CN101258234A - 包括保持系统的生物反应器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种生物反应器，其中，在用于填充和排空生物反应器的翼片(14)的后方设置用于为所应用的气密性翼片减缓压力的支撑壁(100)或保持机构(100)，其能防止在气密性翼片和保持机构之间积聚渗出液。可关闭的气密性翼片具有足够大的尺寸，从而可以容易地将生物质填充到容器内并在甲烷化过程之后移除残留的生物质。当容器封闭时，生物质向保持系统施加大的或至少某一数值的压力，由此减轻了翼片的负荷，并能够以轻便和精确密封的方式配备翼片。在生物反应器的、处于翼片和保持系统之间的底板和/或壁上设置用于排出渗出液体或渗出液的设备(22)，由此防止渗出液体积聚在翼片和保持系统之间的区域内，或使积聚在该区域内的渗出液能够在翼片打开之前被排出。

Description

包括保持系统的生物反应器
技术领域
本发明涉及一种用于生物质(biomass)的甲烷化的生物反应器。
背景技术
这里提出的生物反应器类型在欧洲专利局第1 301 583 B1号专利中是公知的，并且为了避免不必要的重复，参考这一现有技术文献的全部公开内容，并特别将其公开内容结合在本申请中。
欧洲专利局第0023176 A2号专利公开了一种通常所指的、用于生物质甲烷化的生物反应器。这种生物反应器包括立方体的或管状的消化器(digester)，该消化器能够通过应用弹性密封的遮挡板(shutter)以气密的方式封闭。在遮挡板后方设置支撑壁或保持系统(retaining system)，该支撑壁或保持系统为气密性遮挡板减缓压力，并至少在消化器的截面高度的一半上延伸，在这种情况下，引入的生物质至少部分地被支撑在该保持系统或卸压壁上。
其缺点是，在气密性遮挡板和保持系统之间可能会积聚渗出液。在遮挡板打开时，该渗出液会从生物反应器中漏出。
发明内容
因此，本发明的目的是在一定程度上改进公知的生物反应器，并能够避免在遮挡板和保持系统之间积聚渗出液。
这一目的通过如权利要求1中所请求保护的生物反应器来实现。
应用能够以气密方式被封闭并具有足够大尺寸的遮挡板，可以容易地将生物质引入消化器，并且还能够在甲烷化之后容易地将残留的生物质移除。当消化器封闭时，生物质大体上或至少在一定程度上按压在保持系统上。由此，减轻了遮挡板的压力，并且遮挡板可配置为重量轻、且具有精确的密封效果。在生物反应器的、处于遮挡板和保持系统之间的底板和/或壁中设置渗出液排出系统。由此，能够避免渗出液积聚在遮挡板和保持系统之间，以及/或能够在打开遮挡板之前将处于遮挡板和保持系统之间的任何渗出液抽离。
有利地，该保持系统是可渗透液体的，生物质在其自重(dead weight)的作用下从内部压向该保持系统，在此情况下，渗透液被挤出到保持系统外，之后，渗出液被收集在设置于保持系统和遮挡板之间的排出系统内，并被引导出。
在优选实施例中，保持系统从消化器的底板延伸到消化器的整个竖直高度或某一高度。该保持系统可包括一个或多个大致为板状的部件，所述部件插入相应的导轨中。保持系统可选择通过铰链、致动器等而人工地或机械地(气动，液压等)打开及关闭。
如上所述，保持系统大致可包括一个或多个竖直的板状部件。在第一实施例中，这些板状部件可在消化器的整个水平宽度上延伸。在可选的实施例中，在消化器的、能够被遮挡板封闭的端侧还可具有开口，该开口能够被保持系统封闭而且并非在消化器的整个宽度上延伸。
根据本发明的有利的配置，以气密的方式封闭消化器的遮挡板设有可膨胀的密封软管。在封闭状态下，该密封软管膨胀并简单地将该遮挡板相对于消化器壁以气密的方式密封。
根据本发明的又一有利的配置，由于所指定的相应尺寸较大，遮挡板很难手动致动，因此可通过液压致动遮挡板。
根据本发明的有利的配置，消化器为立方体或长方体，遮挡板形成该立方体或长方体的一个壁。这在一方面使得结构简单，且在另一方面使得用以装载和填充消化器的开口足够大。另外，简化了消化器的制造。
根据本发明的有利的配置，利用提升压缸能够提升、并仍以气密的方式关闭消化器的顶板。这确保了消化器的快速通风。
根据本发明的有利的配置，消化器为筒形，且遮挡板形成为盘状盖。如果生物质为圆形的草捆(straw bales)，则这种形状的消化器尤其适合。
根据本发明的有利的配置，将加热系统以地板加热系统的方式整合到消化器的底板中。由于热气上升，因而消化器中的生物质被均匀地加热。另外，或者作为选择，加热系统还可整合到消化器的其它壁中。
根据本发明的又一种有利的配置，消化器以预制库房(prefabricatedgarage)方式由钢筋混凝土构成。利用遮挡板以气密的方式将该“预制库房”的开口侧封闭。这样可得到节省成本的构造。
附图说明
通过从属权利要求、以及通过以下对优选实施例的描述，能够推断出本发明的其它细节、特征和优点。在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的、未插入保持系统的生物反应器的立体图；
图2示出了根据图1的生物反应器的截面图；
图3示出了图1和图2的生物反应器的底板的示意图；
图4a示出了消化器的遮挡板的平面图；
