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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Gewinnung von Methangas aus organischen Abfällen mit einem in einem Baukörper angeordneten Gärraum, einem Gassammelraum und einem Faulschlammraum sowie mit mindestens einer Zu- und einer Ableitung für die organischen Abfälle, wobei der Baukörper im Erdreich eingelassen ist.
Einrichtungen dieser Art gehören zum Stand der Technik. Beim Bau von Faulräumen zur Gewinnung von Methangas muss den mikrobiologischen Gegebenheiten Rechnung getragen werden, um eine möglichst hohe Gasausbeute zu erzielen ; dabei ist es wichtig, einmal dafür zu sorgen, dass nur so viel Frischschlamm dem Faulraum zugeleitet wird, dass der Gehalt des Faulschlammes an flüchtigen Säuren unter einer bestimmten Rate bleibt, dass das Milieu alkalisch reagiert, dass für eine gleichmässige Temperatur unter Vermeidung von plötzlichen Temperaturstössen gesorgt wird und dass schliesslich das Entweichen des Gases nicht durch Schwimmdeckenbildung verhindert wird, mit andern Worten, eine günstige Methanproduktion ist vor allem ein technisches Problem der Beschickung und Gestaltung der Faulräume sowie der Beseitigung der Schwimmdecke.
Es ist eine Anlage bekanntgeworden, bei der durch zeitweilige Drosselung der Gasabfuhr und der stetigen Gasentwicklung ein Überdruck erzeugt worden ist, der dazu benutzt wurde, die Schwimmdecke aufzulockern. Diese Einrichtung dürfte sich jedoch nicht bewährt haben, da ausschliesslich ein einziges Exemplar dieser Bauart erstellt worden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der vielfältigen Parameter, die bei einer solchen Methangewinnungsanlage wichtig sind, die Einrichtung zu optimieren, d. h. sowohl vom bautechnischen wie auch vom mikrobiologischen Standpunkt aus bestmögliche Voraussetzungen zu schaffen, so dass bei einem minimalen Betriebsaufwand eine maximale Ausbeute hochwertigen Biogases erzielbar ist.
Erfindungsgemäss gelingt dies dadurch, dass der Gärraum eine gegenüber der Decke des Baukörpers zur Bildung eines Gassammelraumes tieferliegende, schräg verlaufende und in einen Dom übergehende zweite, den Gärraum überspannende Decke aufweist und der seitlich des Gärraumes liegende Faulschlammraum sowohl mit diesem durch eine bodennahe Öffnung wie auch mit dem Gassammelraum verbunden ist, der über eine einen hydraulischen, siphonartigen Verschluss aufweisende Ableitung für den Faulschlamm verfügt und dass der Gärraum mit einer hydraulischen und durch den Druck des gebildeten Gases betätigbaren, das Gasvolumen taktweise vom Gärraum in den Gassammelraum überführenden und gleichzeitig ein portionsweises Abführen des Faulschlammes über einen Heber auslösenden Ventileinrichtung verbunden ist.
Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l einen mittleren Längsschnitt durch die Einrichtung nach der Schnittlinie I-I in Fig. 6 ; Fig. 2 einen zweiten Längsschnitt nach der Schnittlinie 11-11 in Fig. 6 ; Fig. 3 einen Horizontalschnitt nach der Linie 111-111 in Fig. l ; Fig. 4 einen zweiten Horizontalschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. l ; Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V in Fig. 6 und Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einrichtung ; Fig. 7 ein Detail aus Fig. l in vergrössertem Massstab (Ventilautomatik).
Die Einrichtung besteht aus einem Baukörper--l-von im wesentlichen quaderförmiger äusserer Gestalt mit einem Gärraum --2--, einem Gassammelraum --3-- und einem Faulschlammraum --4--. Benachbart der einen Stirnwand liegt die Querwand --23--, die in ihrem Mittelbereich bis zur oberen ebenen Decke --7-- des Baukörpers --l-- hochgezogen ist, im unteren Mittelbereich jedoch eine Einlassöffnung --22-- ausspart ; zu beiden Seiten dieses Mittelbereiches jedoch gegenüber der Decke --7-abgesetzt ist und sich hier bis zum Boden --30-- des Baukörpers --1-- hinunter erstreckt.
