DE202005014176U1

DE202005014176U1 - Bioreaktor mit Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE202005014176U1
Application number: DE202005014176U
Authority: DE
Original assignee: Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Bekon Energy Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2015-09-09
Also published as: EA012226B1; US20090155892A1; ES2460540T3; WO2007028642A1; JP2009507623A; CN101258234A; EP1926810B1; EP1926810A1; EA200800775A1; BRPI0615624A2; JP4695693B2; PL1926810T3; US8053228B2

Abstract

Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse, mit einem durch eine Klappe (14), bevorzugt gasdicht, verschließbaren Faulbehälter (2) zur Aufnahme der Biomasse, gekennzeichnet durch eine Rückhaltevorrichtung (100), die in Befüllrichtung hinter der Klappe derart in dem Faulbehälter angeordnet werden kann, dass eingefüllte Biomasse sich wenigstens teilweise an der Rückhaltevorrichtung (100) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse.
Ein Bioreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 1 301 583 B1 bekannt, auf deren Offenbarung zur Vermeidung unnötiger Wiederholung vollinhaltlich Bezug genommen und deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
Bei diesem bekannten Bioreaktor drück bei entsprechender Beladung die Biomasse gegen die Klappe, die deshalb entsprechend massiv ausgeführt sein muss, andererseits zur ausreichenden Abdichtung des Faulbehälters auch präzise schließen muss. Eine solche zugleich feste und präzise bewegliche Klappe ist teuer. Zugleich besteht die Gefahr, dass die Klappe bei hoher Beladung mit Biomasse nicht mehr präzise schließt und abdichtet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen bekannten Bioreaktor dahingehend zu verbessern, dass er eine große Beladung an Biomasse aufnehmen kann, ohne die Dichtungseigenschaften zu beeinflussen oder eine teure, massive Klappe zu erfordern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Bioreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale weitergebildet.
Der Bioreaktor nach Anspruch 1 weist im wesentlichen den aus der gattungsbildenden EP 1 301 583 B1 bekannten Aufbau auf. Durch die gasdicht verschließbare Klappe, die ausreichend groß ausgeführt ist, kann auf einfache Weise Biomasse in den Behälter eingefüllt und die Biorestmasse kann nach der Methanisierung leicht wieder entnommen werden.
Die Biomasse drückt bei geschlossenem Behälter im wesentlichen oder wenigstens zu einem bestimmten Anteil auf das Rückhaltesystem. Hierdurch wird die Klappe entlastet und kann gleichermaßen leicht und präzise abdichtend ausgeführt sein.
Vorteilhafterweise ist das Rückhaltesystem flüssigkeitsdurchlässig. Die Biomasse drückt unter ihrem Eigengewicht von innen gegen das Rückhaltesystem, so dass Sickersaft aus- und durch das Rückhaltesystem gepresst wird, hinter dem es in der zwischen Rückhaltesystem und Klappe im Boden angeordneten Drainageeinrichtung gesammelt und abgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführung reicht das Rückhaltesystem vom Boden des Faulbehälters bis zu einer bestimmten Teilhöhe oder auch alternativ über die gesamte vertikale Höhe des Faulbehälters. Das Rückhaltesystem kann aus einer oder mehreren im wesentlichen plattenförmigen Elementen bestehen, die in entsprechende Führungsschienen eingesetzt werden. Alternativ kann das Rückhaltesystem auch manuell oder mechanisch (pneumatisch, hydraulisch o.ä.) mittels Scharnieren, Aktuatoren und dergleichen geöffnet und geschlossen werden.
Das Rückhaltesystem kann, wie gesagt, im wesentlichen aus einem oder mehreren vertikalen plattenförmigen Elementen bestehen. Diese können sich in einer ersten Ausführung über die gesamte horizontale Breite des Faulbehälters erstrecken. In einer alternativen Ausführung kann der Faulbehälter an seiner durch die Klappe verschließbaren Stirnseite auch eine durch das Rückhaltesystem verschließbare Öffnung aufweisen, die sich nicht über die gesamte Breite des Faulbehälters erstreckt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die den Faulbehälter gasdicht abschließende Klappe mit einem aufblasbaren Dichtungsschlauch versehen. In geschlossenem Zustand wird der Dichtungsschlauch aufgeblassen und dichtet die Klappe gegenüber der Behälterwandung auf einfache Weise gasdicht ab.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Klappe hydraulisch betätigbar, da diese bei entsprechenden Dimensionen kaum mehr von Hand betätigbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Faulbehälter kubisch oder quaderförmig ausgeführt, wobei die Klappe eine Wandung des Kubus oder Quaders bildet. Hierdurch ergibt sich zum einen eine einfache Konstruktion und zum anderen eine ausreichend große Öffnung zum Beladen und Befüllen des Faulbehälters.
Zusätzlich vereinfacht sich dadurch die Herstellung des Faulbehälters.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Decke des Faulbehälter mittels Hubzylindern anhebbar und wieder gasdicht verschließbar. Hierdurch wird eine schnelle Belüftung des Faulbehälter gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Faulbehälter zylindrisch ausgebildet und die Klappe besitzt die Form eines scheibenförmigen Deckels.
Diese Form ist insbesondere für Rundstrohballen als Biomasse geeignet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Heizeinrichtung nach Art einer Fußbodenheizung in die Bodenplatte Faulbehälters integriert, da warme Gase nach oben steigen, wird hierdurch eine gleichmäßige Durchwärmung der Biomasse in dem Faulbehälter erreicht. Zusätzlich oder alternativ läßt sich die Heizeinrichtung auch in die übrige Behälterwandung integrieren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Faulbehälter nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton aufgebaut. Die offene Seite der "Fertiggarage" wird durch die Klappe gasdicht verschlossen. Hierdurch ergibt sich eine sehr kostengünstige Konstruktion.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
Hierzu zeigt:
Es zeigt:
1 schematisch eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Bioreaktors ohne eingesetztes Rückhaltesystem;
2 eine Schnittdarstellung des Bioreaktors nach 1;
3 eine schematische Darstellung der Bodenplatte des Bioreaktors aus 1 bzw. 2;
4a eine Aufsicht auf die Klappe des Faulbehälters;
4b eine Schnittdarstellung der Klappe aus 4a entlang der Ebene A-A;
4c ein Detail der Darstellung in 4b;
4d eine 4c entsprechend Detaildarstellung mit einer alternativen Ausgestaltung der Zarge.
5 einen Teilgrundriss des Bioreaktors im Bereich der durch die Klappe verschließbaren Stirnseite;
6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bioreaktors mit geöffneter Klappe und eingesetztem Rückhaltesystem; und
7 ein Detail aus 6.
Ein Bioreaktor bzw. Biogasreaktor nach den 1 bis 3 umfaßt einen quaderförmigen Faulbehälter 2, der nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton besteht und sechs plane Wandelemente umfaßt, nämlich eine Bodenplatte 4, zwei Seitenwände 6 und 8, eine Deckplatte 10, eine Rückwand 12 und eine offene Vorderseite, die durch eine gasdichte Klappe 14 verschließbar ist.
Die Klappe 14 ist mittels einer Hydraulik 16 betätigbar. Bei offener Klappe 14 läßt sich der Faulbehälter 2 auf einfache Weise befüllen bzw. die Restbiomasse daraus entfernen. Über einen Biogasentnahmeanschluß 18 wird das in dem Faulbehälter 2 erzeugte Biogas abgeführt. In der Bodenplatte 4 des Faulbehälters 2 und teilweise auch in den Seitenwänden 6 und 8 kann eine Heizeinrichtung 20 nach Art einer Fußbodenheizung vorgesehen sein, mittels der die in dem Faulbehälter 2 befindliche Biomasse entsprechend temperiert werden kann. Ebenfalls in der Bodenplatte 4 integriert ist eine Sickersaft-Drainageeeinrichtung 22, die eine quer verlaufende in die Bodenplatte 4 eingelassene Rinne 24 umfaßt, die durch ein Loch- oder Schlitzblech 26 abgedeckt ist. Über eine Sickersaftableitung 28 wird der sich in der Rinne 24 sammelnde Sickersaft abgeleitet. Die Bodenplatte 4 weist in Richtung des Pfeiles A ein Gefälle hin zur Rinne 24 auf, so daß sich der Sickersaft in der Rinne 24 sammeln kann.
In 3 ist lediglich eine Rinne 24 dargestellt. Alternativ können mehrere solcher Rinnen vorgesehen werden, die ebenfalls quer oder in Längsrichtung angeordnet sein können.
4a zeigt eine Aufsicht auf den Faulbehälter 2 mit geschlossener Klappe 14. 4b zeigt eine Schnittansicht des Faulbehälters entlang der Ebene A-A in 4a, wobei strichliert die geöffnete Klappe 14 zusätzlich eingezeichnet ist. Im Randbereich Der Klappe 14 umlaufend ist ein Dichtungschlauch 130 befestigt. Die Klappe 14 greift in geschlossenem Zustand in eine Zarge 132 ein – siehe 4c -, gegenüber der die Klappe 14 durch Aufpumpen des Dichtungsschlauches 130 auf 6 bar abgedichtet wird.
