DE3111745A1

DE3111745A1 - Fermentationsanlage

Info

Publication number: DE3111745A1
Application number: DE19813111745
Authority: DE
Inventors: Lennart 43144 Mölndal Mellen
Original assignee: MCO BYGGNADS AB
Current assignee: MCO BYGGNADS AB
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1982-01-28
Also published as: SE8002406L; DK139681A; GB2072649A

Description

Die Erfindung betrifft eine Fermentationsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Dünger bzw. Mist von Haustieren ebenso wie andere organische Materialien können vorteilhafterweise zur Erzeugung von Gas verwendet werden, das sich als Brennstoff zur Verbrennung in öfen und/oder in Brennkraftmaschinen eignet.

Die zu lösenden Probleme bestehen in erster Linie darin, niedrige Anlagekosten zu erhalten, das Gas zu sammeln, das organische Material in den Fermentationsbehälter einzuführen und es ohne wesentlichen Verlust an Gas wieder aus dem Behälter herauszuführen.

In einer Farm bzw. einem landwirtschaftlichen Betrieb mit der Größe, welche die Gasproduktion attraktiv gestalten läßt, be-

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findet sich meistens ein Behälter bzw. eine Grube zum Sammeln des Mistes. Hier setzt vorliegende Erfindung ein und schafft eine Möglichkeit, eine derartige Mistgrube bzw. Mistbehälter als Fermentationsbehälter zu benutzen.

Es gibt bereits Vorschläge in dieser Richtung, jedoch wurde dabei vorausgesetzt, daß schwere,steife Dächer verwendet werden, durch welche Gasfb'rderleitungen hindurchgehen. Solche Lösungen sind jedoch teuer und es gibt Probleme hinsichtlich der Abdichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fermentationsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache und rationelle Abdeckung für den Behälter aufweist, in dem das organische, zu fermentierende Material enthalten ist, hauptsächlich Mist, wobei diese Anlage geringe Investionskosten mit sich bringt und eine sichere Operation mit begrenzten Gasverlusten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Fermentationsanlage gemäß der Erfindung weist einen Fermentationsbehälter für organisches Material und ein elastisches Dach zum Abdecken des Behälters auf. Ferner ist eine Einrichtung zur Zuführung von organischem Material, z.B. Mist, in den Behälter und zum Abziehen der fermentierten Überreste aus dem Behälter vorgesehen. Eine Leitung dient zum Abziehen des erzeugten Gases.

Die Erfindung weist ein Dach mit einer durchbrochenen Trägeranordnung aus Streifen bzw. Riemen und/oder Seilen auf, die über die Oberseite des Tankes gespannt sind. Eine Isolierschicht wird freitragend auf der Trägeranordnung vorgesehen.

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Die Trägeranordnung und die Isolierschicht sind jeweils an der Außenseite der Wand des Behälters befestigt.

Die Isolierschicht weist vorzugsweise eine obere und untere gasdichte Lage auf, zwischen welchen Matten bzw. Teppiche aus Isoliermaterial enthalten sind.

Die Trägerstruktur wird vorzugsweise an der Tankwand mittels Einrichtungen befestigt, die unterhalb der Oberkante der Wand vorgesehen sind. Die Randabschnitte der oberen und unteren Lage sind gasdicht an der Tankwand durch Einrichtungen befestigt, die höher entlang der Tankwand angeordnet sind als die Einrichtung zur Sicherung bzw. Befestigung der Trägeranordnung. Der obere Teil der Tankwand ist vorzugsweise durch eine gasdichte Lage abgedeckt, die sich über die obere Kante der Tankwand erstreckt und entlang der Innenfläche der Wand nach unten bis unterhalb des normalen Betriebsniveaus bzw. °egels des organischen Materials innerhalb des Behälters herabhängt.

Wenn das in den Lagen befindliche Material in eingesetzte Stücke unterteilt ist, die sich über den Tank erstrecken, können sich die einzelnen Stücke entlang ihrer Längskanten überlappen. An einer Längsverbindung können die Kanten eines oberen und unteren eingesetzten Stückes über die Kanten der sich treffenden bzw. benachbarten Stücke hinwegerstrecken, um fest miteinander durch Säume verbunden zu sein, die in Abstand an der Innenseite der Kanten dieser Stücke verlaufen, wodurch freie Randabschnitte an der Innenseite der kontinuierlich verlaufenden oberen und unteren Lagen gebildet werden. Die freien Randabschnitte sind durch das Isoliermaterial zusammengenäht.

