DE3204471A1

DE3204471A1 - Fermentation organischer stoffe zur waerme- und duengergewinnung

Info

Publication number: DE3204471A1
Application number: DE19823204471
Authority: DE
Inventors: Otto 5270 Gummersbach Nockemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-09
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DK41583D0; DK158209B; DK158209C; DE3204471C2; US4795711A; DK41583A; JPS58199792A

Description

Otto Nockemann
Gummersbach-Dieberhausen

"Fermentation organischer Stoffe zur Wärme- und Düngergewinnung"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörigen Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftliche und Lebensmittelabfallprodukte einschließlich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärrae und hochwertigem, biologischem und hygienisch einwandfreiem Dünger»

Solche Verfahren und die dazugehörigen technischen Einrichtungen dienen dem Zweck, die anfallenden Abfallprodukte aus der Land- und Forstwirtschaft, dem Gemüse- und Gartenbau, der Landschafts- und Parkpflege und dergleichen sowie die anfallenden Exkremente "mittels aerober Fermentation wirtschaftlich und umweltfreundlich abzubauen und gleichzeitig einen guten Dünger zu erzeugen, sowie Wärme zu Heizzwecken oder dergleichen zu gewinnen. Hier liegen umfangreiche, vielseitige und ökonomisch bedeutsame Aufgaben vor, und zwar:

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die land-, holz-, forstwirtschaftlichen und Lebensmittelabfälle, sowie beispielsweise die großen Mengen an Mähgut der Straßen-, Park-.und Landschaftspflege und dergleichen, mehr günstig zu beseitigen, die großen Mengen an tierischen und auch zum Teil menschlichen Exkrementen umweltfreundlich umzusetzen, frei von schädlichen Keimen, also einen hygienisch unbedenklichen biologisch hochwertigen Dünger einmal für den Selbstverbrauch in der Land- und Forstwirtschaft, dem Gemüse-, Gartenbau sowie als Handelsware in feuchter und trockener Form zu erzeugen, sowie bei diesen Abbauprozessen Heizwärrae zu gewinnen, wobei alle Verfahren wirtschaftlich, umweltfreundlich und auch ohne Geruchsbelästigung für die Bevölkerung durchgeführt werden müssen·

Es sind hierzu schon sehr viele Einzelvorschläge unterbreitet worden, die aber alle entweder nicht universell genu oder zu kosten- und energieaufwendig bzw« nicht umweit— , freundlich genug sind· In der Landwirtschaft, insbesondere bei der Massentierhaltung, stellen die Exkremente zunehmend ein besonderes Problem dar, weil die großen Massen derselben nur zum Teil und bei reinen Massentierhaltungsunterneh— men, wie großen Hühnerfarmen, gar nicht zur Düngung der wirtschaftseigenen Flächen verwendet werden können« Zudem haben verschiedene Rationalisierungsmaßnahmen, wie die Flüssigentmistung, zur Folge, daß die landwirtschaftlichen Tierfäkalien in zunehmendem Maße in pumpfähiger Form als Gülle anfallen; bei der Gülledüngung werden aber die ge— _ lösten Inhaltsstoffe besonders leicht ausgewaschen und führen zu Verunreinigungen des Grundwassers und der Vorfluter. Der starke Geruch, insbesondere von Geflügel-und Schweinegülle, führt in der Nähe von Wohngebieten zu etarkei

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Geruchsbelästigungen für die Bewohner· Auch, bekommen bei ständig starker Guxledüngung die Probleme der Hygiene zunehmend Bedeutung, so ist z,B# bekannt, daß Salmonellen in Rindergülle auch naoh ganzjähriger Lagerung nicht abgetötet sind. ; - . .

