DE19621914C1 - Fermenter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fermenter zur Fermentation von organischen Stoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gattungsgemäße Fermenter werden zur Vergasung von organischen Rest­ stoffen mittels der Fermentation eingesetzt. Beim Fermentationsprozeß werden die organischen Reststoffe mit Flüssigkeit versetzt und der Fermen­ tations- bzw. Vergasungsprozeß unter anaeroben Bedingungen durch Mi­ kroorganismen durchgeführt. Die auf diese Weise erzeugten Gase können dann direkt zur Energieerzeugung, insbesondere zur Stromerzeugung, z. B. in nachgeschalteten Brennkraftmaschinen mit Elektrogeneratoren, ver­ wendet werden. Herkömmliche Fermenter finden dabei meist in der dezen­ tralen Verarbeitung und Verwertung von organischen Reststoffen in Bio­ gasanlagen im landwirtschaftlichen Bereich Verwendung. Solche dezentra­ len Biogasanlagen im landwirtschaftlichen Bereich sind insbesondere aus wirtschaftlichen und umweltschutztechnischen Gründen erstrebenswert, da dadurch für den Transport der organischen Reststoffe aus Haushalten nur kurze verkehrsverringernde Transportwege erforderlich sind. Dadurch werden große, geruchsintensive Deponien entbehrlich und die landwirt­ schaftlichen sowie haushaltlichen organischen Reststoffe können direkt vor Ort verwertet und als Energie genutzt werden. Diese in der dezentralen Rohstoffverwertung eingesetzten Fermenter weisen in der Regel einen Durchmesser von bis zu 20 m, gewöhnlich von ungefähr 5 bis 15 m, und eine Höhe von 3 bis 8 m auf, wobei die Fermenter üblicherweise im Erdbo­ den eingelassen oder als Hochbehälter ausgeführt sind.

Eine höhere Temperatur beschleunigt den Fermentationsprozeß und stei­ gert die Effektivität einer solchen Anlage. Es sind daher gegebenenfalls Heizungen insbesondere in Bodenplatten von Fermenterbehältern ange­ bracht.

Während sich die bei der Fermentation entstehenden Biogase in einem oberen Behälterbereich ansammeln, sinken die nicht umgesetzten Fest­ stoffe im Fermenterbehälter nach unten und lagern sich als Sinkschichten, insbesondere als Feststoffablagerungen, am Behälterboden ab. Diese Fest­ stoffablagerungen führen im Laufe der Zeit zu einer stetigen Verringerung des Behältervolumens und dadurch zur Reduzierung der Wirkung einer Heizung. Der Behälter muß daher im Hinblick auf einen günstigen Fermen­ tationsprozeß von Zeit zu Zeit von diesen Ablagerungen gesäubert und zeitaufwendig und kostenintensiv ausgeräumt werden.

Weiterentwicklungen derartiger Fermenter weisen deshalb einen Aufbau auf, der eine Ablagerung der Sinkschichten verhindert und damit eine Vo­ lumenverringerung im Fermenterbehälter umgeht. Diese Fermenter um­ fassen deshalb ein Räumwerk, das aus einer Räumwerkwelle, einem Räumwerkmotor und Räumflügeln besteht. Die Räumwerkwelle verläuft über die Behälterhöhe vertikal im Zentrum des Behälters und ist mit einem oberen Räumwerkwellenende in einem Behälterdeckel gelagert, das zudem durch den Räumwerkmotor drehangetrieben wird. Ein unteres Räum­ werkwellenende weist radial abstehende Räumflügel auf, die über den Be­ hälterboden geführt sind und die Feststoffablagerungen in einen unterhalb der Seitenwand im Behälterboden ausgebildeten Sammelraum fördern. In diesen Sammelraum ist eine Austragseinrichtung als Austragsschnecke, die sich vom Sammelraum am Behälterboden bis über den Behälterdeckel erstreckt, mit einem unteren Austragsschneckenende eingesetzt. Des wei­ teren umfaßt ein oberes Austragsschneckenende eine über dem Behälter­ deckel angeordnete Auswurföffnung für die auszutragenden Sinkschichten. Die Austragsschnecke ist mit dem unteren Austragsschneckenende unter der Seitenwand hindurch aus dem Behälter herausgeführt und verläuft weiter außerhalb des Fermenterbehälters. Da der Fermenterbehälter im Erdboden eingelassen ist, ist eine Aufnahmeöffnung in dem den Behälter umgebenden Bodenbereich zur Aufnahme der Austragsschnecke erforder­ lich.

