DE19747882C1 - Assembly to remove heavy non-biodegradable sediment from enclosed water treatment - Google Patents

Assembly to remove heavy non-biodegradable sediment from enclosed water treatment

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Abstract

A biogas fermenter chamber (1) receives and processes a mixture of substances (M), some of which is precipitated as a heavy fraction of non bio- degradable substances which must be removed from the chamber from time to time by a removal assembly. The novelty is that: (a) the chamber (1) has a scraper (6) blade (10) which moves the precipitated heavy fraction (S) to the chamber (1) periphery (P); (b) the peripheral zone (P) incorporates a trench (12) into which the scraper blade (10) sweeps the heavy fraction (S); (c) the heavy fraction (S) is lifted from the trench (12) by a helical conveyer screw (15) through a gas-tight tube (14) and discharging outside the chamber (1), without interrupting the fermentation process.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entleerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an emptying device according to the Preamble of claim 1.

Bei der Aufbereitung bzw. Reinigung von Abwasser gibt es Verfahren, bei welchem eine biologische Reinigung des Abwassers durch den in dem Abwasser gelösten bzw. enthaltenen Sauerstoff erfolgt. Dieser Abbau wird als aerober Abbau bezeichnet, wobei ein Abbau der organischen Substanzen zu CO2 und H2O stattfindet. Dieser biologische Abbau, der von verschiedenen Einflüssen abhängig ist, wird vor allem von der Zahl der Mikroorganismen, dem nutzbaren Sauerstoff und von der Temperatur bestimmt.There are procedures for the treatment or purification of waste water which a biological treatment of the wastewater by the in the Waste water dissolved or contained oxygen occurs. This breakdown will referred to as aerobic degradation, with a degradation of the organic Substances to CO2 and H2O takes place. This biodegradation that depends on various influences, especially on the number of Microorganisms, the usable oxygen and the temperature certainly.

Außer diesem aeroben Abbau ist in vielen Fällen ein anderer biologischer Abbau bekannt, nämlich der unter Luftabschluß arbeitende anaerobe Abbau, der ein Faul- oder Gärfaulverfahren darstellt. Dieses Faulverfahren stellt einen biologischen Vorgang dar, bei dem Methangas erzeugt wird und das in einem Behälter unter Luftabschluß durchgeführt wird, wobei die Biomasse umgewälzt und erwärmt wird.In addition to this aerobic degradation, there is another biological in many cases Degradation known, namely the anaerobic working in the absence of air Degradation, which is a fermentation or fermentation process. This foul process represents a biological process in which methane gas is generated and which is carried out in a container in the absence of air, the Biomass is circulated and heated.

Die Deckung des Energiebedarfes dieses Prozesses erfolgt zum Teil durch die Zerfallsenergie der abgebauten organischen Substanzen aufgrund der Einwirkung der Mikroorganismen.The energy requirements of this process are partly covered by the decay energy of the degraded organic substances due to the Exposure to microorganisms.

Bei der Aufbereitung der Abwässer bzw. des biologischen Abfalls fallen Bestandteile an, die unerwünscht und biologisch nicht abbaubar sind. Dies können schwerere Komponenten wie Sand, Metalle, Glas und ähnliche Bestandteile sein, die als Schwerfraktion bezeichnet werden. Von Zeit zu Zeit müssen deshalb die Behälter in derartigen Aufbereitungsanlagen entleert werden, wobei die Schwerfraktion entfernt wird. Dazu sind Entleerungsvorrichtungen bekannt.Fall in the treatment of wastewater or biological waste Ingredients that are undesirable and not biodegradable. This can be heavier components such as sand, metals, glass and the like Be components that are referred to as heavy fraction. From time to time The containers must therefore take time in such processing plants be emptied, the heavy fraction being removed. To do this Emptying devices known.

Eine derartige Entleerungsvorrichtung ist beispielsweise in der DE 44 93 063 T1 beschrieben. Der Gegenstand der dort erläuterten Vorrichtung weist mehrere Ventile in spezieller geometrischer Anordnung auf, mittels derer ein nicht näher spezifizierter Stand der Technik verbessert werden soll. Gemäß jenem Stand der Technik sind konventionelle Behälter für Biomasse mit einem verschließbaren Auslaßrohr zur Beseitigung der sogenannten Schwerfraktion, der sogenannten Leichtfraktion und des zwangsläufig mitkommenden Wassers versehen. Es soll sich gemäß der in der DE 44 93 063 T1 zitierten Druckschrift als schwer erwiesen haben, die Entleerung mit Hilfe eines solchen Rohres in zufriedenstellender Weise durchzuführen. Diese Aussage wird durch die Praxis bestätigt.Such an emptying device is for example in the DE 44 93 063 T1 described. The subject of those explained there The device has several valves in a special geometric arrangement by means of which an unspecified prior art should be improved. According to that state of the art conventional containers for biomass with a closable Outlet pipe for the removal of the so-called heavy fraction, the so-called light fraction and the inevitably accompanying water Mistake. It is said to be in accordance with that cited in DE 44 93 063 T1  Have proven difficult to emptying with the help of a document to perform such a pipe in a satisfactory manner. This The statement is confirmed by practice.

