DE102007033273A1

DE102007033273A1 - System und Verfahren zum Behandeln einer flüssigen Abbaumasse

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Publication number: DE102007033273A1
Application number: DE102007033273A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Ing. Reichel; Günter Dipl.-Ing. Kiebach; Hans-Joachim Dipl.-Ing. Hoff (FH); Christoph Stave
Original assignee: Universitaet Rostock
Current assignee: Universitaet Rostock
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Bei einem System zum Behandeln einer flüssigen Abbaumasse, die durch eine oder mehrere organische Substanzen, wie durch Abfall einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfall, und einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, gebildet ist und zur Gewinnung von Biogas biologisch abbaubar ist, wobei sich im Verlauf des biologischen Abbaus der Abbaumasse an deren Flüssigkeitsspiegel eine Schwimmschicht absetzt, ist vorgesehen ein Schöpfmechanismus zum Trennen zumindest eines Teils der Schwimmschicht an dem Flüssigkeitsspiegel und zum Entfernen des zumindest einen Teils der Schwimmschicht von der flüssigen Abbaumasse.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Behandeln einer flüssigen Abbaumasse, die durch eine oder mehrere organische Substanzen, wie durch Abfall einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfall, und einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, zu bilden ist. Aus der flüssigen Abbaumasse soll Biogas gewonnen werden, das sich beim biologischen Zersetzen der flüssigen Abbaumasse durch Bakterienaktivität ergibt.
Derartige Systeme werden in sogenannten Biogasanlagen eingesetzt, bei denen Abfälle beispielsweise der lebensmittelverarbeitenden Industrie in einem mesophilen Bereich (zwischen etwa 30° bis 40°C) anaerob vergärt werden. Bei anaeroben Vergärungen insbesondere ohne Kofermentation entstehen Schwimmschichten an dem Flüssigkeitsspiegel oder freien Flüssigkeitspegel der Abbaumasse, die sich sowohl aus scheinbar unabbaubaren oder nur schwer abbaubaren Substanzen des Abfalls und als auch aus Festkörper-Abfallprodukten der Bakterien zusammensetzen.
Es ist bekannt, daß die Schwimmschicht das sogenannte Abgasen des durch den biologischen Abbau der Abbaumasse entstandenen Biogases von der Abbaumasse weg erschwert und sorgen bei entsprechend dicker Schwimmschicht verhindert. Um ein freies Abgasen des Biogases von der Abbaumasse weg zu gewährleisten, wird im Bereich des Flüssigkeitspegels der Abbaumasse ein bekanntes System zum Behandeln der flüssigen Abbaumasse eingesetzt. Dieses System besteht aus einem Rührwerk, das die Komponenten der Schwimmschicht in die Abbaumasse untermischt, damit sich an dem Flüssigkeitspegel sammelndes Biogas leicht von der Abbaumasse lösen und abgasen kann. Zum anderen haben sich Rührwerke auch insofern bewährt, als das Rühren eine gute Durchmischung der Abbaumasse sowie des flüssigen Abbauzusatzes gewährleistet.
Nach längeren Betriebszeiten ist allerdings notwendig, die flüssige, mit Schwimmschichtkomponenten durchsetzte Abbaumasse vollständig aus der Biogasanlage abzulassen, weil aufgrund des zu hohen prozentualen Anteils der Komponenten der Schwimmschicht innerhalb der Abbaumasse eine deutliche Biogasgewinnungsreduktion bemerkbar ist. Während der Leerung und Säuberung der Biogasanlage kann eine Biogasversorgung nicht gewährleistet werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere Biogasanlagen dahingehend zu verbessern, daß deren Wartungszeiträume deutlich verkürzt werden können, wobei für das verbesserte System weniger Energieeinsatz sowie eine vergrößerte Biogasausbeute erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach ist für das erfindungsgemäße System zum Behandeln der flüssigen Abbaumasse ein Schöpfmechanismus zum Trennen und Entfernen zumindest eines Teils der Schwimmschicht von der flüssigen Abbaumasse vorgesehen. Untersuchungen der Erfinder zeigten, daß die Schwimmschicht nicht nur einen negativen Einfluß auf die Abgasung des Biogases von dem Flüssigkeitspegel wegen hat, sondern auch die Abbauaktivität der Bakterien stark beeinträchtigt. Durch das bekannte Einrühren der Schwimmschicht stellte sich heraus, daß sich nicht nur durch den prozentualen Anteil der Komponenten der Schwimmschicht in der Abbaumasse eine Verringerung der Biogasgewinnung verzeichnet hat, sondern eine deutliche stärkere Abnahme der Biogasgewinnung. Durch das erfindungsgemäße Entfernen der Schwimmschicht von der abzubauenden Abbaumasse konnte eine deutlichere Erhöhung der Biogasausbeute erzielt werden, ohne Einbußen hinsichtlich der Abgasungseffektivität hinnehmen zu müssen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Schöpfmechanismus eine Anordnung zum zumindest teilweisen Anheben des Flüssigkeitsspiegels der flüssigen Abbaumasse auf, beispielsweise zum Erzeugen einer Überlaufwelle. Die Anhebeanordnung kann mit einem beweglichen oder ortsfesten Abstreifer dahingehend zusammenwirken, daß entweder der bewegliche Abstreifer durch Anheben in die Schwimmschicht eintaucht und damit bei einer parallelen Verlagerung zum Flüssigkeitspegel die Schwimmschicht von der Abbaumasse entfernen kann und/oder vorzugsweise die Schwimmschicht aufgrund der angehobenen flüssigen Abbaumasse an einem ortfesten Abstreifer von der Abbaumasse auf schöpfende Weise abfließt und sich davon entfernt. Durch die Anordnung zum Anheben des Flüssigkeitsspiegels ist gewährleistet, daß sich beim Abschöpfen der Schwimmschicht kaum Komponenten der Schwimmschicht in die Abbaumasse gelangt, wodurch das Entfernen der Schwimmschichtkomponente von der Abbaumasse deutlich erschwert wäre.
Des weiteren kann die Anordnung derart eingestellt sein, daß eine Verwirbelung zumindest eines Teilbereichs der Abbaumasse unterhalb des Flüssigkeitsspiegels bewirkt wird. Auf diese Weise kann die vorteilhafte Wirkung eines Rührwerks betreffend eine gute Durchmischung der die Abbaumasse bildenden Substanzen und des Abbauzusatzes bewirkt werden.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfaßt die Anordnung zum Anheben des Flüssigkeitsspiegels der flüssigen Abbaumasse einen Flüssigkeitsverdrängungskörper, dessen Dichte derart bezüglich der Abbaumasse eingestellt ist, daß ein nicht vernachlässigbares Volumen des Flüssigkeitsverdrängungskörpers über dem Flüssigkeitsspiegel schwimmt. Zusätzlich ist eine Einrichtung zum Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers vorgesehen. Bei Aktivierung der Absenkeinrichtung wird der Flüssigkeitsverdrängungskörper abgesenkt, wodurch die Abbaumasse verdrängt wird und der Flüssigkeitsspiegel abhängig von dem abgesenkten Volumen des Flüssigkeitsverdrängungskörpers angehoben wird.
Um eine Vorhersage der Anhebehöhe des Flüssigkeitsspiegels einfach treffen zu können, kann der Flüssigkeitsverdrängungskörper in dessen Auftriebsrichtung einen gleichmäßigen Querschnitt, insbesondere einen Ringquerschnitt gleichmäßiger Stärke, aufweisen. Insbesondere ist der Ringquerschnitt des Flüssigkeitsverdrängungskörpers konzentrisch zu einem zylindrischen Behälter für die Aufnahme der Abbaumasse angeordnet.
Es stellte sich heraus, daß eine gute Biogasausbeute dann erzielt wird, wenn eine aus der Abbaumasse hervorstehende Oberfläche des Flüssigkeitsverdrängungskörpers wenigstens ein Viertel des freien Flüssigkeitsspiegels der Abbausmasse entspricht.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zum Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers derart einstellbar, daß der Flüssigkeitsverdrängungskörper auch beim Absenken stets teilweise über dem Flüssigkeitsspiegel der Abbaumasse bleibt. Es zeigte sich, daß ein vollständiges Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Abbaumasse eine Verwirbelung an dem Flüssigkeitsspiegel erzeugt, wodurch eine Vermengung der Komponenten der Schwimmschicht mit der Abbaumasse einhergeht, was ein kontrolliertes Abschöpfen der Schwimmschicht erschwert.
Des weiteren kann die Einrichtung zum Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers ein Ventil aufweisen. Das Ventil kann ein in die Aufnahme unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündendes Rohr für die Substanz und/oder für den Abbauzusatz verschließen oder freigeben. Auf diese Weise kann eine annährend vollständige, wartungsarme Biogasanlage geschaffen werden, weil zum einen die die Gasausbeute verschlechternde Schwimmschicht beseitigt und zum anderen durch das abschöpfende Beseitigen eine Zufuhr von neu abzubauenden Substanzen erreicht wird. Eine optimale Abbauumgebung für die Abbaumasse bleibt auf diese Weise stets erhalten.
Das Ventil der Absenkeinrichtung ist derart mit dem Flüssigkeitsverdrängungskörper gekoppelt, daß es das Rohr durch Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers freigeben kann. Auf diese Weise ist eine funktionale Verbindung zwischen einerseits der Zufuhr von abzubauenden Substanzen und andererseits der Beseitigung der den Abbauvorgang beeinträchtigenden Komponenten der Schwimmschicht erreicht.
Vorzugsweise ist das Ventil als Rückschlagventil ausgeführt, dessen Schließkraft durch den Auftrieb des Flüssigkeitsverdrängungskörpers bereitgestellt wird. Mit dieser funktionalen Kopplung des Ventils an den Flüssigkeitsverdrängungskörper und der damit hervorgerufenen Schließkraft kann ein schlagartiges Absenken des Verdrängungskörpers und damit eine Schöpfwelle an dem Flüssigkeitsspiegel der Abbaumasse in derartigen Dimensionen bereitgestellt werden, daß ein ausreichender Teil der Schwimmschicht, vorzugsweise die gesamte Schwimmschicht, an einem freien Ablaufrand abschöpfend über -und ablaufen kann.
Um das schlagartige Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers zu erreichen, ist das Ventil derart eingestellt, daß es nur bei Überschreitung eines vorbestimmten Innendrucks in dem Rohr in eine Freigabeposition gebracht werden kann.
Um den Innendruck in dem Rohr zu erzeugen, kann die Anordnung zum Anheben des Flüssigkeitsspiegels der Abbaumasse eine Pumpe, insbesondere eine Dosierpumpe, zum Zuführen von zusätzlicher Substanz und/oder zusätzlichem Abbauzusatz unterhalb des Flüssigkeitsspiegels aufweisen. Dabei bewirkt die Pumpe insbesondere eine kurzfristige Druckerhöhung in der Leitung zum Freigeben des Ventils und zum damit einhergehenden Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers, was ein Anheben des Flüssigkeitsspiegels zur Folge hat.
Um das Abschöpfen und damit das Trennen und Entfernen zumindest eines Schwimmschichtteils von der flüssigen Abbaumasse zu erreichen, hat der Schöpfmechanismus einen Abstreifer. Der Abstreifer ist derart bezüglich der Höhe des Flüssigkeitsspiegels angeordnet, daß bei Anhebung des Flüssigkeitsspiegels zumindest ein Teil der Schwimmschicht von der Abbaumasse an dem Abstreifer abfließen kann und somit von der Abbaumasse getrennt wird. Insofern ist die Anordnung derart auf den Abstreifer abstimmbar, daß bei Aktivierung der Anordnung zum Anheben des Flüssigkeitsspiegels der Abbaumasse der Flüssigkeitsspiegel zumindest geringfügig über einen Überlaufrand des Abstreifers angehoben wird. Vorzugsweise ist der Abstreifer ortsfest bezüglich der Aufnahme, in der sich die flüssige Abbaumasse befindet.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Abstreifer durch einen freien Oberrand einer umlaufenden Wand eines Behälters gebildet, der insbesondere die Aufnahme bildet.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Behälter von einem Außenbehälter insbesondere konzentrisch umgeben. Der Außenbehälter kann ein Teil eines Gehäuses der Vorrichtung bilden. Vorzugsweise ist der Außenbehälter von einem insbesondere trichterförmigen Dachbereich zum Sammeln von aufsteigendem Biogas abgeschlossen. Dabei kann der Behälter und der Außenbehälter zwischen sich einen Ablaufaufnahmebereich für die von der Abbaumasse getrennte Zwischenschicht begrenzen. Vorzugsweise hat der Ablaufaufnahmebereich einen Ablaß für den abgetrennten Schwimmschichtteil.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schöpfmechanismus eine Absaugeinrichtung umfassen, die die Schwimmschicht hin zu einer Drucksenke abschöpfend absaugen kann.