Nachteilig bei einer derartigen Fermenterausführung ist, daß die Austrags­ schnecke seitlich aus dem Behälter herausgeführt ist, was eine zusätzliche Abdichtung im unteren Bodenbereich erfordert. Ferner ergeben sich vor allem dann, wenn die Austragsschnecke im Erdboden angeordnet ist, er­ hebliche wartungstechnische Schwierigkeiten, da dieser untere Bodenbe­ reich nicht oder nur schwer zugänglich ist. Außerdem ergibt sich durch die Anordnung des Sammelraums im Seitenwandbereich das Problem von großen Drehmomenten an der Räumwerkswelle, da die Feststoffmassen durch die Räumflügel nach außen in Richtung Seitenwand gefördert wer­ den. Dies erfordert hohe Motorleistungen und hat eine hohe Beanspru­ chung der Räumwerkwelle zur Folge und führt schneller zu Materialermü­ dung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fermenteranlage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie einen kompakten, war­ tungsfreundlichen und einfach zu realisierenden Aufbau umfaßt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 ist der Sammelraum im Zentrum des Behälterbodens angeordnet und es weist wenigstens ein Räumflügel eine derartige Dreh­ richtung und Flügelanstellung auf, daß die Sinkschichten zum Behälterbo­ denzentrum hin in den dort angeordneten Sammelraum gefördert werden. Dies hat vorteilhafterweise eine Verringerung des auf die Hohlwelle wir­ kenden Drehmomentes zur Folge, da die Hohlwelle durch die im wesentli­ chen zum Behälterzentrum geförderten Feststoffmassen weniger bean­ sprucht wird. Entsprechend sind geringere Motorleistungen erforderlich.

Ferner ist die Räumwerkwelle als Hohlwelle ausgebildet und die Austrags­ einrichtung im Inneren der Hohlwelle angeordnet. Dadurch wird die Posi­ tionierung der Austragseinrichtung außerhalb des Behälters und damit ein zusätzlicher Durchgang im Behälter auf einfache und vorteilhafte Weise vermieden. Die Austragseinrichtung ist dabei besonders vorteilhaft über die Hohlwelle ebenfalls im Behälterdeckel gelagert, wobei die Austragseinrich­ tung mit einem unteren Ende in den Sammelraum ragt und mit einem obe­ ren Ende über den Behälterdeckel hinausgeführt ist.

Durch diesen kompakten und zentralen Aufbau im Fermenterbehälter ist sichergestellt, daß die Austragseinrichtung ebenfalls vertikal im Zentrum des Behälters verläuft. Dies hat einen besonders vorteilhaften kurzen Aus­ tragsweg der im Sammelraum befindlichen Sinkschichten aus dem Fer­ menterbehälter zur Folge.

Insbesondere werden durch diesen Aufbau auch die Montage und die War­ tungsarbeiten erleichtert, da alle Bauteile auf einfache Weise im Zentrums­ bereich des Behälters einsetzbar sowie leicht zugänglich sind. Dies hilft, lange Montage- und Wartungszeiten zu vermeiden und damit die Kosten zu reduzieren.

Nach Anspruch 2 weist der Fermenterbehälter eine zylindrische Seiten­ wand auf und es reicht wenigstens ein Räumflügel radial bis an die Sei­ tenwand. Dadurch wird sichergestellt, daß auch die sich in den Behälter­ randbereichen ablagernden Sinkschichten durch den bzw. die Räumflügel in den Sammelraum gefördert werden. Das Festsetzen von Sinkschichten in den Eckbereichen, wie dies insbesondere bei eckigen Behältergeometrien der Fall ist, wird dadurch auf einfache Weise vermieden.

Nach Anspruch 3 ist der Behälterboden im Bereich um den Sammelraum herum bis zur Seitenwand waagrecht verlaufend ausgebildet. Dagegen ist gemäß Anspruch 4 der Behälterboden in einer alternativen Ausführungs­ form wenigstens in einem Teilbereich mit einem Gefälle zum Sammelraum hin ausgebildet, wobei das Gefälle bevorzugt einen Gefällewert bis zu 15% aufweisen kann. Mit der Ausbildung eines Bodengefälles, vorzugsweise im zentrumsnahen Bereich um den Sammelraum herum, läßt sich die Förde­ rung der Sinkschichten in den zentral angeordneten Sammelraum durch den oder die Räumflügel zusätzlich unterstützen. Alternativ kann der Be­ hälterboden auch jede andere, den jeweiligen Umgebungs- und Prozeßbe­ dingungen angepaßte Form aufweisen, so z. B. eine kugelige Form.

Eine Heizvorrichtung ist nach Anspruch 5 wenigstens in Teilbereichen der Behälterbodenfläche im Behälterboden integriert. Diese dient dazu, den Fermentationprozeß zu unterstützen.

Nach Anspruch 6 sind der Behälterboden, die Seitenwand und der Behäl­ terdeckel in an sich bekannter Weise bevorzugt aus Beton gefertigt. Diese Betonbauweise ist vor allem für große Anlagen mit mehreren Metern Durchmesser kostengünstig. Insbesondere läßt sich mit Beton der Sammel­ raum im Behälterboden auf besonders einfache und billige Weise gestalten, wobei der Sammelraum vorzugsweise eckig ausgebildet ist.

Je nach den Gegebenheiten, insbesondere bei Hochbehältern, können auch Wandausbildungen aus Metall und/oder Kunststoff eingesetzt werden.