4d zeigt eine alternative Ausgestaltung der Zarge 132, die einen umlaufenden Vorsprung 134 aufweist. Durch den Vorsprung 134 hintergreift der aufgeblasene Dichtungsschlauch 130 die Zarge 132, wodurch die Dichtwirkung noch erhöht wird.
5 zeigt einen Grundriss des vorderen Teils des Bioreaktors mit den beiden Seitenwänden 6, 8, der Sickersaft-Drainageeeinrichtung 22 und der Klappe 14, einmal im geschlossenen Zustand (in 5 dunkel dargestellt), und einmal im hochgeklappten, geöffneten Zustand (in 5 hell dargestellt). In Befüllrichtung hinter der Klappe 14 und der Sickersaft-Drainageeeinrichtung 22 wird die Rückhaltevorrichtung 100 durch vertikale Führungsschienen befestigt, indem man die plattenförmige Rückhaltevorrichtung 100, die in einer vorteilhaften Ausführung aus Holz hergestellt ist, von oben in die Führungsschienen einführt, nachdem der Bioreaktor teilweise beladen ist. Durch den zwischen der Rückhaltevorrichtung und dem Dach des Faulbehälters verbleibenden Zwischenraum kann der Bioreaktor anschließend vollständig befüllt werden.
In einer nicht gezeigten alternativen Ausführung kann die Rückhaltevorrichtung auch mechanisch, beispielsweise hydraulisch, mittels Scharnieren in der Horizontalen geschwenkt oder mittels Führungsschienen in der Vertikalne herauf- und heruntergefahren werden.
Wie in 5 zu sehen, muss sich die Rückhaltevorrichtung 100 nicht über die gesamte horizontale Breite des Faulbehälters, i.e. von der einen Seitenwand 6 zur gegenüberliegenden Seitenwand 8 erstrecken. Die durch die Klappe 14 verschließbare Beladeöffnung kann auch kleiner dimensioniert sein, so dass auch die Rückhaltevorrichtung in der Breite entsprechend schmäler ausgebildet sein kann.
In einer in 6, 7 dargestellten weiteren Ausführungsform erstreckt sich hingegen die Rückhaltevorrichtung 100 über die gesamte Breite des Faulbehälters.
Zum Beladen wird die Klappe 14 nach oben geklappt oder hydraulisch vertikal oder horizontal verschoben und die Rückhaltevorrichtung entfernt, indem man sie in der hier gezeigten Ausführung manuell, beispielsweise mittels eines Radladers, in vertikaler Richtung aus den Führungsschienen hebt. Anschließend wird der Faulbehälter, beispielsweise mittels Radlader, zum Teil befüllt und anschließend die Rückhaltevorrichtung in umgekehrter Reihenfolge wieder eingesetzt. Durch den oben zwischen Rückhaltevorrichtung 100 und Dach des Faulbehälters verbleibenden Zwischenraum kann der Faulbehälter anschießend weiter befüllt werden. Schließlich wird die Klappe 14 geschlossen.
Durch das Eigengewicht der Biomasse wird aus dieser Sickersaft aus- und durch die in der Rückhaltevorrichtung 100 ausgebildeten Zwischenräume gepresst. Vorteilhaft kann der Bioreaktor stärker mit Biomasse beladen werden als herkömmliche Reaktoren, da die Rückhaltevorrichtung das Eigengewicht abstützt. Der so ausgepresste Sickersaft sammelt sich in der Drainageeinrichtung 22, die zu diesem Zweck von der Biomasse aus gesehen hinter der Rückhaltevorrichtung 100 angeordnet ist.

Claims

Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse, mit einem durch eine Klappe (14), bevorzugt gasdicht, verschließbaren Faulbehälter (2) zur Aufnahme der Biomasse, gekennzeichnet durch eine Rückhaltevorrichtung (100), die in Befüllrichtung hinter der Klappe derart in dem Faulbehälter angeordnet werden kann, dass eingefüllte Biomasse sich wenigstens teilweise an der Rückhaltevorrichtung (100) abstützt.
Bioreaktor nach Anspruch 1, wobei zwischen Klappe und Rückhaltevorrichtung eine Sickersaft-Drainageeinrichtung im Boden und/oder den Wänden des Faulbehälters angeordnet ist.
Bioreaktor nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Rückhaltevorrichtung mittels Führungsschienen in dem Faulbehälter angeordnet werden kann.
Bioreaktor nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Rückhaltevorrichtung bezüglich des aus der Biomasse austretenden Sickersaftes wenigstens teilweise durchlässig ist.
Bioreaktor nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Rückhaltevorrichtung sich über die gesamte Breite des Faulbehälters erstreckt.
Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Rückhaltevorrichtung sich nur über den Teil der gesamten Breite des Faulbehälters erstreckt, der einer durch die Klappe (14) verschließbaren Beladungsöffnung entspricht.