Im Vordergrund der Bestrebungen, die Probleme im ökonomischen und ökologischen Sinne zu lösen, steht die Verarbeitung der anfallenden organischen Produkte und Exkremente derart, daß wirtschaftliche Verfahren angewandt werden, und zwar einmal für die Selbstversorgung der Betriebe mit Dünger, und zum anderen, bei Überschuß, zur Erzeugung eines verkaufsfähigen Handelsdüngers aus den vorliegenden Rohprodukten, wobei keine zusätzliche Umweltbelastung entstehen darf, die Produkte hygienisch einwandfrei und die Nährstoffe stabilisiert sind» So sind z.B. Feuchtkompost oder sonstige Feuchtsubstrate als llnndfilsdiinger sehr gut geeignet. Nur be- | steht der Nachteil, daß diese relativ schnell verbraucht werden müssen, da in feuchtem Zustand ein langsamer Gewichts- und Volumenschwund durch weiteren biologischen Abbau erfolgt. Auch weist der Feuchtkompost ein hohes Gewicht auf, so daß er als Handelsdünger mit höheren Transportkosten belastet ist und seine Lagerung und Transportierung· mit höherem Aufwand verbunden ist· Daher ist e3 vorteilhaft, wenn der aus Überschüssen erzeugte Handelsdünger in trockener Form vorliegt. Die erforderliche Hygienisierung wird nur durch einen länger andauernden Ferraentationsprozess im me3Ophilen Temperaturbereich über ho C oder durch eine kurzfristige Heißfermentation von mindestens U Tagen bei Temperaturen über 65 erreicht« Diese hohen Temperaturen durch Beheizung mittels handelsüblicher Mittel wie OeI oder dergleichen durchzuführen, scheitert an den hohen Energiekosten. Außerdem verursachen zu hohe Trocknungstemperatüren

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erhebliche Verluste an flüchtigen Stickstoffverbindungen· Auch BelüftungsbehanoHung von Gülle bewirken ebenfalls zu hohe Kosten und NährstoffVerluste, ohne das Produkt in handelsfähige Form bringen zu können·

Es wurden schon eine Reihe von Vorschlägen unterbreitet, die Probleme bewältigen zu können· Es wurde auch verschiedentlich versucht, besonders den Festkot aus Massentierhaltungen, ζ·Β· Geflügelmist, durch eine Kompostierung auf Mieten in einen handeisfähigen Kompost umzuwandeln. Di« langfristige Mietenkompostierung erfordert mehrfaches Umsetzen, Regenschutz bzw· gezieltes Befeuchten bei zu stark« Austrocknung und eine große Fläche, die unbedingt baulich befestigt sein muß, was insgesamt hohe Sach- und Arbeitekosten mit sich bringt, so daß sich dieses Verfahren nicht durchsetzen konnte·

Natürliche oder mechanische Feststoffabtrennungen, wie die Entnahme von Schwimm- und Senkschichten, das Filtern, Sieb oder Zentrifugieren, verursachen ebenfalls hohe Kosten, oh den bereits erwähnten hohen Bedingungen, die für ein Handelsprodukt erforderlich sind, gerecht zu werden·

Eine wirkungsvolle Heißfermentation, deren Temperaturen zuverlässig mindestens 4 Tage über 65 C liegen, kann nur bei exakt dosierter Belüftung des Fermentationsstapels erreicht werden. Während dieser Zeit muß der Stapel möglichst zweimal täglich umgewälzt werden, um auch die kühle ren Aussenschichten in den Bereich der hohen Temperaturen zu bringen. Dieser hohe Arbeitsaufwand kann natürlich in isolierten Durchlaufanlagen vermieden werden, aber die

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Kosten für den Arbeitsaufwand und <ϋ_θ der Anlage sind auch hier sehr hoch·

Es sind auch schon Durchlaufanlagen als Drehtrommel oder Gleitrostanlagen bekannt geworden. Diese Anlagen aind wegsn der umfangreichen maschinellen Aggregate, die korrosionsgeschützt sein müssen, sehr aufwendig, sie können allein aufgrund der Kostenseite nicht im nennenswerten Umfang in der Landwirtschaft oder dergleichen in Betrieb genommen werden.

Auch ist schon vielfach versucht worden, die Wärme aus aeroben Heißfermentationsprozessen abzuleiten und zu nutzen. Die einfachste Art der Wärmeableitung besteht darin, die Zwangsbelüftung des Fermentationsstapels über Wärmetauscher zu leiten. Werden große Stapel auf diese Weise im mesophilen Bereich bis etwa ^5 C fermentiert, so ist das Verfahren zwar durchführbar, die Wärme aber wegen des niedrigen Temperaturniveaus nur zur Versorgung von Niedertemperaturen-Heizsystemen nutzbar. Die Stapel trocknen leicht aus, da mit der erwärmten Luft auch erhebliche Mengen an WaVsHr aus dem Stapel" abgeführt werden. Eine Rückführung des Wärme tauscherlcondensats ist sehr schwierig, weil seine gleichmäßige Verteilung einen hohen technischen Aufwand erfordert. Je höher die Stapelternperatur zum Beispiel zur Besserung der Hygienisierung gehalten wird, desto schwieriger ist das Problem der Austrocknung bzw, der Wiederbefeuchtung.