Nach Anspruch 7 ist in dem Sammelraum ein Käfig eingesetzt, der ein un­ teres und ein oberes Käfigende aufweist. Das untere Käfigende ist vollstän­ dig in einer Vertiefung des Behälterbodens angeordnet, während das obere Käfigende mit Einströmöffnungen versehen über den Behälterboden hin­ ausragt. Durch diese Einströmöffnungen gelangen die Sinkschichten in den Käfig, um anschließend über die Austragseinrichtung ausgetragen zu wer­ den. Des weiteren weist das obere Käfigende eine zentrale Käfigöffnung zum Durchgang der Austragseinrichtung auf, die mit einem unteren Austrags­ einrichtungsende in den Käfig ragt. Der Käfig ist in bevorzugter Ausfüh­ rungsform einteilig ausgebildet, kann jedoch auch zwei- oder mehrteilig aufgebaut sein, beispielsweise aus einem separaten oberen und unteren Käfigende.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das untere Käfigende nach Anspruch 8 an der Außenseite Verankerungselemente auf, die eine Fixie­ rung des Käfigs im Behälterboden zusätzlich unterstützen. Beispielsweise kann der Behälter mit den Verankerungselementen in den Sammelraum einbetoniert sein. Des weiteren verjüngen sich nach Anspruch 8 das obere Käfigende zur zentralen Käfigöffnung und das untere Käfigende zum Kä­ figboden hin. Dadurch sind optimale Einström- und Austragbedingungen für die Sinkschichten erreichbar. So ist z. B. gewährleistet, daß die Sink­ schichten unmittelbar zum unteren Austragseinrichtungsende hin zusam­ menfließen, was ein vollständiges Austragen der in den Sammelraum ge­ förderten Sinkschichten ermöglicht.

Nach Anspruch 9 ist im Zentralbereich des unteren Käfigendes eine La­ geranordnung ausgebildet, mit der das untere Austragseinrichtungsende so verbunden ist, daß die Austragseinrichtung und damit die Hohlwelle im Behälterboden gelagert sind. Durch diese neben der Deckellagerung zweite Lageranordnung ergibt sich eine stabile und kompakte Führung der Aus­ tragseinrichtung samt Hohlwelle im Zentralbereich des Fermenterbehäl­ ters, die hohen Anforderungen beim Räumen bzw. Austragen von Sink­ schichten genügt. Denkbar ist auch, daß die Lageranordnung für den Fall, daß kein Käfig in den Sammelraum eingesetzt ist, lediglich am Boden des Sammelraums ausgebildet ist.

Nach Anspruch 10 weist die Austragseinrichtung eine Austragsschnecke und einen Motor als Austragsschneckenantrieb auf. Die Austragsschnecke kann dabei als eine Schneckenwelle samt Schraubenfläche ausgebildet sein, oder aber auch nur eine Schraubenfläche sein. Während ein unteres Austragsschneckenende in den Sammelraum ragt, erstreckt sich ein oberes Austragsschneckenende über die Behälterhöhe bis über den Behälterdeckel und ist mit dem Austragsschneckenantrieb drehangetrieben verbunden. Durch die Austragsschnecke wird auf besonders vorteilhafte Weise sicher­ gestellt, daß die durch den oder die Räumflügel in den Sammelraum bzw. den Käfig geförderten Sinkschichten auf kürzestem Wege zentral aus dem Fermenterbehälter ausgetragen werden.

Grundsätzlich sind aber auch andere Austragseinrichtungen als eine Aus­ tragsschnecke zum Austragen von in einen zentralen Sammelraum geför­ derten Sinkschichten möglich, so z. B. eine Becherwerkförderanlage.

Nach Anspruch 11 besteht die Austragseinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform aus der Hohlwelle und der Austragsschnecke, wobei die Austragsschnecke formschlüssig in der Hohlwelle läuft. Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau im Zentralbereich des Fermenterbe­ hälters, der lediglich eine zentrale Durchführung für die Hohlwelle und die Austragseinrichtung im Behälterdeckel erfordert und zudem auf einfache Weise einen kurzen Austragsweg der Sinkschichten aus dem Fermenterbe­ hälter ermöglicht. Die Abdichtung ist dabei lediglich zwischen der Hohl­ welle und dem Behälterdeckel notwendig, um ein Entweichen der Biogase aus dem Fermenter zu vermeiden. Die Hohlwelle und die Austrags­ schnecke werden außerdem bevorzugt mit unterschiedlichen Geschwin­ digkeiten angetrieben, um einen optimalen Austrag der Sinkschichten si­ cherzustellen. Dabei ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Austrags­ schnecke größer als die der Hohlwelle, die entgegengesetzt oder gleichge­ richtet mit der Austragsschnecke angetrieben werden kann. Durch die un­ terschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten sowie durch die form­ schlüssige Anordnung der Austragsschnecke in der Hohlwelle ist zudem ein Festsetzen von Ablagerungen im Inneren der Hohlwelle auf einfache Weise vermeidbar, was einen langen und störungsfreien Betrieb ermög­ licht.

