistung der Gaspumpe, daß, auf die Betriebszeit bezogen, die Umwälzvorrichtung höchstens 1/8 je Tag bzw. Zeiteinheit in Betrieb sein muß. Die Drehzahl der Umwälzvorrichtung läßt sich durch Mengenregelung des aus dem Faulraum abgesaugten Gases mittels Hahn oder auch automatisch sicher und einfach einstellen.The container system is driven by pumping in gas certain point G (Fig. 4 and 1) of the lift side by means of a pump via a small Electric motor. As a result of the small size resulting from the diameter of the septic chamber required pressure is the power of the engine under one KW; it is enough the volume output of the gas pump that, based on the operating time, the circulation device a maximum of 1/8 per day or time unit must be in operation. The speed of the circulator can be controlled by regulating the amount of gas sucked out of the digester by means of a tap or set automatically, safely and easily.
Vorliegende Erfindung hat also nicht das Zerstören oder Zerwühlen einer Schwimmdecke durch Einleiten von Gas an geeigneter Stelle zum Ziel, sondern benützt die Einführung des Gases mit niederem Druck lediglich zum Antrieb einer Vorrichtung, der allein die Umwälzung und Homogenisierung obliegt.So the present invention does not have to destroy or root a floating cover to the target by introducing gas at a suitable point, but rather uses the introduction of the low pressure gas only to drive a Device that is solely responsible for the circulation and homogenization.
Die Aufwendungen für Herstellung aller Arten von Untersetzungsgetrieben mit Wellen etc mit gleich großem Drehmoment überschreiten das Vielfache des beschriebenen Systems mit Auftrieb erzeugenden Behältern, wobei auch keinerlei Wartung an Wellen und deren Dichtungen anfällt.The cost of manufacturing all types of reduction gears with shafts etc with the same torque exceed the multiple of that described System with buoyancy-generating tanks, with no maintenance whatsoever on shafts and their seals are produced.
Die oben im Faulraum auf der Antriebsseite befindliche Schwimmdecke wird von unten angehoben, auf die gegenüberliegende Seite geschoben, beschwert diese infolge Drehung des Systems und drückt die ganze Schwimmdecke unter die Oberkante des Flüssigkeitsspiegels. Diese löst sich in kleinere Masseteilchen auf und steigt langsam wieder nach oben.The floating cover located at the top of the septic tank on the drive side is lifted from below, pushed to the opposite side, weighs it down due to the rotation of the system and pushes the entire floating cover under the upper edge the liquid level. This dissolves into smaller mass particles and increases slowly back up.
Gleichzeitig werden auch durch die Außenkanten, der die Behälterböden und die Faulraumbehälterwand berührenden Abstreifer aus weichem, verschleißfestem Material die Sinkstoffe nach oben gefördert undnit der Schwimmschicht vermischt.At the same time, the outer edges of the container bottoms and the scraper made of soft, wear-resistant material that touches the digester wall Material conveyed the suspended matter upwards and mixed with the floating layer.
Die Breite der Auftriebsbehälter bzw. Durchmesser der ganzen Vorrichtung ist im Zusammenhang mit der Füllhöhe derart abgestimmt, daß die Behälter auf Auftriebsseite über den Flüssigkeitsspiegel noch herausragen, sich auf der nach unten bewegenden anderen Seite mit Flüssigkeit. füllen und deshalb hier kein Auftrieb mehr stattfindet. Im Zeitpunkt stärkster Kraftentwicklung entstehen dabei nur sehr geringe, seitwärts gerichtete Kraftkomponenten, wodurch die Träger des Behältersystems sowie die Welle nur geringfügig beansprucht werden, und damit eine Leichtbauweise der Umwälzvorrichtung möglich ist.The width of the buoyancy tank or the diameter of the entire device is coordinated in connection with the filling level in such a way that the container is on the lift side above the liquid level stick out on the after below moving other side with liquid. fill and therefore no buoyancy here more takes place. At the time of the strongest development of strength, there are only very few low, sideways force components, whereby the carrier of the container system as well as the shaft are only slightly stressed, and thus a lightweight construction the circulation device is possible.
Die beschriebene Umwälzvorrichtung ist im eigentlichen Sinne somit kein übliches Fahrwerk. Zudem wird auf die biologischen Bedürfnisse der Methanbakterien weitgehendst Rücksicht genommen, einfache Herstellung ermöglicht und eine sichere Betriebsweise gewährleistet, wobei infolge Fehlens von Wellen, Lagern mit Dichtungen, Triebwerken etc.The circulating device described is thus in the actual sense no usual landing gear. It also focuses on the biological needs of the methane bacteria largely taken into account, allows simple manufacture and safe Operation guaranteed, whereby due to the lack of shafts, bearings with seals, Engines etc.
nur geringe Störanfälligkeit bestehen.there is only a low susceptibility to failure.
Weitere, insbesondere dabei bauliche Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt, sowie anhand einiger Ausführungsbeispiele zeichnerisch dargestellt und anschließend näher beschrieben.Further, in particular structural details of the invention are laid down in the subclaims, as well as graphically based on some exemplary embodiments shown and then described in more detail.