Die Wärmeableitung aus aeroben Fermentationsstapel durch in- oder anliegenden Wärmetauscher wird dadurch behindert,

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daß die Kontaktschichten des Fermentationsstapels zu den Wärmetauscherflächen schneller abkühlen, als die Wärme aus der Tiefe des Stapels nachgeliefert wird. Schon 2o bis 3o cm von der unmittelbaren Kontaktschicht entfernt kann die Temperatur bis zu 2o C höher sein« Hierdurch liegt aber bei hohen Stapeltemperaturen von 65 - 75°C im Wärmetauscher nur eine Vorlaufwassertemperatur von ko bis h5 vor, was nicht genügt, um ζ·Β· normale Warmwasserheizungen zu versorgen«

Es wurde auch schon versucht, diese Schwierigkeiten dadurc] zu überwinden, daß relativ kleine Tauscherflächen in sehr große Stapel eingebracht wurden, damit der Wärmefluß in Richtung Wärmetauscher verbessert werden kann, bzw· man hat das Temperaturgefalle zwischen Stapel und Wärmetausche: gering gehalten. In beiden Fällen wurde aber die verfügbare Heizleistung pro Mengeneinheit des Stapels so verringert, daß aus Kostengründen von solchen Systemen Abstand genommen wurde·

Auch hat man schon den Fermentationsstapel so umgewälzt, daß er an den Tauscherflächen entlanggleitet. Dies geschie bei einem Anlagetyp dadurch, daß das Fermentationsmaterial unterhalb eines Registers von Flächenwärmetauschern immer wieder abgenommen und oberhalb wieder eingefüllt wird. Dabei werden zwar die abgekühlten Kontaktschichten wieder eingemischt, die oben angeführten negativen Verhältnisse im Kontaktbereich können aber nur dann verbessert werden, wenn die gesamte Rotteraasse mit erheblichem Energieaufwand ständig inagesamt umgewälzt wird. Das erfordert einen hohe Energieaufwand und für die Durchlaufanlagen sind diese Um-

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wälzsysteme nicht geeignet, weil der Materialdurchfluß ständig unterbrochen .und sogar umgekehrt werden müßte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazugehörigen Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe und Exkremente vorzu- .1 schlagen, mit denen mit geringem Aufwand und auf einfache : Weise universell die angeführten organischen Produkte und Exkremente durch Heißfermentation in wertvollen, hygienisch λ unbedenklichen und gut handeisfähigen Naturdünger umgewandelt; werden, die hierbei entstehende Wärme möglichst in einem Temperaturniveau höher als 5o abgeführt und rentabel genutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß erfinderisch dadurch gelöst, daß das zu fermentierende Material in einen Schacht oder in Schächten oder in einem Rohr bzw. in Rohre eingebracht vird, die es durch seine Schwerkraft oder mittels Transporteinrichtungen zur Fermentation durchläuft, wobei die Böden der Schächte oder die Rohre durch Wärmetauschereinheiten gebildet sind oder das Rohr bzw. die Rohre von Heizwasser oder dergleichen umspült werden und wobei die an den ¥ärmetibergabeflachen jeweils anliegende Materialschicht regelmäßig in Abständen oder mit entsprechend geringer Geschwin- <; digkeit kontinuierlich in die Gesamtmaterialschicht eingemischt wird» Hierbei ist es günstig, daß die Anlagen nach außen vollwärmeisoliert-sind» ~~

Besonders wirtschaftlich und vorteilhaft ist es, daß die jeweils nicht zu Heizzwecken oder dergleichen benötigte Wärmeenergiemenge des Fermenters zur Trocknung des aus dem

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Fermenter ausscheidenden Fermentationsproduktes benutzt wird, wobei, die Wärmeabgabe automatisch ganz oder teilweise zur Trocknung geleitet wird, wenn dieselbe nicht zu Heizzwecken oder dergleichen benutzt wird·

Die Erfindung wird beispielsweise einrichtungsmäßig dadurch zweckmässig verwirklicht, daß. ein schrägliegender Schacht oder eine Vielzahl von solchen Schächten vorgesehen ist, deren schrägliegende Wände aus Wärmetauscherplatten gebildet sind und bei denen an der Unterseite der offenen Schächte ein EntIeerungsorgan, vorzugsweise in Form eines senkrecht zu den Wänden sich bewegenden Kratzbodens, vorgesehen ist, so daß das Material dann durch die Schwerkraft selbsttätig nachrutscht, wenn das Entleerungsorgan eingeschaltet ist, und wobei um die schrägliegenden Wärmetauscherplatten, von oben nach unten verlaufend, jeweils Kettentriebe gelegt sind, die über die ganze Breite der Wände Einmischwinkel tragen, wobei die Kettentriebe je nach Bedarf kurzzeitig so eingeschaltet werden, daß mindestens ein Einmischwinkel auf der Seite, auf der das Material aufliegt, über den Wärmetauscherplatten liegend, dieselben ganz von unten bis oben bestreicht·

Besonders günstig¹ ist es, daß die Schächte unter einem Winkel von etwa 45 - 7° zur Waagerechten angeordnet sind, je nach der Rieselfähigkeit der zu fermentierenden Materialien.