Das Dach bzw. die Abdeckung besteht aus einem Trägernetzwerk aus Riemen aus Kunstharz bzw. Kunststoff und auf der Oberseite befindet sich eine wärmeisolierende, elastisch deformierbare Abdeckung, wobei die Doppellagen aus gasdichtem Tuch bzw. aus

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gasdichter Folie Matten aus Isoliermaterial einschließen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fermentationsanlage anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine Fermentationsanlage zur Gaserzeugung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 von oben, wobei ein Teil der Abdeckung entfernt ist,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Detailansicht zur Veranschaulichung der Befestigung des Daches an der Tankwand, und

Fig. 4 Einzelheiten des Daches bzw. der Abdeckung während des Aufbringens und der Befestigung derselben.

In Fig. 1 ist ein Fermentationsbehälter 10 dargestellt und auf die bei Dünger- bzw. Mistbecken auf Bauernhöfen übliche Art teilweise in den Boden eingesetzt. Becken dieser Art können mit unterschiedlichen Querschnitten konzipiert werden, sind jedoch häufig kreisförmig, um die Konstruktion zu vereinfachen. In kurzer Entfernung zu dem Behälter 10 ist ein Schacht 11 versenkt angeordnet. Der Schacht 11 ist derart dimensioniert, daß er einen Zugang ermöglicht und eine Ausrüstung enthält, wie sie nachfolgend beschrieben wird. Der Behälter 10 und der Schacht 11 stehen über einen Kanal bzw. Durchgang 12 miteinander in Verbindung, der groß genug ist, damit eine Person hindurchkriechen kann. Während des Betriebs sind der Behälter bzw. Tank 10 und der Schacht 11 mit dem Fermentationsmaterial 13 gefüllt, das ein Niveau 14 im Behälter 10 nicht überschreiten soll, sondern einen Raum 15 über diesem Niveau zum Sammeln des Gases freiläßt. Der Tank 10 wird im folgenden Behälter genannt.

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Der Behälter 10 ist mit einem Dach 16 abgedeckt, welches im folgenden noch beschrieben wird und es ist wesentlich, daß der Behälter nach oben vollständig abgeschlossen ist. Gas wird über eine Leitung 17 abgelassen oder abgezogen, wobei das Gas von dem Gassammei raum 15 in den Behälter über einen U-förmigen Abschnitt durch den Kanal 12 hindurchgeführt und über den Schacht 11 nach oben geleitet wird, um mit einem beliebigen Verbraucher verbunden zu sein. Vorteilhafterweise wird eine bestimmte Art von Gasspeicherkessel oder Gasspeicherbehältern vorgesehen, jedoch ist dieser Gasspeicherkessel in der Zeichnung nicht darges.tellt.

Der Behälter 10 und der Schacht 11 arbeiten als kommunizierende Röhren;wenn ein Gasdruck im Raum 15 vorliegt, steigt ein Niveau 18 für das in dem Schacht 11 befindliche Material über das Niveau 14 im Behälter 10 an. Daher ist es wichtig, daß der Schacht eine solche Höhe aufweist, daß das darin befindliche Material trotz einer zu erwartenden Differenz h zwischen den beiden Pegeln 14 und 18 nicht über die Kante des Schachtes herausläuft. Die Menge des in den beiden kommunizierenden Röhren enthaltenen Materials kann auf geeignete Weise gesteuert werden, was im einzelnen nicht zu beschreiben ist.