Es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemäße Umwälzvorrichtung in perspektivischer Darstellung; Fig. 2 eine in einen Faulraum eingebaute Umwälzvorrichtung, Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2, Fig. 4 den Querschnitt eines Faulraumes und die Stelle des Gaseintrittes, Fig. 5 eine weitere Variante zu Fig. 1, Fig. 6 eine Lagerung der Umwälzvorrichtung in teilweiser Darstellung als Seitenansicht.1 shows the circulating device according to the invention in perspective Depiction; FIG. 2 shows a circulation device installed in a digester, FIG. 3 a variant of FIG. 2, FIG. 4 shows the cross section of a digester and the location of the gas inlet, FIG. 5 shows a further variant of FIG. 1, FIG. 6 shows a bearing the circulation device in partial representation as a side view.
Bei der Darstellung nach Fig. 1 und 2 befindet sich in einem Faulraum 1 eine drehend gelagerte Welle Z, an die zentrisch und in gleichem Winkelabstand zueinander kastenartige Behälter 3 mit geschlossenen Seitenflächen 3a und Boden 3b sowie offener Oberseite 3c angeordnet sind. Hierbei ist zudem vorgesehen, daß die kastenartigen Behälter 3 symmetrisch zur Wellenlängsachse (x) liegen, sich annähernd über den gesamten freien Querschnitt (Q) des Faulraumes 1 erstrecken und in vertikaler Richtung (Y) der jeweils oberste Kasten 3 aus der Oberfläche (0) der Faulraumfüllung (F) mit einem Teil (b') der Breite (b) herausragt.In the illustration according to FIGS. 1 and 2, there is a septic tank 1 a rotating shaft Z, on the centric and at the same angular distance to each other box-like container 3 with closed side surfaces 3a and bottom 3b and open top 3c are arranged. It is also provided that the box-like container 3 are symmetrical to the longitudinal axis (x), approximately Extend over the entire free cross section (Q) of the digestion chamber 1 and in a vertical direction Direction (Y) of the uppermost box 3 from the surface (0) of the septic tank filling (F) protrudes with a part (b ') of width (b).
Wie hierbei Fig. 3 zeigt, können die kastenartigen Behälter 3 in Längsrichtung der Welle Z oder Achse gesehen, in mehrere drehkreuzartig nebeneinander liegende Einzelreihen 3' unterteilt sein, wobei diese Einzelreihen 3' in festem Winkelabstand zueinander versetzt auf der gemeinsame Welle 2 bzw.As shown in FIG. 3, the box-like container 3 can in the longitudinal direction the shaft Z or axis seen in several juxtaposed turnstiles Individual rows 3 'be subdivided, these individual rows 3' at a fixed angular spacing offset to each other on the common shaft 2 resp.
Achse liegen oder unabhängig voneinander drehbar auf letzterer 2 gelagert sind.Axis lie or rotatably mounted independently of one another on the latter 2 are.
Neben der direkten Lagerung der Welle 2 im Faulraum 1 (Fig. 1 + 3) ist auch eine indirekte oder fliegende Lagerung über Laufrollen 4 und Führungsbahnen 5 (Fig. 6) denkbar, wenn die Welle 2 entsprechend Fig. 2 als Hohlwelle 2 (Fig. 6) ausgebildet wird.In addition to the direct storage of shaft 2 in digester 1 (Fig. 1 + 3) is also an indirect or cantilevered mounting via rollers 4 and guideways 5 (Fig. 6) conceivable if the shaft 2 according to Fig. 2 as a hollow shaft 2 (Fig. 6) is trained.
Dies ist beispielsweise immer dann der Fall, wenn Heizrohre o.ä. durch den Faulraum 1 geführt werden sollen bzw. durch die Zwischenräume 6 inmitten gegenüberliegender Auftriebsbehälter (Fig. 5).This is always the case, for example, when heating pipes or the like go through the digester 1 are to be performed or through the spaces 6 in the midst of opposite ones Buoyancy tank (Fig. 5).
In Fig. 4 ist vorteilhafterweise dargestellt, daß die Bodenpartie 1a des Faulraumes 1 konzentrisch zur Bewegungsbahn (B) der kastenartigen Behälter 3 verläuft, wobei die Leisten bzw. Abstreifer 7 (Fig. 5) an den kastenartigen Behältern 3 den gleichen Abstand zu den Faulraumwandungen 1b und zum Bodenla überbrücken und ebenfalls für eine gute Durchmischung des Faulgutes F sorgen.In Fig. 4 it is advantageously shown that the bottom part 1a of the digestion chamber 1 concentric to the movement path (B) of the box-like container 3 runs, the strips or scrapers 7 (Fig. 5) to the box-like containers 3 the same distance from the digestion chamber walls 1b and to Bridge Bodenla and also ensure that the digested material F is well mixed.
Der die Drehbewegung der gesamten Umwälzvorrichtung auslösende Auftrieb der Kästen 3 wird schließlich durch Einleiten von Biogas G unterhalb der Kästen 3 erzeugt, wobei dieses Gas G dem Faulraum oder einem Gassammelbehälter entnommen werden kann.The buoyancy that triggers the rotary movement of the entire circulating device the boxes 3 are finally made by introducing biogas G below the boxes 3 generated, this gas G taken from the digester or a gas collection container can be.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |