DE102015206921A1

DE102015206921A1 - Bioreaktor mit Drainagerinne

Info

Publication number: DE102015206921A1
Application number: DE102015206921.4A
Authority: DE
Inventors: Rolf Liebeneiner
Original assignee: Bekon Holding AG
Current assignee: Bekon GmbH
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2035-04-17
Also published as: WO2016166083A1; DE102015206921B4

Abstract

Bioreaktoren in Form von Fahrsilos (2) weisen unmittelbar hinter der Be- und Entladeöffnung (14) eine Drainagerinne (20) auf. Die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung (26) der Drainagerinne (20) muss sehr stabil ausgeführt sein, da sie beim Beladen und Entladen von Biomasse mit dem mehrspurigen Be- und Entladegerät überfahren wird. Es wird ein Bioreaktor mit Drainagerinne (20) angegeben, bei dem die Drainagerinne (20) besser gegen Beschädigung der flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung (26) geschützt ist. Weiter wird ein Verfahren zum Beladen des Bioreaktors mit Biomasse und zum Entladen der Biomasse aus dem Bioreaktor angegeben, bei der die Drainagerinne (20) besser gegen Beschädigung geschützt ist. Dadurch, dass zumindest der Bereich der Drainagerinne (20), der von den Rädern des mehrspurigen Be- und Entladegeräts überfahren wird, mit einer stabilen flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung (24) versehen ist, verringert sich die Gefahr der Beschädigung der Abdeckung und der Drainagerinne (20). Der übrige Bereich der Drainagerinne links und rechts neben den beiden Fahrspuren bleibt mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung (26) versehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Gewinnung von Biogas aus Biomasse nach dem Prinzip der Trockenfermentation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Be- Und Entladen eins solchen Bioreaktors nach Anspruch 10.
Sowohl aus der der EP1301583B1 als auch der EP1926810B1 ist ein Bioreaktor zur Erzeugung von Biogas bekannt, der nach Art eines Fahrsilos ausgestaltet ist. Bei diesen bekannten Bioreaktoren ist die Be- und Entladeöffnung großgenug ausgestaltet, so dass sie mit einem mehrspurigen Belade- und Entnahmegerät beladen und entladen werden können. Unmittelbar hinter der Be- und Entladeöffnung ist eine quer zwischen den beiden Seitenwänden verlaufende Drainagerinne im Boden des Bioreaktors angeordnet. Wie aus den 5a und 5b zu ersehen ist, ist die Drainagerinne 20 über ihre gesamte Länge mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 26 versehen. Die Drainagerinne 20 nimmt durch den Gärprozess aus der Biomasse austretende Flüssigkeit (Perkolat) auf. Aus der EP1926810B1 ist zusätzlich bekannt, unmittelbar hinter der Drainagerinne 20 eine flüssigkeitsdurchlässige Rückhaltevorrichtung vorzusehen, an der sich die Biomasse bei voll beladenem Faulbehälter abstützen kann und die verhindert, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 von der gärenden Biomasse abgedeckt wird. Die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 der Drainagerinne muss sehr stabil ausgeführt sein, da sie beim Beladen und Entladen von Biomasse mit dem mehrspurigen Be- und Entladegerät überfahren wird. Die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 der Drainagerinne 20 ist zwar fluchtend mit der Oberfläche des Bodens des Bioreaktors ausgebildet, jedoch besteht aufgrund der Größe und des Gewichts des mehrspurigen Be- und Entladegeräts – üblicherweise ein selbstfahrender Lader – die Gefahr, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 durch Fahrmanöver oder durch die Ladeschaufel beschädigt und/oder verschmutzt wird.
Ausgehend von der EP1301583B1 oder der EP1926810B1 ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Bioreaktor mit Drainagerinne anzugeben, die besser gegen Beschädigung und/oder Verschmutzung der flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung der Drainagerinne geschützt ist. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Beladen des Bioreaktors mit Biomasse und zum Entladen der Biomasse aus dem Bioreaktor anzugeben, bei der die Drainagerinne besser gegen Beschädigung und/oder Verschmutzung geschützt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 10.
Dadurch, dass zumindest der Bereich der Drainagerinne, der von den Rädern des mehrspurigen Be- und Entladegeräts überfahren wird, mit einer stabilen flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung versehen ist, verringert sich die Gefahr der Beschädigung der Abdeckung und der Drainagerinne. Der übrige Bereich der Drainagerinne links und rechts neben den beiden Fahrspuren bleibt mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen.
Wenn die Breite des Be- und Entladegeräts wesentlich kleiner als die Breite des Bioreaktors (Abstand zwischen den beiden Seitenwänden) ist, können die beiden Fahrspuren des Be- und Entladegeräts, genauer die Gesamtheit der möglichen Fahrspuren überlappen. Folglich ist es sinnvoll den Bereich zwischen den Fahrspuren vollständig mit einer stabilen flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung zu versehen. Damit wird auch bei Fahrmanövern mit im Vergleich zur Breite des befahrbaren Bioreaktors wesentlich schmäleren Be- und Entladegeräten verhindert, dass die Räder der Be- und Entladegeräte eine flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung der Drainagerinne überfahren. Es ist ausreichend, wenn lediglich der Bereich zwischen Seitenwand und linker bzw. rechter Fahrspur mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen ist. – Anspruch 2.
Werden dagegen Lader bzw. Be- und Entladegeräte verwendet, die nur unwesentlich schmäler als die Breite des Bioreaktors sind, ist es ausreichend, wenn nur der Bereich der beiden Fahrspuren mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen ist, während alle übrigen Bereiche – die Bereiche zwischen den Fahrspuren und links und rechts neben der Fahrspur mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen sind – Anspruch 3.
Gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung nach Anspruch 4 und 5 fluchtet sowohl die Oberfläche der flüssigkeitsdurchlässigen als auch der flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung der Drainagerinne mit der Oberfläche des Bodens des Bioreaktors. Auf diese Weise wird beim Überfahren der Drainagerinne die Belastung minimiert und zugleich wird auch der Ladeschaufel des Be- und Entladegeräts keine Angriffsfläche geboten.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 wird die Reinigung der flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung und auch die Reinigung der Drainagerinne erleichtert und zudem ist auch der Austausch einer beschädigten Abdeckung leichter durchzuführen.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 und 8 wird ein Herauslösen der flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung durch Fahrmanöver des Be- und Entladegeräts sicher verhindert.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 9 wird bei starker Beladung des Bioreaktors verhindert, dass Biomasse gegen die Be- und Entladeöffnung verschließende Tor drückt und es wird auch verhindert, dass die Biomasse die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung der Drainagerinne abdeckt und somit die Funktion der Drainagerinne beeinträchtigt.
Für den Fall dass die flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung der Drainagerinne lösbar ausgestaltet ist, kann durch das Verfahren nach Anspruch 10 zwar mit gewissem Aufwand jedoch sicher verhindert werden, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung beim Be- und Entladen des Bioreaktors beschädigt wird.
Die Erfindung kann sowohl für Bioreaktoren eingesetzt werden, die eine gemeinsame Belade- und Entnahmeöffnung aufweisen als auch für Bioreaktoren, die jeweils eine Beladeöffnung und eine davon getrennte Entnahmeöffnung aufweisen, wie dies aus der WO2013/131879 bekannt ist. Hierbei kann hinter jedem der beiden Tore eine Drainagerinne gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugt der Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Bioreaktors mit einer Drainagerinne gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2a einen Längsschnitt durch die Drainagerinne gemäß der ersten Ausführungsform;
2b eine Aufsicht auf die Drainagerinne gemäß der ersten Ausführungsform;
3a einen Längsschnitt durch die Drainagerinne gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3b eine Aufsicht auf die Drainagerinne gemäß der zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
5a einen Längsschnitt durch eine Drainagerinne nach dem Stand der Technik; und
5b eine Aufsicht auf die Drainagerinne aus 5a nach dem Stand der Technik;
Der Bioreaktor bzw. Biogasreaktor gemäß einer ersten Ausführungsform nach 1 umfasst einen quaderförmigen Faulbehälter 2, der nach Art einer Fertiggarage oder eines Fahrsilos aus Stahlbeton besteht und sechs plane Wandelelemente umfasst, nämlich eine Bodenplatte 4, zwei Seitenwände 6 und 8, eine Deckplatte 10, eine Rückwand 12 und eine offene Vorderseite bzw. Be- und Entladeöffnung 12, die durch eine gasdichte Klappe 16 verschließbar ist. Die Klappe 16 ist mit einer nicht näher dargestellten Hydraulik betätigbar. Bei offener Klappe 16 lässt sich der Faulbehälter 2 auf einfache Weise mittels eines mehrspurigen, selbstfahrenden Be- und Entladegeräts befüllen bzw. die Restbiomasse daraus entfernen. Über einen Biogasentnahmeanschluss 18 wird das in dem Faulbehälter 2 erzeugte Biogas abgeführt. In der Bodenplatte 4 des Faulbehälters 2 kann eine nicht näher dargestellte Heizeinrichtung nach Art einer Fußbodenheizung vorgesehen sein, mittels der die im Faulbehälter befindliche Biomasse entsprechend temperiert werden kann. Ebenfalls in der Bodenplatte 4 integriert ist eine Drainagerinne 20, die in die Bodenplatte 4 eingelassen ist. Die Drainagerinne 20 ist in 2a im Längsschnitt und in 2b in Aufsicht dargestellt. Im Bereich von Fahrspuren 22 des Be- und Entladegeräts, d. h. des Bereichs, der von den Rädern des Be- und Entladegeräts überrollt wird, ist die Drainagerinne 20 mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung 24 abgedeckt und im übrigen Bereich ist die Drainagerinne 20 von einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 26 in Form eines Loch- oder Schlitzbleches oder in Form einer Gitterstruktur abgedeckt. Der während des Gärprozess aus der Biomasse austretenden Sickersaft bzw. das Perkolat dringt über die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 in die Drainagerinne 20 ein und wird von dort über eine Sickersaftableitung 28 aus dem Faulbehälter 2 abgeleitet.
Die erste Ausführungsform nach 1, 2a und 2b eignet sich für Faulbehälter 2, die mit einem Be- und Entladegerät be- und entladen werden, das nur unwesentlich schmäler ist als die Breite des Faulbehälters 2, d. h. das Be- und Entladegerät kann im Faulbehälter 2 nur sehr eingeschränkt manövrieren. Daher ist es ausreichend wenn lediglich der Bereich der Fahrspuren 22 mit der flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung 24 versehen ist.
Die 3a und 3b zeigen eine zweite Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere dann bevorzugt und geeignet ist, wenn das Be- und Entladegerät kleiner ist bzw. wesentlich schmäler ausgebildet ist als die Breite des Faulbehälters 2. D. h. in diesem Fall kann das Be- und Entladegerät mehr im Inneren des Faulbehälters 2 manövrieren und in diesem Fall ist der mittlere Bereich der Drainagerinne 20 vollständig mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung 24 versehen und lediglich im Randbereich, der von den Rädern des Be- und Entladegeräts nicht überfahren werden kann ist die Drainagerinne 20 mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 26 versehen.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist unmittelbar hinter der Drainagerinne 20 eine Rückhaltevorrichtung 30 in Form einer flüssigkeitsdurchlässigen Wand vorgesehen sein, wie dies aus der EP1926810B1 bekannt ist. Diesbezüglich wird voll inhaltlich auf die Offenbarung der EP1926810B1 Bezug genommen. Die Drainagerinne 20 in 4 ist gemäß der Ausführungsform nach 2a und 2b ausgebildet. Natürlich kann hier auch eine Drainagerinne 20 nach 3a und 3b vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