Die Arbeitsweise der Fermentationsanlage wird vereinfacht,wenn sich das Düngemittel bzw. der Mist in einem flüssigen Zustand befindet; Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine Einrichtung 19 zur Weiterleitung des Mistes. Es wird vorausgesetzt, daß frischer Mist bei 20 in die Einrichtung 19 eingeführt wird und der fermentierte Rückstand bei 21 abgezogen wird. Der Fermentationsprozeß wird durch das Fermentationsmaterial gefördert, indem es gerührt wird, welches hier durch einen Teil des flüssigen Materials dazu gebracht wird, über eine Leitung 22 entzogen zu werden und dann über eine weitere Leitung 23 zurückgepumpt zu werden. Die Leitung 23 ist neben bzw. nahe dem Boden des Behälters 10 durch eine Düse abgeschlossen, die eine kontinuierliche Bewegung innerhalb der Masse des Fermentationsmaterials

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aufrechterhält. Möglicherweise kann Hitze durch eine Heizspirale 24 zugeführt werden. Der Schacht 11 ist durch einen Deckel 25 verschlossen, jedoch ist es nicht notwendig, irgendeine Dichtung vorzusehen. Das in dem Schacht 11 erzeugte Gasvolumen ist unbeachtlich und kann ausströmen bzw. auslecken.

Ein wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung besteht in dem Dach 16,das den Fermentationsbehälter 10 abdeckt; das Dach 16 muß geringes Gewicht haben und aus Materialien hergestellt sein, die gegenüber der Atmosphäre in dem Behälter beständig sind; außerdem soll das Dach gegenüber Druckänderungen imstande sein, sich selbst einzustellen bzw. sich zu verstellen, ohne daß die Gefahr eines Leckens besteht, wobei Druckänderungen von Zeit zu Zeit auftreten.

Fig. 2 zeigt, wie ein Netzwerk 26 aus Riemen aus Kunstharz, beispielsweise Butylengummi bzw. Butylkautschuk, die in geeigneter Weise verstärkt sind, über die Kanten der Wand des Behälters 10 gespannt sind. Anstelle von derartigen Riemen können auch Seile verwendet werden. Die Seile werden an der Außenseite der Wand des Behälters 10 in derjenigen Weise befestigt, wie dies in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wird und bilden eine tragende Struktur für den gasdichten Deckel 16, der dem Druck des Gases durch die Maschen des Netzwerkes 26 ausgesetzt wird.

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt 27 des oberen Teils der Wand des Behälters 10. Eine Lage aus Butylen-Stoff(Tuch) 28 ist über die Wand gehängt, um die Oberseite derselben zu bedecken und hängt entlang der Innenfläche der Wand nach unten etwas über das normale Niveau 14 des Mistes in dem Behälter hinunter. Das Gas in der Kammer 15 hat somit keine Möglichkeit, die Wand des Behälters oder der Grube zu durchdringen. Wie bereits beschrieben ist, verlaufen die Riemen oder Seile der Stützanordnung 26 über die Oberseite der Wand und sind an der Außenseite der Wände durch geeignete Mittel 29 befestigt, die in Abstand unterhalb

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der oberen Kante der Wand vorgesehen sind. Derartige Befestigungsmittel 29 sind in Fig. 3 angedeutet.

Eine für das Dach 16 geeignete Abdeckung weist eine untere Schicht aus gasdichtem Tuch oder Gewebe 30 auf, vorzugsweise ein Butylen-Material , isolierende Decken (Blankets) 31 und ein äußeres, verstärktes Kunstharztuch 32, beispielsweise PVC-Kunststoffe. Beide Schichten erstrecken sich über die Außenfläche der Wand des Behälters 10 und sind an dieser durch Mittel 33 befestigt, welche eine Stange 34 beinhalten, die sich kontinuierlich um den Behälter 10 herum erstreckt, sowie mehrere Bolzen 35, um die Stange gegen die Wand zu drücken. Die Bolzen 35 können einfach zwischen den nach unten verlaufenden Enden der Riemen oder Seile in der tragenden Struktur 26 angeordnet werden. Wenn Gas erzeugt wird, steigt der Druck in dem Raum 15 an, wie dies vorstehend angedeutet wurde und die Abdeckung 16 wird dann nach außen gedehnt, wie die« in Fig. 1 durch gestrichelte Linien bei 36 angedeutet ist Wenn der Gasdruck reduziert wird, beispielsweise während des Austausches des in dem Behälter 10 enthaltenen Materials, fällt die Abdeckung zusammen und ruht auf der Anordnung 26.

