DE19756485C2 - Digester with agitator and method for operating an agitator in a digester - Google Patents
Digester with agitator and method for operating an agitator in a digesterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Faulbehälter mit einem Rührwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Rührwerks in einem Faulbehälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to a digester with an agitator according to the Preamble of claim 1 and a method for operating a Agitator in a digester according to the preamble of claim 8.
Derartige Faulbehälter sind aus dem Einsatz in landwirtschaftlichen Biogasanlagen und kommunalen Kläranlagen bekannt. In dem Faulbehälter verweilen organische Abfallstoffe im Durchschnitt für mehrere Tage bei einer Temperatur, die über der Atmosphärentemperatur liegt und beispielsweise etwa 35°C beträgt. In dem Faulbehälter ist ein Rührwerk vorgesehen, das unter anderem zur Verteilung von über einen Füllstutzen eingeleiteten Abfallstoffen dient. Das Rührwerk wird in zeitlichen Abständen betrieben, damit ein optimaler Temperaturausgleich im Faulbehälter erfolgt und damit die neu eingeleiteten Abfallstoffe gleichmäßig im Faulbehälter verteilt werden. Das Rührwerk dient darüber hinaus dazu, die im Faulbehälter enthaltenen Bakterien gleichmäßig mit Nährstoffen zu versorgen, die Bildung von Schichten zu verhindern, insbesondere die sich fortwährend bildenden Schwimm- und Sinkschichten zu zerstören, und die Gasbläschen freizusetzen, die in tieferen Schichten an Schlammteilchen gebunden sind. Durch den Gärprozeß im Faulbehälter erfolgt eine Gasabscheidung, wobei das entstehende Biogas in einem Speicherbehälter gespeichert werden kann.Such digesters are from use in agricultural Biogas plants and municipal sewage plants known. In the digester organic waste remains on average for several days at one Temperature that is above atmospheric temperature, for example about Is 35 ° C. An agitator is provided in the digester, which is under other for the distribution of waste materials introduced via a filler neck serves. The agitator is operated at intervals so that a Optimal temperature compensation takes place in the digester and thus the new one discharged waste materials are evenly distributed in the digester. The agitator also serves to contain the digester To supply bacteria evenly with nutrients, the formation of layers too prevent, especially the continuously developing swimming and Destroy sink layers, and release the gas bubbles in the deeper layers Layers are bound to sludge particles. Through the fermentation process in Digester is gas separated, with the biogas being produced in one Storage container can be stored.
Eine Mischeinrichtung für flüssigkeitsgefüllte Behälter ist aus der DE 94 04 188 U1 bekannt. Dabei wird eine mit einer Führungseinheit fest verbundene Umwälzeinrichtung mittels einer Hebevorrichtung in den Behälter entlang und außerhalb eines am Boden des Behälters befestigten Führungsrohrs abgesenkt und angehoben. Dabei ist der Abstand zwischen dem Führungsrohr und der Wand des Behälters so bemessen, daß die Umwälzeinrichtung die für ihre ungestörte Funktion notwendigen saugseitigen und radialen Freiräume besitzt.A mixing device for liquid-filled containers is known from DE 94 04 188 U1 known. One is firmly connected to a guide unit Circulating device in the container along and by means of a lifting device lowered outside a guide tube attached to the bottom of the container and raised. The distance between the guide tube and the wall of the Container dimensioned so that the circulating device for its undisturbed function has the necessary suction and radial clearances.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faulbehälter mit einem Rührwerk sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Rührwerks in einem Faulbehälter bereitzustellen, die eine bessere Durchmischung der Abfallstoffe im Faulbehälter bereitstellen und damit die Effizienz des Faulbehälters erhöhen. Dabei soll insbesondere durch eine verbesserte Durchmischung der Abfallstoffe die Gasabscheidung verbessert werden.It is an object of the present invention to provide a digester with an agitator and a method for operating an agitator in a digester to provide better mixing of the waste materials in the digester provide and thus increase the efficiency of the digester. In doing so in particular through improved mixing of the waste materials Gas separation can be improved.
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen offenbarte Vorrichtung und das Verfahren gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the one disclosed in the independent claims Device and the method solved. Special embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
Die Aufgabe ist bei einem Faulbehälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Rührwerk in einem unterhalb des Füllstutzens angeordneten Rührrohr untergebracht ist, und daß die verlängerte horizontale Projektion der Rührachse den Umfang des Faulbehälters sekantenförmig schneidet.The object is in a digester according to the preamble of claim 1 solved in that the agitator in a below the filler neck arranged stirring tube is housed, and that the extended horizontal Projection of the stirring axis cuts the circumference of the digester secant-shaped.
