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Die Erfindung betrifft einen Gärbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Behälter werden verwendet, um als Gärreaktoren Faulschlämme und
organische Reststoffe zu verarbeiten, um daraus energetisch nutzbare Gase zu
gewinnen und organische Masse auszugären.
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Die Behälter können mit Klärschlämmen, anderen biologisch abbaubaren
Produkten, Kot aus Tierhaltungen o. dgl. befüllt werden. Insbesondere bei der
Geflügelhaltung stellt sich dabei das Problem, daß dem Geflügelfutter häufig Sand
beigemischt ist und daher auch im Geflügelkot ein erheblicher Sandanteil enthalten ist,
der sich in dem Gärbehälter als Sediment absetzt und daher auf Dauer den
nutzbaren Behälterinnenraum erheblich verkleinert. Derartige Sand- oder andere
Sedimentabsetzungen müssen daher aus dem Gärbehälter entfernt werden.
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Eine Vorabentfernung der Sandbestandteile, die sich im gelösten Zustand im
zugeführten Stoffstrom befinden, ist dann sehr schwierig, wenn der Sand an organische
Bestandteile gebunden ist. Insofern ist unvermeidbar, daß bei solchen Stoffen auch
im Behälter ein wesentlicher Sedimentanteil trotz vorgesetzter Siebe o. dgl. verbleibt
und abgeführt werden muß.
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Hierzu ist es bekannt, im Boden des Behälters eine zentrale, nach unten führende
Austragöffnung vorzusehen. Die Einförderung in diese Austragöffnung geschieht
über radial erstreckte, im Behälterboden liegende und von oben zugängliche
Förderschnecken, mit denen das sich absetzende Sediment zu der zentralen Öffnung
bewegbar ist. Des weiteren gibt es Schiebersysteme (sehr aufwendige Mechanik im
Behälter) und Kegelböden mit Absaugrahmen (schlechter Wirkungsgrad).
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Eine Wartung derartiger Förderelemente ist nur nach Abschalten und vollständiger
Entleerung des Behälters möglich. Dieses ist aufwendig und wegen des Stillstands
der Anlage mit erheblichen wirtschaftlichen Einbußen verbunden.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Sedimententfernung aus Behältern
der genannten Art zu verbessern.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch einen Behälter mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie durch einen Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 2, die
einzeln oder in Kombination mit denen des Anspruchs 1 verwirklicht sein können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Gegenstände der Ansprüche 3 bis
7.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung nach Anspruch 1 kann das oder die
Förderelement(e) nach Abteilung vom Innenraum gesondert gewartet oder ausgetauscht
werden, ohne daß hierfür der Innenraum entleert werden müßte.
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Insbesondere ist vorteilhaft, wenn das Förderorgan in einem Horizontalrohr
angeordnet und aus diesem herausziehbar ist, da dann sowohl das Organ selbst als
auch der hierfür vorgesehene Aufnahmeraum leicht reinigbar ist.
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Wenn eine Zuführung für die Austragöffnung(en) als im radial äußeren Bereich des
Innenraums erstreckte Ringleitung ausgebildet ist, ist sichergestellt, daß solche
Sedimente, die im Innenraum radial nach außen gedrückt werden, was bei üblichen
Rührwerken der Fall ist, da sich hier ein Paraboloid aus Sedimenten aufbaut,
besonders effektiv abgetragen werden können. Die Austragöffnungen befinden sich
vorteilhaft ebenfalls im Außenraum, so daß die Zuführung im wesentlichen nur über die
Ringleitung erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn ein Spülfluid die
Zuführung beaufschlagen kann, da dann mechanische Elemente im Innenraum
weitestgehend vermeidbar sind und somit nicht einer Reinigung oder Wartung bedürfen.
Vorteilhaft in Kombination mit dem speziellen Rührwerk ist ein flacher
Behälterboden.
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Die Einleitungen für das Spülfluid sind vorzugsweise derart ausgerichtet, daß sie in
Laufrichtung der Zuführungsrinne zu der oder den Austragöffnungen weisen, so daß
sie den in der Rinne befindlichen Sedimenten einen Impuls in Richtung der
Austragöffnung mitgeben. Der Impuls wird noch durch die durch das Rührwerk erzeugte
Radialströmung des Behälterinhaltes unterstützt.