In zirka zwei Drittel der Höhe dieser Querwand ist über die gesamte innere Breite des Baukörpers eine schräg ansteigende zweite Decke --9-- vorgesehen, welche im Mittelbereich des Baukörpers-l-in einen satteldachartig abfallenden Abschnitt --9'-- übergeht, der mit seinem Rand auf einer Wand --17-aufliegt, deren unterer Rand --13-- zur Bildung einer über die Breite des Baukörpers-l-reichenden schlitzförmigen Öffnung --10-- vom Boden --30-- des Baukörpers distanziert ist.
Die Querwände-23 und 17-- sowie die satteldachartige Decke --9, 9'-- begrenzen den Gärraum --2--. An der unteren Kante --13-- der Wand --17-- ist eine vom Gärraum --2-- weg gerichtete, im wesentlichen waagrechte Schürze - vorgesehen, an deren äusseren Rand eine vertikale Trennwand --16-- anschliesst, welche gegenüber der zweiten Stirnwand --45-- des Baukörpers --1-- distanziert ist.
Die Oberkante --20-- der Trennwand - liegt unterhalb der waagrechten Baukörperdecke --7--, jedoch etwas höher als die Firstkante der Gärraumdecke --9, 9'--. Der Deckenabschnitt trägt einen Dom --8--, in welchen eine Heberleitung - mündet und in welchem eine selbsttätig arbeitende Ventileinrichtung --12-- eingebaut ist, die im
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nachstehenden noch im Detail erläutert werden wird. Die Heberleitung --19-- liegt mit dem überwiegenden Teil ihrer Länge in der Kammer --18-- und ist mit ihrer unteren Mündungsöffnung bis nahe zur waagrechten Schürze --14-- geführt. Die Kammer --18-- wird begrenzt durch die Querwand --14-- und die Trennwand --16--.
Die erste Stirnwand --24-- des Baukörpers --1-- begrenzt mit der bereits erwähnten Querwand --23-- eine Kammer --25--, die durch innere Schottwände --26 und 27-- und äussere Schottwände --28 und 29-- wieder unterteilt ist. Die inneren Schottwände --26 und 27--, die vorzugsweise aus wärmeleitendem, chemisch beständigem Material, beispielsweise nicht rostendem Stahl gefertigt und profiliert sind, sind bis zum Boden --30-- des Baukörpers --1-- geführt und bilden den Zuführschacht --31--, in welchen die Zuleitung --5-- für den Frischschlamm mündet. Die äusseren Schottwände --28 und 29-- sind von der Decke --7-- aus nach unten geführt und begrenzen mit ihren unteren, vom Boden --30--
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--32--,- bilden. Die Überlaufkanten --35-- sind zweckmässigerweise höhenverstellbar gelagert.
Als Teil der Ventileinrichtung --12-- ist im Dom --8-- ein --8-- ein Topf --46-- vorgesehen, der gegenüber dem Dom --8-- und dem Gärraum --2-- abgedichtet ist und dessen Innenraum über die hier U-förmig geführte Leitung --38-- mit dem Gassammelraum --3-- verbunden ist. Der Topf --46-- ist zum Teil mit einer Fklüssigkeit --36--, beispielsweise Regenwasser, gefüllt. Ein U-förmiges Rohr liegt mit seinem einen Vertikalschenkel --40-- und mit seinem waagrechten Abschnitt --44-- im Dom --8--, das obere Ende des andern vertikalen Schenkels --41-- hingegen ragt durch den Boden des Topfes --46-- hindurch in diesen hinein, wobei die beiden Mündungen des Rohres --39-- oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Topf - liegen.
In dem von der Flüssigkeit --36-- umspülten Abschnitt dieses Rohrstückes --41-- sind Bohrungen --43-- vorgesehen. Der Baukörper --1-- ist im Erdreich eingebettet, seine Wandungen sind isoliert, eventuell sogar beheizbar.
Die Einrichtung arbeitet nun wie folgt, wobei davon ausgegangen wird, dass ein Füllstand vom Niveau - vorgegeben ist (Fig. 1) und im Gärraum --2--- nuumehr die Gärung einsetzt. Das über die Zuleitung - und den Zuführschacht --31-- und die bodennahe Einlassöffnung --22-- eingebrachte Frischgut scheidet im Gärraum --2-- Gas aus, das sich im Dom --8-- sammelt, wobei der sich hier entwickelnde Gasdruck so lange das Flüssigkeitsniveau im Gärraum --2-- nach unten drückt, wobei gleichzeitig das ausserhalb des Gärraumes --2-- liegende Niveau ansteigt (angedeutet durch die strichlierten Niveaulinien - 48 und 49--), bis die selbsttätig arbeitende Ventilmechanik --12-- anspricht.