Bei dem Faulbehälter handelt es sich in der Regel um einen zylindrischen, geschlossenen Raum mit einer kreisrunden Bodenfläche. Das Rührwerk besteht neben der Antriebsachse auch aus einer oder mehreren Rührschaufeln bzw. aus einer Rührschraube. Über den Füllstutzen werden neue Abfallstoffe in den Faulbehälter eingegeben. Das Rührrohr verläuft in der Regel senkrecht und erstreckt sich bis zu einem Abstand von 0,2 m bis 1 m unterhalb der Füllhöhe. The digester is usually a cylindrical, closed room with a circular floor surface. The agitator is there In addition to the drive axis, it also consists of one or more stirring blades a stirring screw. New waste materials are fed into the Digester entered. The stirring tube is usually vertical and extends up to a distance of 0.2 m to 1 m below the fill level.
Das Rührwerk ist in der Regel in einem abgewinkelten, horizontalen Abschnitt des Rührrohres angeordnet, wobei die Rührachse mittig und achsenparallel zu dem horizontalen Abschnitt des Rührrohres verläuft. Erfindungsgemäß ist dabei die Rührachse des Rührwerks nicht auf den Mittelpunkt des Faulbehälters gerichtet, sondern die verlängerte Rührachse schneidet den Umfang des Faulbehälters sekantenförmig.The agitator is usually in an angled, horizontal section arranged of the stirring tube, with the stirring axis in the middle and parallel to the axis the horizontal section of the stirring tube. According to the invention the agitator axis of the agitator is not on the center of the digester directed, but the extended stirring axis cuts the circumference of the Septic tank secant-shaped.
Dies hat den Vorteil, daß dadurch eine Drehrührbewegung der Abfallstoffe in dem Faulbehälter erreicht wird. Dies führt zu einer besonders guten Durchmischung der Abfallstoffe und dadurch zu einer erhöhten Effizienz des Faulbehälters hinsichtlich der Gasentwicklung. Die Anordnung des Rührrohres unterhalb des Füllstutzens hat den Vorteil, daß dadurch neu eingefülltes Material unmittelbar in das Rührrohr angesaugt wird und damit besonders wirksam mit den im Faulbehälter befindlichen Abfallstoffen vermischt wird. Insbesondere wird durch diese erfindungsgemäße Anordnung des Rührrohres unterhalb des Füllstutzens die Ausbildung von Schwimmschichten durch neu eingeleitete Abfallstoffe wirksam vermieden.This has the advantage that a rotary stirring movement of the waste materials in the digester is reached. This leads to a particularly good one Mixing of the waste materials and thereby an increased efficiency of the Digester with regard to gas development. The arrangement of the stirring tube underneath the filler neck has the advantage that it adds something new Material is sucked directly into the stirring tube and therefore particularly is effectively mixed with the waste materials in the digester. In particular, this arrangement of the stirring tube according to the invention below the filler neck the formation of floating layers through new discharged waste effectively avoided.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil, daß durch die Einhaltung eines gewissen Abstandes des Rührwerks vom Boden des Faulbehälters sich am Boden des Faulbehälters ein Bodensatz von ausgefaulten Abfallstoffen bilden kann, der durch die Rührbewegung nicht erneut aufgewirbelt wird. Dadurch wird eine unerwünschte Durchmischung der noch gasaktiven Abfallstoffe mit dem nicht mehr gasaktiven Bodensatz im Faulbehälter wirksam vermieden. Letztlich wird hierdurch weiterhin die Effizienz der Gasbildung im Faulbehälter erhöht.The special embodiment of the invention according to claim 2 has the Advantage that by maintaining a certain distance of the agitator from Bottom of the digester is a sediment at the bottom of the digester can form digested waste, which is not due to the stirring movement is whirled up again. This will result in undesired mixing of the still gas-active waste with the no longer gas-active sediment in the Digester effectively avoided. Ultimately, this will continue increases the efficiency of gas formation in the digester.