Weiterhin alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Aspekten kann der Schöpfmechanismus einen beweglichen Abstreifer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels aufweisen, welcher Abstreifer in die Schwimmschicht absenkbar und parallel zum Flüssigkeitsspiegel verlagerbar ist, um auf diese Weise zumindest einen Teil der Schwimmschicht von der Abbaumasse schöpfend zu trennen.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zur Gewinnung von Biogas durch Abbau einer oder mehrerer organischer Substanzen, wie Abfällen einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfälle. Die Anlage kann ein Gehäuse mit einem Zulauf für eine abzubauende Substanz und eine Aufnahme für die flüssige Abbaumasse aufweisen. Die flüssige Abbaumasse ist durch die zugeführte Substanz sowie durch einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, gebildet. An dem Flüssigkeitsspiegel der Abbaumasse bildet sich im Verlauf des biologischen Abbaus eine Schwimmschicht. Außerdem hat die Biogasanlage eine Biogasabführung aus dem Gehäuse und das erfindungsgemäße System.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln einer flüssigen Abbaumasse, die durch eine oder mehrere organische Substanzen, wie durch Abfall einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfall, und einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, gebildet wird und zur Gewinnung von Biogas biologisch abgebaut wird, wobei sich im Verlauf des biologischen Abbaus der Abbaumasse an dem Flüssigkeitsspiegel eine Schwimmschicht absetzt. Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teil der Schwimmschicht von der flüssigen Abbaumasse an dem Flüssigkeitsspiegel abschöpfend getrennt und entfernt.
Durch die räumliche Trennung von Schwimmschichtkomponenten von der noch „frischen" abzubauenden flüssigen Abbaumasse ergaben sich zwei unerwartete Vorteile hinsichtlich der Abbaueffektivität. Zum einen, wie bereits oben ausgeführt ist, wird die abzubauende flüssige Abbaumasse nicht durch die Komponenten der Schwimmschicht kontaminiert, wodurch eine stets hohe Abbaueffektivität erreicht wurde, d. h. die Aktivität der für den Abbau der Abbaumasse verantwortlichen Bakterien wird stark beeinflußt durch die Schwimmschichtkomponenten, wenn diese gemäß dem Stand der Technik eingerührt wurden; dieser negativen Einfluß wird erfindungsgemäß verhindert.
Zum anderen zeigte sich, daß die normalerweise als unabbaubar scheinende Schwimmschicht überraschenderweise nach der räumlichen Trennung von der flüssigen Abbaumasse relativ schnell weiter zersetzt werden kann, bis lediglich anorganische Elemente zurückbleiben. Es zeigte sich, daß auf die Schwimmschichtkomponenten spezialisierte Bakterien wesentlich effektiver arbeiten können, wenn diese nicht oder nur kaum von den auf den Abbau der frischen Abbaumasse spezialisierten, „normalen" Bakterien beeinflußt werden können. Dieser negative gegenseitige Einfluß der normalen Bakterien für die flüssige Abbaumasse und der spezialisierten Bakterien für Schwimmschichtkomponenten kann aufgrund der erfindungsgemäßen räumlichen Trennung verhindert werden. Es zeigte sich schließlich, daß sogar der Abbau von Schwimmschichtkomponenten annähernd genauso rasch vollzogen wird, wie der Abbau der flüssigen Abbaumasse.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Biogasanlage, wobei ein Schöpfmechanismus in einem passiven Betriebszustand gezeigt ist; und
2 die schematische Querschnittsansicht gemäß 1, wobei der erfindungsgemäße Schöpfmechanismus in einem aktiven Betriebszustand dargestellt ist.