In einer alternativen Ausführungsform in der Art einer Doppelrohranord­ nung besteht die Austragseinrichtung nach Anspruch 12 aus der Hohl­ welle, der Austragsschnecke und einem im Fermenterbehälter feststehen­ den Austragsrohr. Die Austragsschnecke verläuft dabei in dem Austrags­ rohr. Bei einem derartigen, besonders stabilen Aufbau der Austragseinrich­ tung, der hohen Anforderungen standhält, ist das feststehende Austrags­ rohr in der Hohlwelle angeordnet, die darauf drehangetrieben umläuft. Auch mit dieser alternativen Ausführungsform ergibt sich ein kompakter Aufbau im Zentralbereich des Fermenterbehälters der lediglich eine zen­ trale Durchführung für die Austragseinrichtung im Behälterdeckel erfor­ dert, wobei auch hier die Abdichtung nur zwischen der Hohlwelle und dem Behälterdeckel erforderlich ist. Ein Austragen der Sinkschichten aus dem Fermenterbehälter ist ebenfalls auf kürzestem Wege möglich.

Nach Anspruch 13 weist eine Stirnseite des unteren Austragsschneckenen­ des ein Steckprofil auf. Mit diesem Steckprofil ist eine als axial ausgerich­ tete Stecklagerung ausgebildete Lageranordnung am Käfigboden des unte­ ren Käfigendes steckbar verbunden. Dabei bleibt die Austragsschnecke um ihre Längsachse drehbar mit der Stecklagerung verbunden. Dieser kom­ pakte steckbare Aufbau, z. B. eine am Käfigboden ausgebildete Lagerkugel, garantiert eine stabile, axiale Führung der Austragsschnecke und damit der Hohlwelle im Fermenterbehälter. Des weiteren ist durch diese Steckla­ gerverbindung ein einfaches Auswechseln und Ausbauen der Austrags­ schnecke von dem Behälterdeckel her möglich, d. h. ohne zeitaufwendige, arbeitsintensive und damit teure Montagearbeiten im Behälterbodenbe­ reich. Gegebenenfalls kann wegen der bekannten Selbstzentrierung einer Schnecke auch auf eine solche Lagerung verzichtet werden.

Nach Anspruch 14 ist die Schraubenfläche der Austragsschnecke aus har­ ten, widerstandsfähigen Materialien ausgeführt, die eine lange Lebensdauer und damit einen rentablen Betrieb der gesamten Anlage garantieren. In be­ sonders bevorzugter Weise weisen wenigstens die Schraubenflächenau­ ßenkanten Hartmetallaufschweißungen auf, so daß die in den Sinkschich­ ten vorhandenen Feststoffe zudem zerkleinert werden können und den Be­ trieb nicht behindern.

Nach Anspruch 15 weisen die Hohlwelle und/oder das Austragsrohr, wenn ein solches vorhanden ist, ein unteres Ende auf, das wenigstens einen Teil des in den Sammelraum ragenden unteren Austragseinrichtungsendes freigibt. Dadurch ist sichergestellt, daß die in den Sammelraum geförderten Sink­ schichten auf besonders vorteilhafte Weise über das untere Austragsein­ richtungsende nach oben ausgetragen werden. Ferner weisen die Hohl­ welle und/oder das Austragsrohr, wenn ein solches vorgesehen ist, ein obe­ res Ender auf, das sich über den Behälterdeckel erstreckt und eine Auswurföff­ nung für die auszutragenden Sinkschichten aufweist. Die Auswurföffnung kann dabei auch alternative Ausführungsformen aufweisen, beispielsweise als Anschlußflansch ausgebildet sein.

Zusätzlich zu der Lagerung der Austragseinrichtung und damit der Hohl­ welle am Käfigboden ist das untere Ende der Hohlwelle in einer bevorzug­ ten Ausführungsform nach Anspruch 16 um die zentrale Öffnung herum auf dem oberen Käfigende drehbar abgestützt. Dadurch ergibt sich ein be­ sonders vorteilhafter Aufbau im bodennahen Bereich, der den Käfig voll­ ständig für ein optimales Austragen mittels der Austragseinrichtung frei­ gibt und zudem den Fördervorgang ins Käfiginnere nicht behindert.