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Anspruch 3 hat den Vorteil, daß durch die dreieckförmige oder teilelliptische Ausbildung des Querschnittes des Rührrohres keine Behinderung der gewünschten Drehbewegung der Abfallstoffe durch das am Umfang des Faulbehälters angebrachte Rührrohr erfolgt, so daß die Rührdrehbewegung der Abfallstoffe besonders wirksam erfolgt. Alternativ zu einem dreieckförmig oder teilelliptischen Querschnitt kommt auch ein vieleckförmiger Querschnitt in Frage, der so ausgestaltet ist, daß er eine gleichmäßige Rührdrehbewegung nicht behindert.The special embodiment of the invention according to claim 3 has the Advantage that the triangular or partially elliptical design of the Cross section of the stirring tube no obstruction of the desired Rotary movement of the waste materials by the on the circumference of the digester attached stirring tube takes place, so that the stirring rotation of the waste materials done particularly effectively. Alternatively to a triangular or partly elliptical cross section also comes in a polygonal cross section Question that is designed so that it has a smooth stirring rotation not disabled.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Anspruch 4 hat den Vorteil, daß durch die Höhenverstellung des Rührwerks in verschiedenen Höhen innerhalb des Faulbehälters gerührt werden kann, was zu einer besseren Durchmischung der Abfallstoffe und damit zu einer höheren Effizienz der Gasbildung führt. Die Höhenverstellung kann dabei entweder manuell oder motorisch erfolgen.The special embodiment of the invention according to claim 4 has the Advantage that the height adjustment of the agitator in different Heights within the digester can be stirred, resulting in a better one Mixing of the waste materials and thus a higher efficiency of the Gas formation leads. The height adjustment can either be manual or done by motor.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Anspruch 5 hat den Vorteil, daß durch eine Verkippung der Antriebsachse aus der Horizontalen nicht nur eine horizontale Rührdrehbewegung der Abfallstoffe bewirkt wird, sondern darüber hinaus auch eine Durchmischung der Abfallstoffe in vertikaler Richtung erfolgt. Der Winkel zwischen der Antriebsachse und der Horizontalen beträgt dabei vorzugsweise zwischen 5° und 45°.The special embodiment of the invention according to claim 5 has the Advantage that by tilting the drive axis from the horizontal not only a horizontal stirring rotation of the waste materials is brought about, but also a vertical mixing of the waste materials Direction. The angle between the drive axis and the horizontal is preferably between 5 ° and 45 °.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß durch die nach außen geführte Antriebsachse die Motoreneinheit außerhalb des Faulbehälters angeordnet ist, was insbesondere hinsichtlich von Wartungsarbeiten an dem Motor von Vorteil ist. Darüber hinaus können durch das Vorsehen einer Getriebeverbindung verschiedene Über- bzw. Untersetzungsverhältnisse und damit verschiedene Drehzahlen des Rührwerks realisiert werden. Die Getriebeverbindung kann dabei auch über eine Zahnradverbindung erfolgen, vorzugsweise wird jedoch eine Ketten- oder Riemenverbindung vorgesehen. Darüber hinaus kann eine Kupplung, beispielsweise auch eine Rutschkupplung, vorgesehen sein.The special embodiment of the invention according to claim 6 has the Advantage that the motor unit through the outward drive shaft is arranged outside the digester, which is particularly important with regard to Maintenance work on the engine is beneficial. In addition, by the provision of a gear connection various over- or Reduction ratios and thus different speeds of the agitator will be realized. The gear connection can also be via a Gear connection, but preferably a chain or Belt connection provided. In addition, a clutch, for example, a slip clutch can also be provided.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Anspruch 7 hat den Vorteil, daß durch die Ausführung der Antriebsachse außerhalb des Faulbehälters als Zapfwelle zusätzlich zum Antrieb durch den Elektromotor ein Antrieb durch einen Verbrennungsmotor, beispielsweise durch einen Traktor, möglich ist. Dieses Rühren mittels eines Verbrennungsmotors erlaubt höhere Rührleistungen, beispielsweise zum Zwecke einer besonders gründlichen Durchmischung der Abfallstoffe in dem Faulbehälter oder zu Reinigungszwecken.The special embodiment of the invention according to claim 7 has the Advantage that the execution of the drive shaft outside of Septic tank as PTO in addition to the drive by the electric motor Driven by an internal combustion engine, for example by a tractor, is possible. This stirring by means of an internal combustion engine allows higher ones Mixing performance, for example for the purpose of a particularly thorough Mixing the waste materials in the digester or too Cleaning purposes.