Ferner ist es von erheblichem Nachteil, daß der Behälter vollständig entleert werden muß, da sich die Schwerfraktion ja an dessen Boden befindet. Deswegen muß der Faul- bzw. Gärprozeß unterbrochen werden, was unter anderem zu einer schlechteren Rentabilität führt.Furthermore, it is a considerable disadvantage that the container is complete must be emptied, since the heavy fraction is at the bottom located. Therefore the fermentation or fermentation process has to be interrupted, which among other things leads to poorer profitability.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entleerungsvorrichtung anzugeben, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweist, und die eine effiziente Entleerung eines Behälters in derartigen Aufbereitungsanlagen ermöglicht.The present invention has for its object a Emptying device to indicate which the disadvantages mentioned above does not have, and the efficient emptying of a container in such processing plants.

Diese Aufgabe wird durch eine Entleerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This task is accomplished by an emptying device with the features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung liegen in ihrem verhältnismäßig einfachen Aufbau, in ihrer hohen Betriebssicherheit und ihrer großen Effizienz, da sie - falls erforderlich - sogar kontinuierlich arbeiten kann. Mit der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung ist weder eine vollständige Entleerung des Behälters noch eine Unterbrechung des Aufbereitungsvorganges erforderlich.The particular advantages of the emptying device according to the invention are in their relatively simple structure, in their high Operational safety and its high efficiency, since - if necessary - can even work continuously. With the invention Emptying device is neither a complete emptying of the Container still an interruption of the preparation process required.

Mit Hilfe der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausfürungsbeispieles noch näher erläutert.With the help of the drawings, the invention is based on a Execution example explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Gärbehälter und Fig. 1 shows a section through a fermentation tank and

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Gärbehälter,
wobei beide Darstellungen stark schematisiert sind, um nicht vom Wesentlichen abzulenken. Fig. 1 is a plan view of the fermentation tank,
both representations are highly schematic so as not to distract from the essential.

In Fig. 1 ist ein Gärbehälter 1 einer Biogasanlage B schematisch dargestellt. Der Gärbehälter 1 ist als sogenannter Fermenter für die Biogasgewinnung nach dem anaeroben Abbauprinzip ausgebildet. Er stellt also einen allseits geschlossenen, gasdichten Behälter in Form eines zylindrischen Bassins dar. Im Zentrum 2 der Decke 3 des Gärbehälters 1 befindet sich eine Durchlaßöffnung 4 für eine Welle 5 eines Rührwerkes 6. Die Durchlaßöffnung 4 ist mit einer Flüssigkeit 7 gasdicht gegenüber der Umgebung abgedichtet und die Welle 5 des Rührwerkes 6 durchgreift diese Flüssigkeitsdichtung 7. Der Durchgriff der Welle 5 durch die Flüssigkeitsdichtung 7 kann berührungslos erfolgen. Die Welle 5 ist im Boden 8 des Gärbehälters 1 nochmals in herkömmlicher Weise gelagert. Ein Rührstab 9, der mit Rührflügeln 10 versehen ist, ist an der Welle 5 befestigt und rotiert mit dieser. Die Rührflügel 10 überstreichen den Boden 8 unmittelbar über dessen Oberfläche 11. Schwerfraktion S, die sich am Boden 8 des Gärbehälters 1 abgesetzt hat, wird durch das Rührwerk 6 bewegt. Die Rührflügel 10 des Rührwerkes 6 sind dabei im Zusammenwirken mit der Drehrichtung des Rührwerkes 6 so ausgerichtet, daß die Schwerfraktion S der im Gärbehälter 1 enthaltenen Biomasse M an die Peripherie P des Gärbehälters 1 gefördert wird.In Fig. 1, a fermentation tank 1 of a biogas plant B is shown schematically. The fermentation tank 1 is designed as a so-called fermenter for biogas production based on the anaerobic decomposition principle. It therefore represents a gas-tight container in the form of a cylindrical basin which is closed on all sides. In the center 2 of the ceiling 3 of the fermentation container 1 there is a passage opening 4 for a shaft 5 of an agitator 6 . The passage opening 4 is sealed with a liquid 7 in a gas-tight manner with respect to the surroundings, and the shaft 5 of the agitator 6 passes through this liquid seal 7 . The shaft 5 can penetrate through the liquid seal 7 without contact. The shaft 5 is again supported in the bottom 8 of the fermentation tank 1 in a conventional manner. A stirring rod 9 , which is provided with stirring blades 10 , is attached to the shaft 5 and rotates with it. The agitator blades 10 sweep the floor 8 directly over its surface 11 . Heavy fraction S, which has settled on the bottom 8 of the fermentation tank 1 , is moved by the agitator 6 . The impeller 10 of the stirring mechanism 6 are aligned in cooperation with the direction of rotation of the agitator 6, so that the heavy fraction S is conveyed biomass M contained in the fermentation tank 1 to the periphery P of the digester. 1