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Besonders vorteilhaft sind zumindest zwei Austragöffnungen vorgesehen, so daß
einzelne Sedimente nicht den Vollkreis des Innenumfangs durchlaufen müssen.
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Weiterhin ist es besonders günstig, wenn die Zuführung eine Abgleitschräge
zwischen Behältermantel und Zuführungsrinne für die Sedimente aufweist, so daß
diese automatisch in die Zuführungsrinne geleitet werden und nicht etwa im
Randbereich neben der Zuführungsrinne liegenbleiben können.
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Eine derartige Zuführungsrinne kann einstückig mit dem Betonbodenteil des
Behälters ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem nachfolgend
beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 eine Vordersicht auf einen erfindungsgemäßen Gärbehälter,
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Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,
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Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,
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Fig. 5 das Detail 5 in Fig. 3,
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Fig. 6 das Detail 6 in Fig. 4.
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Der in Fig. 1 bezeichnete Behälter 1 kann eine Höhenerstreckung von mehreren
Metern, auch über 10 m, haben und einen in der gleichen Größenordnung liegenden
Durchmesser.
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Der Behälter ist rundzylindrisch ausgebildet, was nicht zwingend ist, und umfaßt
eine Außenhülle 2 aus beispielsweise Stahl, die den Innenraum 3 begrenzt.
Unterseitig ist der Behälter 1 durch einen gegossenen Betonboden 4 abgeschlossen.
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Zentral ist im Innenraum 3 ein Rührwerk 5 angeordnet, das um eine vertikale Achse
6 rotierbar ist. Hierzu kann ein Antriebsmotor 7 dienen.
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Im Betriebszustand ist der Behälter soweit befüllt, daß das Rührwerk innerhalb der
überwiegend flüssigen eingebrachten Substanz ist. Dieses Substanz kann
beispielsweise aus Landwirtschaft, Klärschlämmen, von Deponien stammen. Ebenso
ist ein Gülleeintrag o. dgl. möglich. In der Regel liegt der Trockensubstanzgehalt
(TS-Gehalt) unterhalb von 12%.
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Sofern in dem eingebrachten Stoffstrom ein erheblicher Sandanteil ist, was
beispielsweise durch die Fütterung bei Hühnerkot der Fall ist, kommt es zu einer
erheblichen Belastung des Behälters 1 mit organisch nicht abbaubaren Materialien,
die sich als Sedimente 8 im unteren Bereich des Behälters 1 absetzen. Durch das
Rührwerk werden die Sedimente radial nach außen verdrängt, so daß sich ohne
weitere Maßnahmen eine paraboloide Gestalt der Oberfläche der Sedimente 8
einstellt. Damit lagern sich die Sedimente überwiegend am radial außenliegenden
Randbereich des Behälters 1 an.
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Um die Sedimente 8 aus dem Behälter im laufenden Betrieb entfernen zu können,
sind unterseitig Austragöffnungen 9 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei
diametral gegenüberliegende Austragöffnungen 9 vorgesehen. Die
Austragöffnungen 9 weisen jeweils einen Vertikalschacht auf, der sich vom Boden 4 des Behälters
1 abwärts erstreckt. In den Schacht 9 greift ein Absperrorgan 10 ein, hier als
Schieber ausgebildet. Unterhalb des Schiebers 10 liegt ein radial auswärts weisendes
Aufnahmerohr 11, in dem eine Förderschnecke o. dgl. Förderorgan 12 rotierbar ist.
Hierfür kann ein außenliegender Antrieb 13 vorgesehen sein.
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Über das Aufnahmerohr 11 wird in das Fallrohr 14 eingefördert, so daß insgesamt
die ausgetragene Masse 15, die einen hohen Sedimentanteil enthält, in eine Grube
16 eingefördert werden kann. Von dort aus wird die ausgetragene Masse 15 einer
Aufbereitung zugeführt, beispielsweise einer Zentrifuge oder einem
Sandklassifizierer.