In den 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Biogasanlage im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Die Biogasanlage 1 hat ein geschlossenes Gehäuse 3 bestehend aus einem von Füßen 5, 7 getragenen, zylindrischen Außenbehälter 9, der durch einen kegelstumpfförmigen Dachbereich 11 abgeschlossen ist, der als Sammlerraum für erzeugtes Biogas dient. An einer oberen Dachplatte 13 des Dachbereichs 11 ist ein Biogasablaßrohr 15 angeordnet.
Innerhalb des Außenbehälters 9 ist ein zur Rotationsachse R des Außenbehälters 9 konzentrischer Innenbehälter 17 angeordnet, der aus einem Boden 19 und einer damit fest dicht verbundenen, umlaufender Wand 21 besteht.
Um die Vergärung von organischen Abfällen innerhalb des Innenbehälters 17 in den gewünschten mesophilen Bereich zwischen 30° und 40°C zu halten, ist im Bereich des Bodens 19 des Innenbehälters 17 eine Heizung 23 angeordnet, die aus einem Rohrsystem besteht, über das ein Wärmemedium in den Innenbehälter 17 ein- und abgeführt werden kann, ohne in direkten Kontakt mit den abzubauenden Abfällen innerhalb des Innenbehälters 17 zu gelangen.
Die Wand 21 des Innenbehälters 17 ist oben offen und definiert eine zylindrische Öffnung 25, die durch einen freien Oberrand 27 der Wand 21 definiert ist. Die anaerobe Vergärung durch Bakterien findet hauptsächlich innerhalb des Innenbehälters 17 statt, der bis zum freien Oberrand 17 mit einer Abbaumasse gefüllt ist, die sich aus den abzubauenden biologischen Abfällen und Wasser zusammensetzt.
Konzentrisch zur Rotationsachse R ist der erfindungsgemäße Schöpfmechanismus 31 angeordnet, der eine Einrichtung zum Erhöhen des Flüssigkeitsspiegels oder -pegels 33 aufweist, wobei die Erhöhung des Flüssigkeitsspiegels 33 dazu führt, daß sich eine an den Flüssigkeitsspiegel 33 bildende Schwimmschicht 35, die in den 1 und 2 durch Punkte angedeutet ist, den freien Oberrand 27 des Innenbehälters 17 überfließen kann, wodurch ein abschöpfendes Trennen der Schwimmschicht 35 von der restlichen Abbaumasse in dem Innenbehälter 17 einhergeht.
Die Schwimmschicht 35 besteht aus in der Abbaumasse aufschwimmenden Bestandteilen, die eine lange Verweilzeit in der flüssigen Abbaumasse aufweisen. Es zeigte sich, daß eingerührte Komponenten der Schwimmschicht 35 innerhalb der Abbaumasse nur schwer oder gar nicht biologisch abbaubar sind.
Es zeigte sich durch die Erfindung, daß andere spezialisierte Bakterien zum Abbauen der Komponenten der Schwimmschicht geeignet sind. Durch die räumliche Trennung konnte eine gegensätzliche Beeinflussung der Bakterien für die flüssige Abbaumasse und der spezialisierten Bakterien für die Schwimmschichtkomponenten verhindert werden, wodurch die Abbaueffektivität beider Bakterientypen verbessert wurde.
Die Einrichtung zum Anheben der Flüssigkeitsspiegels, welche zur Realisierung der abschöpfenden Funktion mit dem freien Oberarm 27 des Innenbehälters 17 abstreifend zusammenwirkt, umfaßt eine nicht dargestellte Dosierpumpe, welche den abzubauenden Abfall über eine Zuführleitung 39 in das Innere des Innenbehälters 17 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 35 einbringen soll.
An dem in das Innere des Innenbehälters 17 ragenden Ende der Zuführleitung 39 ist ein Rückschlagventil 41 vorgesehen, das als Schließglied eine bewegliche Gummiplatte 43 aufweist, die von einer Metallplatte 45 verstärkt ist. In 1 ist das Rückschlagventil 41 in einer geschlossenen Position dargestellt, in der die Gummiplatte 43 dichtend an dem Ende der Zuführleitung 39 anliegt. Die Schließkraft zur Realisierung der Rückschlagfunktion des Ventils 41 wird mittels eines Schwimmrings 47 erzeugt, der aufgrund seiner Auftriebskraft und einer starren Kopplung mit der Metallplatte 45 die Gummiplatte 43 dichtend vertikal nach oben gegen das Ende der Zuführleitung 39 drückt, was in 1 dargestellt ist.