Bei großen Dächern ist es nicht möglich, kontinuierliche bzw. durchgehende Basislagen und isolierende Decken ausreichender Größe zu schaffen, so daß es notwendig ist, mit eingesetzten Stücken zu arbeiten, die sich auf einem Weg über den Behälter 10 erstrecken und die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Die Lagen 30,32 werden in Stücken mit standardisierter Breite geliefert und es ist möglich, eine Zahl derartiger Stücke zu einer Lage ausreichender Größe zusammenzuschweißen, um den Behälter 10 vollständig zu bedecken. Das Isoliermaterial 31 kann in Längen oder Decken bestimmter Breite geliefert werden. Eine Verbindung zwischen den einzelnen Stükken des Tuches kann vorzugsweise durch die in Verbindung mit Fig. 4 beschriebene Weise ausgeführt werden, bevor das Abdecken des Behälters 10 erfolgt.

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Wenn die gasdichte Abdeckung auf der tragenden Anordnung bzw. Einheit 26 aufgelegt bzw. befestigt werden soll, werden die Lagen zusammen mit den Verbindungen(Stößen)zwischen den eingesetzten Stücken parallel zur Längsachse der gebildeten Rollen gerollt. Die erste Schicht oder Lage 30 wird auf die Stützanordnung aufgelegt und ein Ende derselben wird an der Wand des Behälters 10 befestigt. Dann wird das Isoliermaterial 31 an Ort und Stelle auf und an der ersten Verbindung der Einzelstücke vorbei aufgelegt. Vorzugsweise wird die untere Lage nicht weit über die erste Verbindung der Einzelstücke hinausgerollt, da es hierdurch einfacher wird, die Verbindung zu vervollständigen. Schließlich wird die obere Lage 32 auf die Verbindung ausgerollt und die zwei Lagen und das Isoliermaterial werden miteinander verbunden, d.h. aneinander befestigt.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Art und Weise, wie die Materialien gegeneinander gesichert werden können, wobei vorausgesetzt wird, daß die Arbeit von rechts nach links ausgeführt wird. Die Abschnitte 30a und 32a der Lagen "späterer" Einzelstücke 37 überdecken vorangehende eingesetzte Stücke 38 und erstrecken sich nach außen gegenüber den Schichtabschnitten 30b, 32b. Dann werden sie geschweißt, vulkanisiert oder auf andere Weise permanent miteinander mit Hilfe von Säumen 39,40 verbunden, die in einem Abstand innenseitig der Längskanten der "vorangehenden" Abschnitte verlaufen.

Die eingesetzten Stücke 38 ergeben auf diese Weise freie Ränder 41,42, die mit öffnungen versehen sein können, die ihrerseits durch ösen verstärkt sind. Diese Randabschnitte können miteinander vernäht oder mit Hilfe von Schnüren 43 zusammengebunden sein, die durch eine geeignete Nadel durch das Isoliermaterial und die ösen hindurchgedrückt werden. Mineralwolle wird vorzugsweise als Isoliermaterial benutzt und kann in zwei Schichten vorgesehen sein, wobei darauf zu achten ist, daß Falten bzw. Überlappungen zwischen den Platten bzw. Matten oder Teppiche in

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den beiden Schichten in versetzten Positionen auftreten. Die Standardbreite des Isoliermaterials ist häufig kleiner als die Breite der eingesetzten Tuchstücke. Während der Befestigung gibt es keine Schwierigkeit beim Falten der Kanten des Isoliermaterials, so daß der untere Randabschnitt 42 der unteren Lage erreichbar ist.

Durch das Bezugszeichen 44 ist angegeben, wie der Rest der Rolle der oberen Lage 32 auf dem Isoliermaterial während des Nähvorganges aufliegt. Auf diese Weise gibt es bei den nach innen und nach unten gerichteten Flächen der Tuchlagen keine genähten Verbindungen, die ein Gasleck hervorrufen könnten, vielmehr wird eine zufriedenstellende Zurückhaltung zwischen den Lagen und dem Isoliermaterial noch erreicht.

Die vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebene Ausführungsform stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Der Fermentationsbehälter kann auf einem Mistbehälter bzw. einer Mistgrube einer Farm beruhen, kann jedoch auch speziell zur Erzeugung von Gas konstruiert sein. Das organische Material kann Mist bzw. Düngemittel unterschiedlicher Arten sein, das entweder in Form einer Flüssigkeit vorliegt oder in eine Flüssigkeit umgewandelt wird, die gepumpt werden kann. Dadurch ergibt sich eine einfache Handhabung innerhalb der kommunizierenden Räume, die durch den Behälter 10 und den Schacht 11 gebildet werden.