2: Faulbehälter
4: Bodenplatte
6: Seitenwand
8: Seitenwand
10: Deckplatte
12: Rückwand
14: Be- und Entladeöffnung
16: Klappe
18: Biogasentnahmeanschluss
20: Drainagerinne
22: Fahrspuren
24: flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung
26: flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung
28: Sickersaftableitung
30: Rückhaltevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1301583 B1 [0002, 0003]
EP 1926810 B1 [0002, 0003, 0027]
WO 2013/131879 [0013]

Claims

Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse nach dem Prinzip der Trockenfermentation, mit einem gasdichten Faulbehälter (2) mit einer Bodenplatte (4), Seitenwänden (6, 8) und einer Decke (10), einer Biogasableitung (18), einer Belade- und Entnahmeöffnung (14) zum Befüllen und Entleeren des Faulbehälters (2), wobei die Belade- und Entnahmeöffnung (14) mittels einem mehrspurigen Belade- und Entnahmegerät befahrbar ist, einem Tor (16) zum gasdichten Verschließen der Belade- und Entnahmeöffnung (14), und einer Sickersaft- bzw. Perkolat-Drainagerinne (20) zum Aufnehmen und Abführen von Sickersäften und Perkolat aus der Biomasse, die in der Bodenplatte (4) des Faulbehälters (2) hinter dem Tor (16) eingelassen ist und die mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung (26) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drainagerinne (20) wenigstens im Bereich von Fahrspuren (22) des Belade- und Entladegeräts mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung (24) versehen ist und dass die Drainagerinne (20) im übrigen Bereich mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung (26) versehen ist.
Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drainagerinne (20) im Bereich zwischen den Fahrspuren (22) mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung (24) versehen ist.
Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Bereich der beiden Fahrspuren (22) mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung (24) versehen ist und dass alle anderen Bereiche der Drainagerinne (20) mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung (26) versehen sind.
Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung (26) der Drainagerinne (20) mit der Oberfläche der Bodenplatte (4) fluchtet.
Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung (24) der Drainagerinne (20) mit der Oberfläche Bodenplatte (4) fluchtet.
Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung (26) der Drainagerinne (20) lösbar auf die Drainagerinne (20) aufgesetzt ist.
Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung (24) der Drainagerinne (20) unlösbar auf die Drainagerinne (20) aufgesetzt ist.
Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung (24) der Drainagerinne (20) Teil der Bodenplatte (4) des Faulbehälters (2) ist.
Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Drainagerinne (20) eine flüssigkeitsdurchlässige Rückhaltevorrichtung (30) zwischen den beiden Seitenwänden (6, 8) angeordnet ist.
Verfahren zum Beladen des Bioreaktors mit Biomasse und zum Entladen der Biomasse aus dem Bioreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Be- und Entladens die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung (26) der Drainagerinne (20) durch eine flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung (24) ersetzt wird, die mit der Oberfläche der Bodenplatte (4) fluchtet.