Die starre Kopplung zwischen dem Schwimmring 47 und der Gummiplatte 43 wird mit einem zur Metallplatte 45 parallelen horizontalen Zwischenteil 49, eine die Metallplatte 45 mit dem Zwischenteil 49 verbindenden Zentralstange 51 und wenigstens zwei vertikalen Kopplungstangen 53 und 55 gebildet, die starr mit dem Schwimmring 47 verbunden sind.
Die Anordnung aus Schwimmring 47 und Rückschlagventil 51 schwimmt also durch den Auftrieb des Schwimmkörpers gegen das Ende der Rückführleitung 39 anschlagend innerhalb der flüssigen Abbaumasse in dem Innenbehälter 17.
Die Zuführleitung 39 wird innerhalb eines dichten Blendrohres 57 in das Innere des Innenbehälters 17 außen abgedichtet geführt, wobei die Zuführleitung 39 ortsfest liegt.
Vor der Aktivierung der Dosierpumpe befindet sich Abfall und/oder Wasser innerhalb des der Zuführleitung 39 in Anlage der Gummiplatte 43, so daß die Auftriebskraft des Schwimmrings 47 entgegen der Gewichtskraft des sich innerhalb der Zuführleitung 39 befindlichen Abfallmasse (Substanz und Wasser) befindet.
Im folgenden wird der Betrieb des Schöpfmechanismus 31 beschrieben. Mit Hilfe der nicht dargestellten Dosierpumpe wird ein Innendruck innerhalb der Zuführleitung 39 derart aufgebaut, daß der Innendruck und die Gewichtskraft in der Zuführleitung 39 kurzzeitig größer als die Auftriebskraft des Schwimmkörpers 47 in der passiven, in 1 gezeigten Position ist, so daß sich die Gummiplatte 43 von dem Ende der Zuführleitung impulsartig entfernt und auf diese Weise Abfall und Wasser in das Innere des Innenbehälters 17 eingespritzt werden.
Die eingespritzte Masse bewirkt eine erste, wenn auch geringe Erhöhung des Flüssigkeitsspiegels 33, allerdings aufgrund der starren Kopplung der Metallplatte 45 mit dem Schwimmring 47 und dessen relativ großen Volumen, wird der Schwimmring 47 deutlich in die flüssige Abfallmasse abgesenkt, wodurch eine starke Verdrängung der flüssigen Abfallmasse einher geht. Dabei wird zum einen der Flüssigkeitsspiegel 33 deutlich erhöht und zum anderen eine radial nach außen laufende Welle erzeugt, welche zu einem Übertreten, insbesondere von Teilen der Schwimmschicht 35, über den Oberrand 27 des Innenbehälters 21 führt. An dem Oberrand 27 streift die Schwimmschicht 35 abfließend ab und gelangt, wie durch die in 2 gezeigten Tropfen 61 angedeutet, in einen ringförmigen Zwischenraum 65, der durch die Außenseite des Innenbehälters 17 und die Innenseite des Außenbehälters 9 begrenzt ist. Nachdem der Innendruck innerhalb der Zuführleitung 39 abgebaut ist, gelangt die Gummiplatte 43 unter dem Einfluß der Auftriebskraft des Schwimmrings 47 in die geschlossene Schöpfposition gemäß 1 zurück.
Durch das Einspritzen von Abfall und Wasser unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 33 wird eine gute Durchmengung von letzteren und dadurch ein effektiver Abbau von dem biologischen Abfall gewährleistet. Zum anderen wird bei Aktivierung des Schöpfmechanismus eine Verwirbelung von Komponenten der Schwimmschicht 35 verhindert, die auf diese Weise konzentriert durch den Oberrand 27 schöpfend von der restlichen Abfallmasse getrennt werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, daß vorteilhafterweise der Schwimmring 27 nicht vollständig abgesenkt werden soll, so daß die Oberfläche 69 des Schwimmrings 27 auch im aktivierten Zustand des Schöpfmechanismus 31 von der flüssigen Abfallmasse unbenetzt bleibt.