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Durch das Absperrorgan 10 sind die mechanisch beweglichen Teile 12, 13 sowie
weitere Absperrhähne 16, 17 vollständig außerhalb des Behälterinnenraums 3
gehalten. Alle beweglichen mechanischen Teile außer dem Rührwerk 5 können
somit ohne Entleerung des Behälters 1 gewartet werden. Auch ein Austausch
beispielsweise der Förderschnecke 12 ist einfach möglich, da diese seitlich aus dem
Aufnahmerohr 11 herausgezogen werden kann. Dann kann auch das Aufnahmerohr
selbst einfach gereinigt werden.
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Im Behälter 1 dient eine umlaufende Zuführrinne 18 als Zuführung für die beiden
Austragöffnungen 9. Dabei ist die Zuführrinne 18 in zwei Halbkreise unterteilt, die
gegenläufiges Gefälle in Richtung der Pfeile 19, 20 aufweisen. Die Zuführrinne 18
ist über mehrere Einleitungen 21, 22 mit einem Spülfluid, das von außen an
Flanschen 23, 24 in den Behälter 1 einpumpbar ist, beaufschlagbar. Die Einleitungen 21
werden dabei von einer ersten Rohr-Halbleitung 25, in die an dem Flansch 23
Spülfluid einleitbar ist, beaufschlagt. Die Einleitungen 22 werden von einer zweiten
Rohr-Halbleitung 26, in die an dem Flansch 24 Spülfluid einleitbar ist, beaufschlagt.
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Das Spülfluid selber kann sowohl aus Frischwasser als auch aus belasteten
Flüssigkeiten, etwa aus solchen, die selbst in dem Behälter 1 vergoren werden sollen,
bestehen.
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Die Einleitungen 21 weisen eine Austragdüse 27 auf, die sich in Richtung des Pfeils
20, also in Richtung des abwärts laufenden Gefälles, zu einer Austragöffnung 9
erstreckt. Durch die gezielte, in Laufrichtung der Sedimente wirkende Einleitrichtung
der Spülflüssigkeit sind auch hier mechanische Teile vermieden. Die Sedimente
werden allein durch den Flüssigkeitsstrom und das Gefälle und die Drehbewegung
durch das Rührwerk in Richtung der Austragöffnung 9 befördert. Gleiches gilt für
gegenüberliegende Einleitungen 22, die Düsen 28 aufweisen, die in Richtung der
Gefällstrecke 19 wirken und der anderen Austragöffnung 9 zugewandt sind.
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Auch eine abweichende Anzahl von Austragöffnungen 9 ist möglich. Ebenso ist es
möglich, die äußere Rohr-Halbleitung 25, 26 zur Zuführung von Spülfluid in mehr
oder weniger Abschnitte zu teilen. Entsprechend werden auch die Gefällabschnitte
der Zuführrinne 18 in ihrer Anzahl angepaßt sein.
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Insgesamt ist die Zuführrinne 18 hier jeweils halbkreisförmig umlaufend als
Gefällstrecke ausgebildet und als Ausnehmung im Betonbodenteil 4 des Behälters
gebildet. Randseitig radial außen ist eine Abgleitschräge 29 vorgesehen, so daß sich
am Rand sammelndes Sediment dort nicht absetzen kann, sondern durch die
Abgleitschräge 29, die umlaufend ist, in die Rinne 18 eingeleitet wird.
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Dadurch, daß das Sediment immer weiter radial nach außen gefördert wird und dort
durch die Rinne 18 in die Austragöffnungen 9 abgefördert wird, wird eine
Sedimentansammlung vermieden. Der Prozeß kann kontinuierlich durchgeführt werden.
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Durch die Düsen 27, 28 wird ohne mechanische Geräte der Transport der
Sedimente bewirkt.
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Insgesamt sind daher außerhalb des Rührwerks 5 keine mechanischen Bauteile im
Innenraum 3 nötig. Somit ergeben sich geringe Wartungs- und Betriebskosten.
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Durch die ständige Abführung der Sedimente kann die Rührwerksleistung geringer
als bei anderen Gärbehältern ausgelegt werden, da bei den üblichen Gärbehältern
sedimentierende Bestandteile immer in Schwebe gehalten werden müssen, was
erfindungsgemäß nicht erforderlich ist. Der Behälter ist an sich wie ein
herkömmlicher Behälter ausgebildet. Es müssen nur geringe Modifikationen im Bodenbereich
und für den Einbau der Spülfluidleitung erfolgen.