Die in einem rückwärts gerichteten Winkel zu den schrägen Schachtwänden angeordneten Einmischwinkel erzeugen beim Hochgehen im Fermentationsmaterial einen Stau, durch den die

auf den Wänden aufliegende und abgekühlte Schicht des Fermenta tionsmaterials von den Einmischwinkel unter der Stauwirkung portionsweise in das Fermentationsmaterial des Schachtes tief eingedrückt und somit eingemischt wird, wobei hinter dem Winkel Fermentationsmaterial hoher Temperatur auf die Wände der Wärmetauscherplatten gelangt. Es wird zweckmässiger Weise so vorgegangen, daß der nach rückwärts gerichtete Anstellwinkel des Einmiachwinkels etwa 3o und seine Höhe etwa 15 der Schachthöhe, mindestens jedoch etwa ^o mm, beträgt·

Von Bedeutung ist es hierbei, daß die Schächte nicht voll mit Material gefüllt werden, sondern nur zu etwa 80 - 9o $, so daß an den Rückseiten der Schachtwände kein Fermentationsraaterial anliegt, sondern hierbei vielmehr dieser Raum dazu zur Verfügung steht, um den Einmischvorgang störungsfrei, ohne Reibungshennnnisse, ablaufen zu lassen, und damit die Einmischwinkel auf der Rückseite der Wärmetauscherplatten in einem materialfreien Raum zurückgeführt werden. Hierbei nehmen die Platten über ihre Rückseiten Strahlungswärme vom Material des darunterliegenden Schachtes auf.

Das Fermentationsmaterial kann oben durch ein Gebläse in die Schächte eingegeben werden, oder es wird so vorgegangen, daß das Fersnentationsmaterial über einen Kratzboden in die Schächte gefüllt wird, der kontinuierlich über den Schachtöffnungen waagerecht so hin- lind herbewegt wird, daß die Schächte gleich- ^] mäßig bis zu 80 - 9o # gefüllt werden. -'S

Erfindungsgemäß wird weiter* vorgeschlagen, oberhalb der Wärmetauscherplatten einen Vorwärmraum für das Ferraentationsgut vorzusehen, damit nicht das kalte Gut das erhitzte Wasser der Wärmetauscherplatten abkühlt.

Auch kann die Erfindung einrichtungsmässig bei einem anderen Ausführungsbeispiel dadurch zweckmäßig verwirklicht werden, daß der Fermenter im wesentlichen aus einem waagerecht oder etvas schräg angeordneten, zylindrischen oder nur in der ^

unteren Hälfte rundem Hohlkörper besteht, in dem ein rotierendes Förderelement, zwecktnUssiger Weise eine unterbrochene, eine sogenannte Paddelschnecke, angeordnet ist, und wobei an einer Auflenstirnwand ein Einfüllstutzen, an der anderen Seite ein Auslaufstutzen für das Fermentationsmaterial vorgesehen ist, wobei die Füllung des Fermenters stets nur bis 7o io der gesamten Füllhöhe beträgt, was erforderlich ist, damit bei der Drehung der Paddelschnecke der Einmischvorgang durch stets abbrechende turbulente Bewegungen in der jeweils oben liegenden Schicht gewährleistet ist, und wobei der Fermenter vom Wärmeträger, beispielsweise dem Heizwasser, umspült ist. '■■

In einem weiteren Anwendungsfall wird bei einem solchen Fermenter Gülle als Würmeübernehmer eingefüllt, bei der durch das Erhitzen somit die Prozeßwärme für eine Biogasferraentation zugeleitet wird. In diesem Fall ist es günstig, wenn das Mater aus einem Gemisch aus kohlehydratreichem Feststoff, z.B. gemahlenem Stroh und ausgegaster Biogasgülle, besteht· Zweckmässig wird auch hier so vorgegangen, daß die ganze Anlage von außen vollwärmeisoliert ist. ^

Srfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die jeweiligen Einfüll- und Ausbringschächte mittels Klappen oder dergleichen verschließbar auszuführen, damit in den Zeiten zwischen der Befül lung und der ..Entnahme des Fermentationsgutes heiße Innenluft nicht nach außen entweichen kann, insbesondere daß kein Durchzug entsteht·

Die für die Fermentation erforderliche Frischluft- und damit Sauerstoffzufuhr wird nach erfinderischem Vorschlag dadurch geregelt, daß die heiße Luft oberhalb des Fermentationsmaterials entnommen und jeweils in der erforderlichen Menge mit Frischluft vermischt von unten dem Formentationsmaterial wieder zugeführt wird. Hierbei kann zum Ausgleich des Frischluftanteils die entsprechende Altluftmenge durch den so entstehenden Überdruck über Entlastungslöcher oder dergleichen entweichen oder die überschüssige Altluft wird gesteuert ausgeschieden, wobei sie über einen Wärmetauscher ihre abnehmbare Värmeenergiemenge an die zuzuführende Frischluft überträgt·

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Diese Luftzirkulation und Luftzu- und -abgabe kann durch gesteuerten Värraeauftrieb mittels eines sogenannten, an sich bekannten, Thermosiphosystems oder durch einen angetriebenen Exhaustor bzw. Turboverdichter mit entsprechenden Regelungen gesteuert bzw. bewerkstelligt werden, wobei die Regelungen auch computerprogrammiart gesteuert erfolgen können. *

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere ~ darin, daß alle organischen Abfallprodukte, wie auch zur Fermenta-¹ tion angebaute entsprechende Früchte in kleinen, mittleren oder größeren Anlagen gemäß der Erfindung in besonders wirtschaftlicher? Weise und mit gutem Wirkungsgrad zur Erzeugung von Värme und damit zur Einsparung anderer, insbesondere fossilen Energievorräte, ver-¹ wandt werden können und wobei außerdem aus den die Umwelt belastenden organischen Abfallstoffen und Exkrementen hochwertiger Dünger für die Eigennutzung in landwirtschaftlichen und verwandten Betrieben oder von diesen ein hochwertiger Handelsdünger als Xebeneinnahmequelle erzeugt werden kann, der einwandfrei hygienisch ist und eine große Düngekraft besitzt, was volkswirtschaftlich von ganz besonderem Wert ist, da die Rohstoffe zu diesem Dünger bislang überwiegend ungenutzt verrotten bzw. die Umwelt ungünstig ·" belasten.

Vird der Fermenter von einem Gemisch aus kohlehydratreichera Feststoff, z.B. gemahlenem Stroh und ausgegaster Gülle umspült, so wird der bisher bei allen bekannten Biogasverfahren benötigte Biogasanteil von etwäf 3o-5'o"9b zur Prozeßheizung eingespart.

Das ausgeschiedene Fermentationsmaterial ist sowohl in feuchtem als auch trockenem Zustand verkäuflich, wobei es im feuchten Zu- ' stand überwiegend zur alsbaldigen Verwendung und im trockenen Zustand besonders gut als Handelsdünger geeignet ist·

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigt!

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Fermenter mit schrägliegen-; den Schächten;

Figur 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie A-B in Figur Ij Figur 3 die Einheit Z nach Figur 1 ,

h einen Querschnitt sremäß d«*r Schnitt Uni α C-T> In Ti o-x-i-r **i \

Figur 5 einen Querschnitt durch einen Fermenter,'der im wesentlichen aus einem waagerecht liegenden Hohlkörper besteh in dem ein Transportmittel angeordnet ist und der von einem Wärmeträger, z.B. Wasser oder Gülle, umspült ist;

Figur 6 eine Seitenansicht gemäß Figur 5 , teils aufgeschnitten Figur 7 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie E-F nach Figtu