Nach Anspruch 17 sind an einem Umfang des unteren Hohlwellenendes wenigstens zwei radial abstehende Räumflügel versetzt zueinander ange­ ordnet, und zwar bevorzugt um 180°. Der erste und der zweite Räumflügel können dabei integral oder lösbar mit der Hohlwelle ausgebildet sein. Mit dem ersten Räumflügel ist ein innerer Räumer ebenfalls integral oder lös­ bar verbunden, der sich von dem Sammelraum bis zu einem mittleren Be­ reich zwischen der Seitenwand und der Hohlwelle erstreckt. Dieser erste Räumflügel fördert die Sinkschichten im hohlwellennahen Bereich des Be­ hälterbodens zum Sammelraum im Zentrum des Behälterbodens. Mit dem zweiten Räumflügel ist dagegen ein äußerer Räumer integral oder lösbar verbunden, der sich von dem mittleren Bereich zwischen der Seitenwand und der Hohlwelle bis zu der Seitenwand erstreckt. Dieser zweite Räumflü­ gel fördert die Sinkschichten im hohlwellenfernen Bereich des Behälterbo­ dens zum Sammelraum im Zentrum des Behälterbodens.

Alternativ sind auch andere Ausführungsformen von Rühr- und Räumflü­ geln am unteren Ende der Hohlwelle anbringbar, z. B. Scheibenrührer oder Propellerrührer. Deren Flügelanstellung ist dabei jedoch stets so zu wählen, daß die Sinkschichten in Richtung Behälterzentrum zum Sammelraum hin gefördert werden.

Je nach den räumlichen Gegebenheiten und der verarbeiteten Reststoffe kann es auch vorteilhaft sein, als Räumflügel eine drehangetriebene, von der Hohlwelle radial abstehende Räumschnecke zu verwenden.

Nach Anspruch 18 ist als Austragsschneckenantrieb ein separater Motor vorgesehen, z. B. ein handelsüblicher Elektromotor.

Alternativ dazu ist der Räumwerksmotor nach Anspruch 19 über ein nach­ geschaltetes Getriebe als Austragsschneckenantrieb vorgesehen, so daß lediglich ein Motor für die zwei Antriebe benötigt wird. Der Antrieb der Hohlwelle durch den Räumwerksmotor kann dabei über einen am Außen­ umfang der Hohlwelle angebrachten Zahnkranz erfolgen, der über ein Rit­ zel des Räumwerksmotors angetrieben wird. Anstelle eines Ritzelantriebs kann in alternativer Weise auch ein Riemenantrieb, ein Kettenantrieb usw. verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Fermenter weist also einen kompakten, einfachen und wartungsfreundlichen Aufbau im zentralen Bereich des Fermenterbe­ hälters auf, wobei die Austragseinrichtung im Inneren der vertikal über die Behälterhöhe verlaufenden Hohlwelle angeordnet ist und mit dem unteren Ende so in den Sammelraum im zentralen Behälterbodenbereich ragt, daß die durch den oder die Räumflügel in den Sammelraum geförderten Sink­ schichten auf kürzestem Wege über die über dem Behälterdeckel angeord­ nete Auswurföffnung aus dem Fermenterbehälter ausgetragen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fermenters,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Fermenter entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine detaillierte, ausschnittsweise Darstellung eines Sammelraums im zentralen Bodenbereich des Fermenters, und

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fermen­ ters.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fermenters 1 dargestellt. Dabei verläuft eine Hohlwelle 2 über die Behälterhöhe vertikal im Zentrum des Fermenterbehälters 3. Der Fermenterbehälter 3 umfaßt einen Behälter­ deckel 6, eine zylindrische Seitenwand 12 und einen Behälterboden 13, in dem zur Unterstützung des Prozeßablaufs eine Heizvorrichtung 45 inte­ griert ist.

Ein oberes Hohlwellenende 4 ist im Behälterdeckel 6 gelagert und erstreckt sich im wesentlichen über den Behälterdeckel 6 hinaus. Ferner weist das obere Hohlwellenende 4 eine Auswurföffnung 7 für auszutragende Sink­ schichten auf. An einer Außenseite des oberen Hohlwellenendes 4 ist zu­ dem ein Zahnkranz 8 ausgebildet, der über einer Ritzel 9 eines Räum­ werksmotors 10 drehangetrieben ist und ein Umlaufen der Hohlwelle 2 im Fermenterbehälter 3 bewirkt. Des weiteren ist am oberen Hohlwellenende 4 eine hier lediglich schematisch dargestellte Abstützeinrichtung 11 bereit­ gestellt, die die Hohlwelle 2 gegen eine Bewegung in vertikaler Richtung abstützt, ohne deren Umlauf im Fermenterbehälter 3 zu behindern.

Ein unteres Hohlwellenende 5 weist am Umfang einen ersten, radial abste­ henden Räumflügel 14 und einen zweiten, radial abstehenden Räumflügel 15 auf, die um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, wie dies insbe­ sondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, die einen Querschnitt durch den Fer­ menterbehälter 3 entlang der Linie A-A in Fig. 1 darstellt.

Mit dem ersten Räumflügel 14 ist ein innerer Räumer 16 verbunden, der sich von einem Sammelraum 18 im Zentrum des Behälterbodens 13 aus bis zu einem mittleren Bereich zwischen der Hohlwelle 2 und der Seiten­ wand 12 erstreckt. Dieser innere Räumer 16 ist über den Behälterboden 13 geführt und weist eine Flügelanstellung unter einem bestimmten Winkel zum ersten Räumflügel 14 auf (vgl. Fig. 2), die es ermöglicht, daß die sich am Behälterboden 13 absetzenden, hohlwellennahen Sinkschichten (nicht dargestellt) In den Sammelraum 18 gefördert werden.