Da der Innenbehälter 17 über eine Beinanordnung 71 schwebend auf dem Boden des Außenbehälters 9 gelagert ist, können die nicht weiter durch die spezialisierten Bakterien abbaubaren Schwimmschichtkomponenten, beispielsweise anorganische Elemente, wie Düngemittel, oder Gärreste, zu einer Ablaßleitung 73 gelangen.
Des weiteren ist eine Abführleitung 75 im Bereich des Bodens 19 des Innenbehälters 17 vorgesehen.
Die Innenseite des Schwimmrings 47 ist derart zur Außenseite des Blendenrohres 57 angeordnet, daß flüssige Abfallmasse zwischen den Schwimmring 47 und die Außenseite des Blendenrohres 57 gelangen kann.
Vorteilhafterweise ist die Quantität der zumindest teilweisen Anhebung des Flüssigkeitsspiegels derart eingestellt, daß die gesamte Schwimmschicht mit einem geringen Teil von Abfallmasse an dem Oberrand des Innenbehälters 17 vorbei nach außen fließt.
Das in den Zwischenbereich 65 gelangende Gemisch aus flüssiger Abfallmasse und Schwimmschichtkomponenten wird durch spezialisierte Bakterien abgebaut. Dabei ist es gerade vorteilhaft, daß nicht die Schwimmschichtkomponenten alleine abgeschöpft werden, sondern ein geringfügiger Teil der flüssigen Abfallmasse als eine Art Biokathalysator mit in den Zwischenbereich 65 gelangt.
Die erfindungsgemäße vollautomatisch arbeitende Biogasanlage hat den Vorteil, vollständig geschlossen und eigenständig arbeiten zu können, wodurch ein geruchsarmer Abbau bereitgestellt werden kann, die aufgrund des Fehlens eines mechanischen Rührwerks auch einen reduzierten Geräuschpegel aufweist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

1: Biogasanlage
3: Gehäuse
5, 7: Füße
9: zylindrischer Außenbehälter
11: Dachbereich
13: Dachplatte
15: Basisablaufrohr
17: Innenbehälter
19: Boden
21: Wand
23: Heizung
25: zylindrische Öffnung
27: Oberrand
31: Schöpfmechanismus
33: Flüssigkeitsspiegel
35: Schwimmschicht
39: Zuführleitung
41: Rückschlagventil
43: Gummiplatte
45: Metallplatte
47: Schwimmring
49: horizontales Zwischenteil
51: Zentralstange
57: Blendenrohr
65: Zwischenraum
69: Oberfläche
71: Beinanordnung
73: Ablaßleitung
75: Abführleitung
R: Rotationsachse

Claims

System zum Behandeln einer flüssigen Abbaumasse, die durch eine oder mehrere organische Substanzen, wie durch Abfall einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfall, und einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, gebildet ist und zur Gewinnung von Biogas biologisch abbaubar ist, wobei sich im Verlauf des biologischen Abbaus der Abbaumasse an deren Flüssigkeitsspiegel (33) eine Schwimmschicht absetzt, gekennzeichnet durch einen Schöpfmechanismus (31) zum Trennen zumindest eines Teils der Schwimmschicht (35) an dem Flüssigkeitsspiegel (33) und zum Entfernen des zumindest einen Teils der Schwimmschicht (35) von der flüssigen Abbaumasse.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfmechanismus (31) eine Anordnung zum zumindest teilweisen Anheben des Flüssigkeitsspiegels (33) der flüssigen Abbaumasse aufweist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Verwirbelung zumindest eines Teilbereichs der Abbaumasse unterhalb dessen Flüssigkeitsspiegels (33) bewirkt.
System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen Flüssigkeitsverdrängungskörper, dessen Dichte derart bezüglich der Abbaumasse eingesellt ist, daß ein nicht vernachlässigbares Volumen des Flüssigkeitsverdrängungskörpers über dem Flüssigkeitsspiegel schwimmt, und eine Einrichtung zum Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers aufweist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverdrängungskörpers in dessen Auftriebsrichtung einen gleichmäßigen Querschnitt, insbesondere Ringquerschnitt, aufweist und insbesondere konzentrisch zu einem zylindrischen Behälter (17) zur Aufnahme der Abbaumasse liegt.