Im Boden 8 des Gärbehälters 1 befindet sich an dessen Außenbereich eine Aufnahmegrube 12 zur Aufnahme von Schwerfraktion S, in welche die Schwerfraktion S durch das rotierende Rührwerk 6 mittels der Rührflügel 10 gefördert wird. Die Aufnahmegrube 12 für die Schwerfraktion S weist einen Auslaß 13 auf, an den sich ein Förderschacht 14 anschließt, der mit der Aufnahmegrube 12 gasdicht verbunden ist. Der Förderschacht 14 nimmt zwischen der Vertikalen und der Horizontalen einen vorbestimmbaren Winkel ein und ist in seinem Innern mit einer Förderschnecke 15 versehen. Die Förderschnecke 15 beginnt in der Aufnahmegrube 12 und endet im Förderschacht 14 an dessen freiem Ende geringfügig oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der im Gärbehälter 1 befindlichen Biomasse M.In the bottom 8 of the fermentation tank 1 there is a receiving pit 12 on the outer area thereof for receiving heavy fraction S, into which the heavy fraction S is conveyed by the rotating agitator 6 by means of the stirring blades 10 . The receiving well 12 for the heavy fraction S has an outlet 13 which is adjoined by a conveyor shaft 14 connects, which is gas-tightly connected with the recording pit 12th The conveyor shaft 14 assumes a predeterminable angle between the vertical and the horizontal and is provided with a conveyor screw 15 in its interior. The screw conveyor 15 begins in the receiving pit 12 and ends in the conveyor shaft 14 at its free end slightly above the liquid level of the biomass M located in the fermentation tank 1 .

Nach dem physikalischen Prinzip der kommunizierenden Röhren steht im schrägen Förderschacht 14 die flüssige Biomasse M genauso hoch, wie im Gärbehälter 1, so daß keine Fremdluft in den Gärbehälter 1 eindringen kann.According to the physical principle of the communicating tubes, the liquid biomass M is just as high in the inclined conveyor shaft 14 as in the fermentation tank 1 , so that no outside air can enter the fermentation tank 1 .

Die Förderschnecke 15 kann auf manuellen Befehl hin, in regelmäßigen Zeitabständen oder kontinuierlich Schwerfraktion S aus der Aufnahmegrube 12 abfördern. Der Gärbehälter 1 muß dazu weder vollständig noch teilweise entleert werden, noch muß der Gärprozeß unterbrochen werden.The screw conveyor 15 can remove heavy fraction S from the receiving pit 12 at manual intervals, at regular intervals or continuously. The fermentation tank 1 does not have to be completely or partially emptied, nor does the fermentation process have to be interrupted.

Das Rührwerk 6 selbst kann ebenfalls auf einen einzelnen Befehl bin, oder in bestimmten Zeitabständen oder kontinuierlich in Rotation versetzt werden und so die Schwerfraktion S in den Peripheriebereich P des Gärbehälters 1 fördern. Es versteht sich, daß die Rotation des Rührwerkes 6 und die Förderung der Förderschnecke 15 zeitlich aufeinander abgestimmt werden. The agitator 6 itself can also be set to a single command, or can be set in rotation at certain time intervals or continuously and thus convey the heavy fraction S into the peripheral region P of the fermentation tank 1 . It goes without saying that the rotation of the agitator 6 and the conveying of the screw conveyor 15 are coordinated with one another in time.

Fig. 2 stellt die Draufsicht auf die Biogasanlage B gemäß Fig. 1 dar. Im Zentrum 2 des Gärbehälters 1 ist die Welle 5 des Rührwerkes 6 erkennbar. Der Rührstab 9 ist über Versteifungen 16 mit der Welle 5 verbunden und trägt in radialer Richtung eine Anzahl von Rührflügeln 10, die eine bestimmte, tangential verlaufende Ausrichtung zur Peripherie P des Gärbehälters 1 einnehmen. Diese Ausrichtung ist von verschiedenen Parametern - zum Beispiel dem Durchmesser des Gärbehälters 1, der Dichte der Biomasse M, der zu erwartenden Dichte der Schwerfraktion S und ähnlichem - abhängig und wird vom Fachmann entsprechend gewählt. FIG. 2 shows the top view of the biogas plant B according to FIG. 1. The shaft 5 of the agitator 6 can be seen in the center 2 of the fermentation tank 1 . The stirring rod 9 is connected to the shaft 5 via stiffeners 16 and carries in the radial direction a number of stirring blades 10 which assume a specific, tangential orientation to the periphery P of the fermentation tank 1 . This orientation is dependent on various parameters - for example the diameter of the fermentation tank 1 , the density of the biomass M, the expected density of the heavy fraction S and the like - and is chosen accordingly by the person skilled in the art.