Wies dies ebenfalls aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich ist, ist mit dem zweiten Räumflügel 15 ein äußerer Räumer 17 verbunden, der sich von einem mitt­ leren Bereich zwischen der Hohlwelle 2 und der Seitenwand 12 bis zu der Seitenwand 12 erstreckt. Auch dieser äußere Räumer 17 ist über den Be­ hälterboden 13 geführt und weist eine Flügelanstellung unter einem be­ stimmten Winkel zum zweiten Räumflügel 15 auf, die es erlaubt, daß die hohlwellenfernen Sinkschichten in Richtung zum Sammelraum 18 im Zen­ trum des Behälterbodens 13 gefördert werden.

Wie dies im Detail der Fig. 3 zu entnehmen ist, stützt sich das untere Hohlwellenende 5 drehbar auf einem Käfig 19 ab, der fest in den Sammel­ raum 18 im Zentrum des Behälterbodens 13 einbetoniert ist. Dadurch er­ gibt sich eine stabile axiale Lagerung der Hohlwelle 2. Der Käfig 19 umfaßt ein oberes Käfigende 20, das über den Behälterboden 13 ragt. Das obere Käfigende 20 weist Einströmöffnungen 21 auf, durch die die Sinkschichten in den Käfiginnenraum 22 gelangen. Des weiteren weist das obere Käfigen­ de 20 eine zentrale Öffnung 23 auf, durch die ein unteres Austrags­ schneckenende 27 in den Käfig 19 zum Austragen der Sinkschichten ragt. Das obere Käfigende 20 verjüngt sich ferner zur zentralen Öffnung 23 hin und bildet zusammen mit einem in dem Behälterboden 13 im Bereich um dem Sammelraum 18 herum ausgebildeten Gefälle 46 einen optimalen Einströmquerschnitt für die angeförderten Sinkschichten aus.

Das untere Käfigende 24 ist vollständig im Sammelraum 18 angeordnet, so daß lediglich das obere Käfigende 20 über die Einströmöffnungen 21 in Kontakt mit den angeförderten Sinkschichten steht. Eine besonders gute Verankerung des unteren Käfigendes 24 und damit des gesamten Käfigs 19 im Behälterboden 13 wird mittels Verankerungselementen 47 erreicht, die an der Außenseite des unteren Käfigendes 24 angebracht sind. Das untere Käfigende 24 verjüngt sich zu einem Käfigboden 25 hin. Da die Verjüngung zudem in Richtung zum unteren Austragsschneckenendes 27 hin erfolgt, wird sichergestellt, daß die gesamten, in den Käfiginnenraum 22 geförder­ ten Sinkschichten aus dem Käfig 19 ausgetragen werden.

Wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Käfig 19 einen rechteckigen Aufbau auf, der auf besonders einfache Weise herzustellen ist. Der Aufbau kann gegebenenfalls auch rund sein.

Aus der Darstellung der Fig. 1 ist ferner zu entnehmen, daß eine Austrags­ einrichtung 38 aus der Hohlwelle 2 und der Austragsschnecke 29 besteht, wobei die Austragsschnecke 29 formschlüssig in der Hohlwelle 2 umläuft. Die Austragsschnecke 29 ist dabei aus einer Schneckenwelle 30 und einer Schraubenfläche 31 aufgebaut, die vornehmlich im Bereich der Schrauben­ flächenaußenkanten 32 Hartmetallaufschweißungen aufweist (siehe Fig. 2). Ein oberes Austragsschneckenende 33 erstreckt sich dabei bis über den Behälterdeckel 6 und ist drehangetrieben mit einem Motor 34 als separaten Austragsschneckenantrieb verbunden.

Wie bereits oben erläutert, ragt das untere Austragsschneckenende 27 in den Käfig 19, der am zentralen Käfigboden 25 eine axial ausgerichtete La­ gerkugel 26 als Stecklagerung aufweist. Auf diese Lagerkugel 26 ist eine Stirnseite 28 des unteren Austragsschneckenendes 27, das ein entspre­ chend ausgebildetes Steckprofil aufweist, formschlüssig aufgesetzt, so daß die Austragsschnecke 29 um ihre Längsachse drehbar mit der Lagerkugel 26 verbunden ist. Durch diese Lagerung der Austragsschnecke 29 am Be­ hälterboden 13 und durch die formschlüssige Anordnung der Austrags­ schnecke 29 in der Hohlwelle 2, die ihrerseits im Behälterdeckel 6 gelagert ist, ergibt sich somit eine kompakte und stabile Anordnung von sowohl der Hohlwelle 2 als auch der Austragsschnecke 29 im Zentralbereich des Fer­ menterbehälters 3, die ein optimiertes Austragen der Sinkschichten auf kürzestem Wege erlaubt.