Die zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines Rührwerks in einem Faulbehälter gemäß dem Anspruch 8 gelöst. Durch das Rühren des Inhalts des Faulbehälters, während neues Abfallmaterial über den Einfüllstutzen in den Faulbehälter eingefüllt wird, wird eine gleichmäßige Durchmischung von neuen und bereits im Faulbehälter vorhandenen Abfallstoffen erreicht. Dadurch wird eine Homogenisierung der im Faulbehälter befindlichen Abfallstoffe erzielt und damit letztlich die Effizienz der Gasbildung erhöht.The underlying task is also operated through a method an agitator in a digester according to claim 8 solved. By stirring the contents of the digester while creating new waste material is filled into the digester through the filler neck, a uniform mixing of new and already in the digester existing waste materials reached. This will homogenize the waste in the digester and ultimately efficiency gas formation increases.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Anspruch 9 hat den Vorteil, daß durch das Rühren in umgekehrter Drehrichtung die Strömungsrichtung im Rührrohr umgedreht wird und dadurch das Rührrohr gereinigt wird, insbesondere wird dadurch Fasermaterial, das sich an dem Ende des Saugrohrs, das im Normalbetrieb die Ansaugseite des Rührrohres bildet, abgesetzt hat, gelöst und abgespült.The special embodiment of the invention according to claim 9 has the Advantage that by stirring in the opposite direction the direction of flow in the stirring tube is reversed and thereby the stirring tube is cleaned, in particular this will result in fiber material that is at the end the suction tube, which forms the suction side of the stirring tube in normal operation, has settled, loosened and rinsed.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben wird. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which reference to the drawings an embodiment is described in detail. Here, those mentioned in the claims and in the description Features individually for themselves or in any combination be essential to the invention.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Faulbehälters im Querschnitt; Fig. 1 shows a side view of a digester according to the invention in cross section;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Faulbehälter der Fig. 1. FIG. 2 shows a top view of the digester from FIG. 1.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Faulbehälters 1. Im dargestellten Beispiel bildet der Faulbehälter 1 einen Biogasreaktor mit integrierter Gasspeicherhaube 2. Der Faulbehälter 1 bildet einen zylindrischen, geschlossenen Raum mit kreisrunder Bodenfläche 20 und ist mit einem Dach 6 versehen. Umfänglich weist der Faulbehälter 1 eine Isolierung 3, eine Wandheizung 4 sowie eine Verkleidung 5 auf. Über den Füllstutzen 7 erfolgt der Zulauf von frischen Substraten bzw. von frischen Abfallstoffen. Der Ablauf 8 weist einen integrierten Notablauf auf. Über den absperrbaren Anschluß 9 erfolgt die Entleerung des Faulbehälters 1. Der Faulbehälter 1 weist darüber hinaus ein Mannloch 10 auf. Eine Vorrichtung 11 sorgt für eine Über- und Unterdrucksicherung der Gasspeicherhaube 2. Fig. 1 shows a side view of the digester 1 of the invention. In the example shown, the digester 1 forms a biogas reactor with an integrated gas storage hood 2 . The digester 1 forms a cylindrical, closed space with a circular bottom surface 20 and is provided with a roof 6 . The digester 1 has an insulation 3 , a wall heater 4 and a casing 5 . Fresh substrates or fresh waste materials are fed in via the filler neck 7 . The drain 8 has an integrated emergency drain. The digester 1 is emptied via the lockable connection 9 . The digester 1 also has a manhole 10 . A device 11 ensures overpressure and underpressure protection of the gas storage hood 2 .
Am Umfang 21 des Faulbehälters 1 ist ein Rührwerk 22 mit einer Antriebsachse 23 angeordnet, die von einem Antrieb 13 zur Homogenisierung der im Faulbehälter 1 befindlichen Abfallstoffe antreibbar ist. Der Antrieb 13 wird von einem Elektromotor gebildet, der über eine Getriebeverbindung, bestehend aus Kettenrädern und einer Antriebskette, mit der Antriebsachse 23 gekoppelt ist. Das Rührwerk 22 besteht aus einer mehrschaufligen Rührschraube.On the circumference 21 of the digester 1 there is an agitator 22 with a drive shaft 23 which can be driven by a drive 13 for homogenizing the waste materials in the digester 1 . The drive 13 is formed by an electric motor which is coupled to the drive axle 23 via a gear connection consisting of chain wheels and a drive chain. The agitator 22 consists of a multi-bladed stirring screw.
Das Rührwerk 22 befindet sich in einem horizontalen Abschnitt des in seiner Längserstreckung vertikal angeordneten Rührrohres 12, das am Umfang 21 des Faulbehälters 1 angeordnet ist. Das Rührrohr 12 erstreckt sich dabei bis zu einem Abstand von 0,2 m bis 1 m unterhalb der Füllhöhe der Abfallstoffe im Faulbehälter 1. Die lichte Weite bzw. der Durchmesser des Rührrohres 12 beträgt zwischen 0,5 m und 1,5 m.The agitator 22 is located in a horizontal section of the agitator tube 12 which is arranged vertically in its longitudinal extent and which is arranged on the circumference 21 of the digester 1 . The stirring tube 12 extends up to a distance of 0.2 m to 1 m below the fill level of the waste materials in the digester 1 . The clear width or the diameter of the stirring tube 12 is between 0.5 m and 1.5 m.