图4b示出了沿图4a的面A-A看过去的遮挡板的截面图；
图4c示出了图4b中的图示的细节；
图4d示出了与图4c对应的、但具有另一种框架配置的细节形式图；
图5示出了生物反应器在能够被遮挡板封闭的端侧区域的局部平面图；
图6示出了根据本发明的、遮挡板打开并且插入了保持系统的生物反应器的立体图；
图7示出了图6的细节。
具体实施方式
根据图1至图3的生物反应器或生物气反应器(biogas reactor)包括长方体消化器2，该长方体消化器2以预制库房的方式由钢筋混凝土构成，并且包括六个平面壁部件，即：底板4、两个侧壁6和8、顶板10、后壁12以及开口的前侧，该前侧能够被气密性遮挡板14封闭。
遮挡板14可借助液压装置16致动，当翼片(flap)14打开时，能够容易地填充消化器2以及从消化器2中移除残留的生物质。消化器2中产生的生物气经由生物气移除接头18引导出。可在消化器2的底板4中以及侧壁6和8的一部分中以地板加热系统的方式设置加热系统20，并且该加热系统20能够相应地控制消化器2内的生物质的温度。另外，将一渗出液排出系统22整合在底板4中，该渗出液排出系统22包括横向流动通道24，该横向流动通道24结合在底板4中，并被穿孔或开槽的金属片26覆盖。一渗出液流出口28将通道24中收集的渗出液引导出。底板4沿着箭头A的方向朝通道24向下倾斜，在此情况下，渗出液可以收集在通道24中。
图3只示出了一个通道24。作为选择，可设置多个这种通道，所述多个通道可同样地沿横向设置，或者沿纵向方向设置。
图4a示出了遮挡板14关闭的情况下消化器2的平面图。图4b示出了沿图4a中的面A-A看过去的消化器的截面图，且打开的遮挡板14由点划线额外地示出。围绕遮挡板14的外围区域全方位固定密封软管130。在关闭状态下，遮挡板14接合在框架132中(见图4c)，通过将密封软管130充气至6bar而将该遮挡板14相对于该框架132密封。
图4d示出了框架132的可选配置，在此框架132具有环绕突起(all-roundprotrusion)134。该环绕突起134使得膨胀的密封软管130接合在框架132的后面，从而进一步提高密封效果。
图5示出了具有两个侧壁6、8、渗出液排出系统22和遮挡板14的生物反应器的前部的平面图，该遮挡板14一方面处于关闭状态(由图5的深色表示)，另一方面处于上摆的打开状态(由图5中的浅色表示)。当从填充方向观察时，保持装置100由于其板状的外形而通过竖直的导轨被固定在遮挡板14和渗出液排出系统22的后方，该保持装置100有利地由木材制成，一旦生物反应器被部分装载，该保持装置100从上方引入导轨中。然后可通过保持装置和消化器的顶部之间余留的空隙将生物反应器完全填满。
在未示出的可选实施例中，还可利用例如液压等机械方式、依靠铰链使保持装置沿水平方向机械枢转，或通过导轨使保持装置沿竖直方向上下移动。
如图5中可见，保持装置100不必在消化器的整个水平宽度上延伸，也就是说，不必从一个侧壁6延伸到相对的侧壁8。另外，能够被遮挡板14封闭的装载开口的尺寸也可以更小，在此情况下，保持装置的宽度也可相应地设计为更窄。
与之相反，在图6和图7所示的另一个实施例中，保持装置100在消化器的整个宽度上延伸。
遮挡板14为了进行装载而上摆，或者依靠液压装置而竖直或水平移动，并且通过将保持装置竖直抬升出导轨而将保持装置卸除，这里所示的实施例中利用人工方法(例如应用轮式装载机)进行抬升。其后，例如应用轮式装载机的消化器被部分填充，随后以相反的顺序再次插入保持装置。然后，可通过在保持装置100和消化器顶部之间的顶部余留的空隙来继续进行消化器的填充。最后，关闭遮挡板14。
生物质的自重导致从生物质中压榨出渗出液，并且该渗出液穿过形成在保持装置100中的空隙。有利地，由于保持装置支撑该自重，因而该生物反应器能够比传统的反应器装载明显更多的生物质。在这种方式下挤出的渗出液收集到排出系统22中，为了这一目的，当从生物质的位置观察时，排出系统设置在保持装置100的后方。

Claims (5)

1.一种用于生物质甲烷化的生物反应器，具有：
-消化器(2)，其能够被遮挡板(14)以气密的方式封闭，并且适于容纳生物质；
-保持装置(100)，其设置在该消化器内，当从填充方向看时，该保持装置位于该遮挡板的后方，以使引入的生物质至少部分地被支撑在该保持装置(100)上；以及
-渗出液排出系统，其设置在该消化器的、处于该遮挡板(14)和该保持装置(100)之间的底板和/或侧壁中。
2.如权利要求1所述的生物反应器，其特征在于，该保持装置(100)通过导轨设置在该消化器中。
3.如上述权利要求中任一项所述的生物反应器，其特征在于，该保持装置能够至少部分地渗透从生物质流出的渗出液。
4.如上述权利要求中任一项所述的生物反应器，其特征在于，该保持装置在该消化器的整个宽度上延伸。
5.如权利要求1-3中任一项所述的生物反应器，其特征在于，该保持装置仅在该消化器的整个宽度的、与能够被该遮挡板(14)封闭的装载开口相对应的一部分上延伸。
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