Ferner ist im Fermenterbehälter 3 zudem eine Rührvorrichtung 35 mit einem Tauchmotor 36 angeordnet (vgl. Fig. 1), die entlang einer Führungs­ schiene 37 verfahrbar sind. Die Rührvorrichtung 35 dient dabei der Um­ wälzung vor allem der behälterbodenfernen Schichten, worauf aber hier nicht mehr näher eingegangen wird.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbespiels eines erfindungsgemäßen Fermenters 1 dargestellt. Der Aufbau dieses Fermenters 1 entspricht im wesentlichen dem des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels. Gleiche Bauteile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel umfaßt die Austragseinrich­ tung 39 eine Hohlwelle 2, eine Austragsschnecke 29 und ein Austragsrohr 40, das an dem Fermenterbehälter 3 feststehend angeordnet ist, was hier lediglich schematisch dargestellt ist. Die Austragsschnecke 29 verläuft da­ bei in dem Austragsrohr 40, während das Austragsrohr 40 selbst in der Hohlwelle 2 angeordnet ist, so daß die Hohlwelle 2 darauf drehangetrieben umläuft. Das Austragsrohr 40 umfaßt ein oberes Austragsrohrende 41, das weiter über den Behälterdeckel 6 hinausragt als die Hohlwelle 2 und zudem eine Auswurföffnung 42 für die auszutragenden Sinkschichten aufweist. Das obere Austragsrohrende 41 Ist mittels einer Fixiervorrichtung 43 fest am Behälterdeckel 6 angeordnet, während sich ein unteres Austragsrohr­ ende 44 auf dem oberen Käfigende 20 zusammen mit der Hohlwelle 2 um die zentrale Öffnung 23 herum abstützt, so daß das untere Austrags­ schneckenende 27 ungehindert für eine Austragung der Sinkschichten in den Käfiginnenraum 22 ragt.

Claims (19)

1. Fermenter zur anaeroben Fermentation von organischen Stoffen
mit einem Fermenterbehälter mit einem Behälterdeckel, Seitenwänden und einem Behälterboden, wobei der Behälterboden eine Vertiefung als Sammelraum für Sinkschichten, insbesondere für Feststoffablagerun­ gen, aufweist,
mit einem Räumwerk bestehend aus einer Räumwerkwelle, wenigstens einem damit verbundenen Räumflügel und einem Räumwerksmotor als Wellenantrieb, wobei
die Räumwerkwelle vertikal im Zentrum des Behälters über die Behäl­ terhöhe verläuft,
das obere Räumwerkwellenende im Behälterdeckel gelagert und dre­ hangetrieben mit dem Räumwerksmotor verbunden ist, und
das untere Räumwerkwellenende, mit dem der wenigstens eine Räum­ flügel radial abstehend verbunden ist, und mit einer Flügelanstellung dergestalt über den Behälterboden geführt ist, daß die Sinkschichten in den Sammelraum gefördert werden, und
mit einer Austragseinrichtung, die sich vom Sammelraum am Behäl­ terboden bis über den Behälterdeckel erstreckt, wobei
das untere Austragseinrichtungsende in den Sammelraum zur Auf­ nahme der Sinkschichten ragt, und
das obere Austragseinrichtungsende über dem Behälterdeckel eine Auswurföffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sammelraum (18] im Zentrum des Behälterbodens (13) ange­ ordnet ist,
daß der wenigstens eine Räumflügel (14, 15, 16, 17) eine Drehrichtung und Flügelanstellung aufweist, dergestalt, daß eine Förderung der Sinkschichten zum Behälterbodenzentrum hin in den dort angeordne­ ten Sammelraum (18) erfolgt,
daß die Räumwerkwelle (2) eine Hohlwelle ist, und
daß die Austragseinrichtung (38; 39) im Inneren der Hohlwelle (2) an­ geordnet ist.

2. Fermenter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenterbehälter (3) eine zylindrische Seitenwand (12) auf­ weist und wenigstens ein Räumflügel (14, 15, 16, 17) radial bis an die Seitenwand (12) reicht und als drehangetriebene, zum Zentrum fördernde Räumschnecke ausgebildet ist.

3. Fermenter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (13) im Bereich um den Sammelraum (18) herum bis zur Seitenwand (12) waagrecht verlaufend ausgebildet ist.

4. Fermenter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (13) wenigstens in einem Teilbereich mit einem Gefälle (46) zum Sammelraum (18) hin ausgebildet ist, bevorzugt mit einem Gefälle bis zu 15%.

5. Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälterboden (13) wenigstens in Teilbereichen der Behälterbo­ denfläche eine Heizvorrichtung (45) zur Unterstützung des Prozeßab­ laufs integriert ist.

6. Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden (13), die Seitenwand (12) und der Behälterdeckel (6) aus Beton und/oder Metall und/oder Kunststoff sind.

7. Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sammelraum (18) ein Käfig (19) eingesetzt ist, wobei das untere Käfigende (24) in der Vertiefung des Behälterbodens (13) ange­ ordnet ist und das obere Käfigende (20) mit Einströmöffnungen (21) über den Behälterboden (13) ragt und eine zentrale Käfigöffnung (23) zum Durchgang der Austragseinrichtung (38; 39) aufweist.

8. Fermenter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Käfigende (24) an der Außenseite Verankerungsele­ mente (47) zur Fixierung im Behälterboden (13) aufweist, und daß sich das untere Käfigende (24) zum Käfigboden (25) und das obere Käfigende (20) zur zentralen Käfigöffnung (23) hin verjüngen.

9. Fermenter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentralbereich des unteren Käfigendes (24) eine Lageranord­ nung (26) am Käfigboden (25) ausgebildet ist, und daß das untere Austragseinrichtungsende (27) mit der Lageranordnung (26) dergestalt verbunden ist, daß die Austragseinrichtung (38; 39) und damit die Hohlwelle (2) im Behälterboden (13) gelagert sind.

10. Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung (38; 39) eine Austragsschnecke (29) und einen Motor (34) als Austragsschneckenantrieb aufweist,
daß die Austragsschnecke (29) eine Schneckenwelle (30) und/oder eine Schraubenfläche (31) ist,
daß das untere Austragsschneckenende (27) in den Sammelraum (18) ragt, und
daß das obere Austragsschneckenende (33) sich bis über den Behälter­ deckel (6) erstreckt und drehangetrieben mit dem Austragsschnecken­ antrieb (34) verbunden ist.

11. Fermenter nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung (38) aus der Hohlwelle (2) und der Aus­ tragsschnecke (29) besteht, wobei die Austragsschnecke (29) form­ schlüssig in der Hohlwelle (2) läuft.

12. Fermenter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragseinrichtung (39) aus der Hohlwelle (2), der Austrags­ schnecke (29) und einem Austragsrohr (40) besteht, wobei die Aus­ tragsschnecke (29) teilweise in dem feststehenden Austragsrohr (40) verläuft, das in der Hohlwelle (2) angeordnet ist und auf dem die Hohl­ welle (2) drehangetrieben umläuft.

13. Fermenter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Stirnseite (28) des unteren Austragsschneckenendes (27) ein Steckprofil aufweist, mit der eine als axial ausgerichtete Stecklagerung (26) ausgebildete Lageranordnung des unteren Käfigendes (24) so steckbar verbunden ist, daß die Austragsschnecke (29) um ihre Längs­ achse drehbar mit der Stecklagerung (26) verbunden ist.

14. Fermenter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schraubenfläche (31) aus harten Materialien ausgeführt ist und bevorzugt die Schraubenflächenaußenkanten (32) Hartmetallauf­ schweißungen aufweisen.

15. Fermenter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hohlwelle (2) und/oder gegebenenfalls das Austragsrohr (40) ein unteres Ende (5; 44) aufweisen, das wenigstens einen Teil des in den Sammelraum (18) ragenden unteren Austragseinrichtungsendes (27) zur Austragung der Sinkschichten freigibt, und daß die Hohlwelle (2) und/oder gegebenenfalls das Austragsrohr (40) ein oberes Ende (4; 41) aufweisen, das sich über den Behälterdeckel (6) er­ streckt und eine Auswurföffnung (7) für die auszutragenden Sink­ schichten aufweist.

16. Fermenter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende (5) der Hohlwelle (2) um die zentrale Öffnung (23) herum auf dem oberen Käfigende (20) drehbar abgestützt ist.

17. Fermenter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Umfang des unteren Hohlwellenendes (5) wenigstens ein erster radial abstehender Räumflügel (14) und ein zweiter radial abste­ hender Räumflügel (15) versetzt zueinander angeordnet sind, bevorzugt in einem Winkel von 180°,
daß mit dem ersten Räumflügel (14) ein innerer Räumer (16) verbun­ den ist, der sich von dem Sammelraum (18) bis zu einem mittleren Be­ reich zwischen der Seitenwand (12) und der Hohlwelle (2) erstreckt und die Sinkschichten im hohlwellennahen Bereich des Behälterbodens (13) zum Sammelraum (18) im Zentrum des Behälterbodens (13) fördert, und
daß mit dem zweiten Räumflügel (15) ein äußerer Räumer (17) verbun­ den ist, der sich von dem mittleren Bereich zwischen der Seitenwand (12) und der Hohlwelle (2) bis zu der Seitenwand (12) erstreckt und die Sinkschichten im hohlwellenfernen Bereich des Behälterbodens (13) zum Sammelraum (18) im Zentrum des Behälterbodens (13) fördert.

18. Fermenter nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß ein separater Motor (34) als Austragsschneckenantrieb vorgesehen ist.

19. Fermenter nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß der Räumwerksmotor (10) über ein nachgeschaltetes Getriebe als Austragsschneckenantrieb vorgesehen ist.