Im Ausgangsstadium der Betrachtung der Wirkungsweise (Niveau --47--) ist das U-förmige Rohr --39-- mit Flüssigkeit --36-- aus dem Topf --46-- gefüllt, da durch die Bohrungen --43-- diese Flüssigkeit in dieses Rohr --39-- rinnen kann, bis in den beiden kommunizierenden Schenkeln --40 und 41-- Niveaugleichheit herrscht.
Der im Gasraum --2-- ansteigende Gasdruck senkt nicht nur, wie schon erwähnt, das Niveau im Gasraum --2-ab, er drückt gleichzeitig die im U-förmigen Rohr --39-- befindliche Flüssigkeit in den Topf --46-zurück, bis das im Gasraum --2-- sich ansammelnde Gas über dieses U-förmige Rohr --39-- in die vom Topf --46-- begrenzte Kammer --37-- strömt und von hier in den Gasraum --3-- über die Leitung --38-gelangt, wodurch zwischen den Räumen --2 und 3-- der Druck ausgeglichen wird, so dass in der Folge im Gärraum --2-- das Niveau wieder ansteigt, im Gassammelraum --3-- hingegen wieder abfällt, bis in allen Räumen Niveaugleichheit herrscht (Fig. l).
Durch das ansteigende Flüssigkeitsniveau im Gassammelraum wurde die Krümmung der Heberleitung --19-- überfahren, so dass beim Niveauabfall infolge des geschilderten Druckausgleiches aus der Kammer --18-- Faulschlamm durch die Heberleitung --19-gerissen wird und wieder zurück in den Gärraum --2-- geführt wird. Durch den aus der Heberleitung - herabfallenden Faulschlamm und das Bestreichen der schrägen Decke --9-- durch das sich wechselweise hebende und senkende Niveau wird das Entstehen einer Schwimmdecke erfolgreich verhindert. Das im Gärraum --2-- befindliche Gut wird aber auch beim Niveau- und Druckausgleich durch die durch die Bodenöffnung --10-- aus dem Faulraum --4-- rückfliessende Gutmenge in Turbulenz versetzt, was ebenfalls zur Vermeidung der Schwimmdeckenbildung beiträgt.
Die überschüssige Flüssigkeit, die auf der Decke --9, 9'-- im Gassammelraum --3-- sich ansammelt, strömt über die Firstkante der Decke --9, 9'-- in die vertikalen Schächte --50-- und wird über die bodennahen Öffnungen --32-- in die anschliessenden aufsteigenden Vertikalschächte --33 und 34-gedrückt, die einen siphonartigen, hydraulischen Verschluss bilden, von wo sie über die hohenverstell-
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gelangt und so die Wärme des abzuführenden ausgefaulten Schlammes sinnvoll rückgeführt wird.
Das geschilderte Ansteigen und Sinken des Schlammniveaus spielt sich in steter Folge ab, ohne äussere Eingriffe, und die Frequenz dieses Wechsels hängt ab von der Art des Frischschlammes, der Grösse der Anlage und der herrschenden Temperaturen. Das im Gassammelraum --3-- sich sammelnde Biogas (Methangas) wird über eine Leitung --51-- in den Gasvorratsbehälter, insbesondere zu einem Gasometer geleitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Gewinnung von Methangas aus organischen Abfällen mit einem in einem Baukörper angeordneten Gärraum, einem Gassammelraum und einem Faulschlammraum sowie mit mindestens einer Zu- und einer Ableitung für die organischen Abfälle, wobei der Baukörper im Erdreich eingelassen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gärraum (2) eine gegenüber der Decke (7) des Baukörpers (1) zur Bildung eines Gassammelraumes (3) tieferliegende, schräg verlaufende und in einen Dom (8) übergehende zweite, den Gärraum überspannende Decke (9) aufweist und der seitlich des Gärraumes (2) liegende Faulschlammraum (4) sowohl mit diesem durch eine bodennahe Öffnung (10) wie auch mit dem Gassammelraum (3) verbunden ist, der über eine einen hydraulischen, siphonartigen Verschluss (11)
aufweisende Ableitung (6) für den Faulschlamm verfügt und dass der Gärraum (2) mit einer hydraulischen und durch den Druck des gebildeten Gases betätigbaren, das Gasvolumen taktweise vom Gärraum (2) in den Gassammelraum (3) überführenden und gleichzeitig ein portionsweises Abführen des Faulschlammes über einen Heber (19) auslösenden Ventileinrichtung (12) verbunden ist.
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