Der Fermentationsbehälter 10 kann durch eine Bodenisolierung 45 isoliert sein und außerhalb des Teiles des Behälters 10, der sich über das Bodeniveau erstreckt, zusätzlich mit einer wasserbeständigen Schicht 46 isoliert sein. Um eine ausreichende Abdichtung gegenüber einem Gaslecken zu erhalten, kann die untere Schicht oder Lage 30 so geschnitten sein, daß sie an die Außenkontur der Wand des Behälters 10 abgestimmt ist, d.h. der Außenform der Wand entspricht. Ein vertikaler Rand, der entlang der Außenseite der Wand herabhängt, wird dann entlang

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des Umfangs der geschnittenen Lage vulkanisiert. Auf diese Weise werden Falten vermieden, die leicht auftreten, wenn eine zu große Lage über die Wandkante gefaltet bzw. umgelegt wird. Ein Streifen aus weichem Material kann zwischen der Stange 34 und den darunter befindlichen Schichten der Tuchlagen vorgesehen werden, so daß ein wirksamer Druck angelegt werden kann.

Es ist nicht notwendig, die Seile oder Streifen in der tragenden Anordnung in irgendeinem regelmäßigen, kreuzweisen Muster vorzusehen. Alternativ hierzu können einige der Schnüre oder Streifen bzw. Riemen diagonal über den Behälter 10 verlaufen, so daß sie wie Speichen in einem Rad sich in der Mitte des Behälters 10 treffen.

L eerseite

Claims

Patentansprüche

1. Fermentationsanlage zur Erzeugung von Gas aus organischem Material, vorzugsweise Mist, mit einem Fermentationsbehälter für das organische Material, einem elastischen Dach zum Abdecken des Behälters und einer Einrichtung zur Zuführung des organischen Materials in den Behälter und zum Abziehen fermentierter Überreste sowie mit einer Leitung zum Abziehen von Gas,

dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (16) eine durchbrochene Trägeranordnung (26) aus Riemen und/oder Seilen, die über die Oberseite des Behälters (10) gespannt sind, sowie eine Isolierschicht (30 bis 32) aufweist, die durch die Trägeranordnung frei abgestützt ist, und daß die Trägeranordnung und die Isolierschicht bzw. Isolierlage jeweils an der Außenseite der Wand (27) des Behälters (10) befestigt sind.

2; Fermentationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Isolierschicht (30 bis 32) eine obere und eine untere gasdichte Lage (30,32) aufweist, die zwischen sich Matten (31) aus Isoliermaterial einschließen.

3. Fermentationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeranordnung (26) an der Behälterwand durch Einrichtungen (29) befestigt ist, die unterhalb der Oberkante der Wand (27) angebracht sind und daß die Randabschnitte der oberen und unteren Lage (30,32) gasdicht an der Wand des Behälters (10) durch Einrichtungen (33) befestigt sind, die höher über der Tankwand als die Einrichtungen (29) angeordnet sind, welche die Trägeranordnung

(26) sichern.

4. Fermentationsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Behälterwand

(27) durch eine gasdichte Lage (28) abgedeckt ist, die sich über die obere Kante der Behälterwand (27) erstreckt und nach unten entlang der Innenfläche der Wand unterhalb des normalen Arbeitsniveaus (14) des organischen Materials innerhalb des Behälters (10) herabhängt.

5. Fermentationsanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 2

bis 4, wobei das Material in den Lagen (30,32) in eingesetzte Stücke unterteilt ist, die sich über den Behälter erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Stücke (30a,30b; 32a,32b) entlang ihrer Längskanten sich überlappen, daß sich diese eingesetzten Stücke an einer Längsverbindung der Kanten eines oberen und unteren Stückes an den Kanten der sich treffenden bzw. benachbarten Stücke (30b,32b) vorbeierstrecken und fest aneinander durch Säume (39,40) verbunden sind, die in Abstand inseitig der Kanten der letztgenannten Stücke verlaufen, wodurch freie Randabschnitte (41,42) an der Innenseite der kontinuierlichen oberen und unteren Lagen (30,32) gebildet werden, und daß die freien Randabschnitte (41,42) durch das Isoliermaterial (31) zusammengenäht sind.

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