Die Antriebsachse 23 verläuft horizontal, kann jedoch in einer alternativen Ausführungsform auch gegenüber der Horizontalen um einen Winkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise um einem Winkel zwischen 5° und 45°, verkippt sein. Die Verkippung kann einstellbar sein.The drive axis 23 runs horizontally, but in an alternative embodiment can also be tilted relative to the horizontal by an angle between 0 ° and 90 °, preferably by an angle between 5 ° and 45 °. The tilt can be adjustable.
Das Rührrohr 12 steht auf der Bodenfläche 20 des Faulbehälters 1 auf, es kann jedoch auch von der Bodenfläche 20 beabstandet enden. Das Rührwerk 22 ist vom Boden des Faulbehälters beabstandet, beispielsweise weist es einen Abstand zwischen 0,5 m und 1 m vom Boden 20 des Faulbehälters 1 auf.The stirring tube 12 stands on the bottom surface 20 of the digester 1 , but it can also end at a distance from the bottom surface 20 . The agitator 22 is spaced from the bottom of the digester, for example it has a distance between 0.5 m and 1 m from the bottom 20 of the digester 1 .
Der Faulbehälter 1 weist darüber hinaus eine Gasinhaltsanzeige 15 sowie einen Anschluß 16 zur Gasentnahme auf. Weiterhin ist ein Anschluß 17 für eine Entschwefelung und ein Anschluß 18 zur Temperaturmessung der im Faulbehälter 1 befindlichen Abfallstoffe vorgesehen.The digester 1 also has a gas content display 15 and a connection 16 for gas extraction. Furthermore, a connection 17 for desulfurization and a connection 18 for temperature measurement of the waste materials in the digester 1 are provided.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Faulbehälter 1 der Fig. 1. FIG. 2 shows a top view of the digester 1 of FIG. 1.
Die verlängerte horizontale Projektion 24 der Antriebsachse 23 schneidet den Umfang 21 des Faulbehälters 1 sekantenförmig. Die Antriebs- bzw. Rührachse 23 ist daher nicht auf den Mittelpunkt 25 des Faulbehälters 1 gerichtet. Das Rührrohr 12 ist dreieckförmig ausgebildet, wobei zwei Schenkel des Dreiecks einen rechten Winkel bilden und die Hypotenuse durch einen Abschnitt des Umfangs 21 des Faulbehälters 1 gebildet wird. Das Rührwerk 22 ist in einem horizontalen Abschnitt des Rührrohres 12 untergebracht. Das Rührrohr 12 ist unmittelbar unter dem Füllstutzen 7 angeordnet.The extended horizontal projection 24 of the drive axle 23 cuts the circumference 21 of the digester 1 in a secant shape. The drive or stirring axis 23 is therefore not directed to the center 25 of the digester 1 . The stirring tube 12 is triangular, two legs of the triangle forming a right angle and the hypotenuse being formed by a portion of the circumference 21 of the digester 1 . The agitator 22 is accommodated in a horizontal section of the stirring tube 12 . The stirring tube 12 is arranged directly under the filler neck 7 .
Claims (9)
daß das Rührwerk (22) in einem unterhalb des Füllstutzens (7) angeordneten Rührrohr (12) untergebracht ist und
daß die verlängerte horizontale Projektion (24) der Antriebsachse (23) den Umfang (21) sekantenförmig schneidet.1. digester ( 1 ) with a round bottom surface ( 20 ), a filler neck ( 7 ) and a stirrer ( 22 ) attached to the circumference ( 21 ) of the digester ( 1 ) with a drive shaft ( 23 ), characterized in that
that the agitator (22) is housed in a cylinder disposed below the filling nozzle (7) stirring tube (12) and
that the extended horizontal projection ( 24 ) of the drive axis ( 23 ) intersects the circumference ( 21 ) secant.
Rühren des Inhalts des Faulbehälters (1) in zeitlichen Abständen,
gekennzeichnet durch den Schritt:
Rühren des Inhalts während Material über den Einfüllstutzen (7) in den Faulbehälter (1) eingefüllt wird.8. A method for operating an agitator ( 22 ) in a digester ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, with the step:
Stirring the contents of the digester ( 1 ) at intervals,
characterized by the step:
Stir the contents while the material is poured into the digester ( 1 ) via the filler neck ( 7 ).
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