Der Antrieb von Rührwerk 6 und Förderschnecke 15 erfolgt bevorzugt durch Elektromotoren, die hier nicht näher bezeichnet sind.The agitator 6 and screw conveyor 15 are preferably driven by electric motors, which are not described in more detail here.

Abweichend vom erläuterten Ausführungsbeispiel kann die Entleerungsvorrichtung mit Erfolg auch in Biogasanlagen eingesetzt werden, denen das aerobe Abbauverfahren zugrunde liegt. Auch in Kläranlagen läßt sich die erfindungsgemäße Entleerungsvorrichtung erfolgreich zur Abförderung von Schwerfraktion verwenden.Deviating from the illustrated embodiment, the Emptying device successfully used in biogas plants which are based on the aerobic degradation process. Also in The emptying device according to the invention can be used in sewage treatment plants successfully used to remove heavy fraction.

Ganz allgemein ist die erfindungsgemäße Entleerungsvorrichtung für alle Anlagen geeignet, bei denen Bodensatz - gleich welcher Art - aus Behältern entfernt werden muß, die nicht ohne weiteres einen Eingriff in die im Betrieb befindliche Anlage erlauben.In general, the emptying device according to the invention is for everyone Suitable systems where sediment - of whatever type - is made Containers must be removed, which are not easy to engage in allow the system in operation.

Der Behälter 1 mit der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung kann sich oberhalb der Erdoberfläche befinden oder aber ganz oder teilweise in den Erdboden eingelassen sein.The container 1 with the emptying device according to the invention can be located above the surface of the earth or can be completely or partially embedded in the ground.

Claims (4)

1. Entleerungsvorrichtung für einen Behälter, insbesondere einen Behälter einer Biogasanlage, bei der die Entleerungsvorrichtung am unteren Ende des Behälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) ein rotierendes Rührwerk (6) angeordnet ist, dessen Rührflügel (10) so angeordnet sind, daß Schwerfraktion (S) von vorzugsweise Biomasse (M) an die Peripherie (P) des Behälters (1) gefördert wird, daß sich an der Peripherie (P) des Behälters (1) wenigstens eine Aufnahmegrube (12) zur Aufnahme von Schwerfraktion (S) befindet, daß ein gasdicht mit der Aufnahmegrube (12) verbundener Förderschacht (14) außerhalb des Behälters (1) über den Flüssigkeitsstand der Biomasse (M) hinaus ragt und eine Fördereinrichtung (15) aufweist, mit der die Schwerfraktion (S) abgefördert werden kann, ohne den Gärvorgang im Behälter (1) unterbrechen zu müssen.1. emptying device for a container, in particular a container of a biogas plant, in which the emptying device is arranged at the lower end of the container, characterized in that a rotating agitator ( 6 ) is arranged in the container ( 1 ), the impeller ( 10 ) of which is arranged in this way are that heavy fraction (S) of preferably biomass (M) is conveyed to the periphery (P) of the container ( 1 ), that at the periphery (P) of the container ( 1 ) there is at least one receiving pit ( 12 ) for receiving the heavy fraction (S) is that a gas-tight conveyor shaft ( 14 ) connected to the receiving pit ( 12 ) extends beyond the liquid level of the biomass (M) outside the container ( 1 ) and has a conveyor device ( 15 ) with which the heavy fraction (S) can be removed without having to interrupt the fermentation process in the container ( 1 ). 2. Entleerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung als Förderschnecke (15) ausgebildet ist.2. Emptying device according to claim 1, characterized in that the conveyor is designed as a screw conveyor ( 15 ). 3. Entleerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderschacht (14) unter einem Winkel zwischen 0° und 90° verläuft und daß sich sein freies Ende wenigstens auf dem Flüssigkeitsniveau der im Behälter (1) befindlichen Biomasse (M) befindet.3. Emptying device according to claim 1, characterized in that the conveyor shaft ( 14 ) extends at an angle between 0 ° and 90 ° and that its free end is at least at the liquid level of the biomass (M) located in the container ( 1 ). 4. Entleerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Behälter (1) oberirdisch oder ganz oder teilweise unterirdisch befindet.4. Emptying device according to claim 1, characterized in that the container ( 1 ) is above ground or completely or partially underground.
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