System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus der Abbaumasse vorstehende Oberfläche des Flüssigkeitsverdrängungskörpers wenigstens ein Viertel einer freien Flüssigkeitsspiegelfläche der Abbaumasse entspricht.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung derart eingestellt ist, daß der Flüssigkeitsverdrängungskörper auch beim Absenken stets teilweise über dem Flüssigkeitsspiegel (33) der Abbaumasse bleibt.
System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Ventil aufweist, das eine in die Aufnahme unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (33) mündende Leitung (39) für die Substanz und/oder den Abbauzusatz verschließen und freigeben kann und derart mit dem Flüssigkeitsverdrängungskörper starr gekoppelt ist, daß es die Leitung (39) nur durch Absenken des Flüssigkeitsverdrängungskörpers freigeben kann.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Rückschlagventil (41) ausgeführt ist, dessen Schließkraft durch den Auftrieb des Flüssigkeitsverdrängungskörpers bereitgestellt ist.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil nur bei Überschreitung eines vorbestimmten Innendrucks in der Leitung (39) letztere freigibt.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Pumpe, insbesondere eine Dosierpumpe, zum Zuführen von zusätzlicher Substanz und/oder zusätzlichen Abbauzusatz unterhalb des Flüssigkeitsspiegels aufweist, welche Pumpe insbesondere eine kurzfristige Druckerhöhung in der Leitung (39) zum Freigeben des Ventils bewirkt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfmechanismus (31) einen Abstreifer umfaßt, an dem vorbei der zumindest eine Teil der Schwimmschicht beim Trennen von der Abbaumasse fließt.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart auf den Abstreifer abgestimmt ist, daß bei Aktivierung der Anordnung der Flüssigkeitsspiegel zumindest geringfügig über einen Überlaufrand des Abstreifers angehoben wird.
System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer ortsfest bezüglich der Aufnahme ist.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer der freie Oberrand einer umlaufenden Wand eines Behälters (17) ist, der insbesondere die Aufnahme bildet.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (17) von einem Außenbehälter (9) insbesondere konzentrisch umgeben ist, der ein Teil eines Gehäuses des Systems bildet und von einem insbesondere trichterförmigen Dachbereich (11) zum Sammeln von aufsteigenden Biogas abgeschlossen ist, wobei insbesondere der Behälter (17) und der Außenbehälter (9) zwischen sich einen Ablaufaufnahmebereich für den von der Abbaumasse getrennten Schwimmschichtteil begrenzen.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufaufnahmebereich einen Ablaß (73) für die getrennte Zwischenschicht aufweist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfmechanismus eine Absaugeinrichtung umfaßt, die die Schwimmschicht hin zu einer Drucksenke abschöpfen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfmechanismus einen beweglichen Abstreifer oberhalb des Flüssigkeits spiegels aufweist, welcher Abstreifer in die Schwimmschicht absenkbar und parallel zum Flüssigkeitsspiegel verlagerbar ist, um zumindest einen Teil der Schwimmschicht von der Abbaumasse zu trennen.
Anlage zur Gewinnung von Biogas durch Abbau einer oder mehrerer organischer Substanzen, wie von Abfällen einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfällen, umfassend ein Gehäuse mit einem Zulauf für die abzubauende Substanz, eine Aufnahme für eine flüssige Abbaumasse, die durch die zugeführte Substanz und einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, gebildet sind, wobei sich an einem Flüssigkeitsspiegel (33) der Abbaumasse sich im Verlauf des biologischen Abbaus eine Schwimmschicht (35) absetzt, eine Biogasabführung aus dem Gehäuse und ein nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildetes System.
Verfahren zum Behandeln einer flüssigen Abbaumasse, die durch eine oder mehrere organische Substanzen, wie durch Abfall einer lebensmittelverarbeitenden Industrie, beispielsweise Fischabfall, und einen flüssigen Abbauzusatz, wie Wasser, gebildet wird und zur Gewinnung von Biogas biologisch abbaubar ist, wobei sich im Verlauf des biologischen Abbaus der Abbaumasse an deren Flüssigkeitsspiegel (33) eine Schwimmschicht (35) absetzt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Schwimmschicht (35) am Flüssigkeitsspiegel (33) von der flüssigen Abbaumasse abschöpfend getrennt und entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß gemäß dem nach einem der Ansprüche gebildeten System verfahren wird.