Der Schachtfermenter 1 besteht im wesentlichen aus einem Genaust 2, das aus Beton bzw. Gasbeton oder auch einer Holzkonstruktion bzw. aus Kunststoffmaterial hergestellt sein kann, wobei der Deckel 3 auf der ganzen Breite vorgesehen ist und dazu dient, d: Wärmetauscherplatten U mit allen anderen ira Inneren untergebracl Teile zu montieren, wobei die Wärmetauscherplatten h an den Seitenwänden befestigt werden und auch hier die Zu- und Abflußrohr! 5 und 6 für das Wa.iser in den Wärmetauscherplatten k aus dem Gehäuse 2 heraustreten. Um die Wärmetauscherplatten h sind zwei Kettentriebe 7 angeordnet, deren obere und untere Wellen 8 bzw· ebenfalls im Gehäuse gelagert sind. Auf den Wellen sitzen jewei die Kettenräder 1o, über die die Gliederketten 11 angetrieben werden, wobei der Antrieb der Welle 8 über die Kupplung 12 von einem nicht dargestellten Antriebsaggregat erfolgt. Durch diese Ausbildung liegen für die Wellen 8 und 9 der Kettenräder Io kei Lager innerhalb des Gehäuses des Schachtfermenters 1 und sind somit keinen Korrosionseinflüssen und dergleichen ausgesetzt. U terhalb des oberen Zubringbereichs \h dieses Gehäuses 2 sind in Verlängerung £u den Wärme tauscherplatten k Abteilwände 13 i*¹ Verlängerung der Wärmetauscherplatten h angeordnet, durch die d einzelnen Schächte 36 für das zu fermentierende Gut verlängert sind. In diesem Bereich 15 des Schachtfermenters 1 wird das ein gebrachte Fermentierungsmaterial 72 binnen mehrerer Stunden im Fermenter angewärmt, damit das von außen zugebrachte kalte Material nicht auf den Wärmetauscherplatten aufliegt und hierdurch die in ihnen befindliche Flüssigkeit abkühlt. Bei dem Befüllen beispielsweise über den Einfüllschacht 16 mittels eines Gebläses oder dergleichen, können die Schächte im Bereich 15 fast ganz mit dem zunächst lockeren zu fermentierenden Material angefüllt werden. Durch das Absetzen des Materials ist dann im weiteren Verlauf der Schächte erreicht, daß hier die Füllung de Schächte nicht mehr als $)o % beträgt·

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Mit den Kettentrieben 7 ist der Einniischwinkel 17 angeschlos« sen, wie es auch in. den Figuren 3 und k im einzelnen dargestellt ist. Der Exnraischwinkel 17 ist an den Stellen der ■ Ketten im unteren Bereich unterbrochen und weist zwei Stege-

j platten 18 auf, in die zwei Löcher eingearbeitet sind und

j in die Bolzen 19 eingeführt werden, die ebenfalls in die entsprechenden Löcher der Lasche 2o, die sich fast an dem -■ senkrecht stehenden Kettenglied 21 befinden, eingesteckt werden· Hierdurch ist eine sichere Befestigung des Einmischwinkels 17 gewährleistet· Die Schwächung des Einmischwinkreis 17 durch den Durchbruch für die Kette kann beispielsweise durch die hintere Brücke 22 ausgeglichen werden. Durch diese Art der Anordnung können die Kettenräder 10· handelsüblich sein·

Die Värrne tauscherplatt en k sind unter einem Winkel öC von etwa 6o von der Waagerechten schrägliegend angeordnet. Hierdurch liegt das Fermentationsmaterial noch gut auf den Värmetauscherplatten k auf und rutscht noch selbsttätig dann nach unten, wenn über den Kratzboden 2k das auf ihm liegende bereits fermentierte Material in Pfeilrichtung 25 aus dem Schachtfermenter 1 entfernt wird. Zum Entfernen des fermentierten Materials nimmt der Kratzboden 2k das auf ihm liegende Material mit und drückt es gegen die schwenkbar angeordnete VerschluGklappe 26, so daß diese sich, wie es in der dargestellten Position gezeigt ist, öffnet. Der Kratzboden 2k zum Ausbringschacht 27 ist nach außen hin vertieft liegend vorgesehen, damit dem aus den ~, einzelnen Schächten jeweils zufließenden Material der erforderliche Freiraum zur Verfügung steht.

Ss kann auch so vorgegangen werden, daß der Kratzboden 2k insgesamt im Gehäuse 2 des Schachtfermenters 1 unterge-

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bracht ist, und daß die Verschlußklappe 26.dann, wenn kein Material aus dem Ausbringschacht 27 austritt, herausgefördert wird und das Gehäuse völlig abschließt. Im Anschluß an den Ausbringschacht 27 können weitere Einrichtungen vorgesehen sein; angedeutet ist hier ein weiterer Kratz— boden 28, der in einem angeschlossenen Gehäuse 29 liegt, -' in dem beispielsweise Wärmetauscher 3° im Bereich des Kratzbodens 28 angeordnet sind, die das Trocknen des ausgeschiedenen Fermentationsmaterials bewirken·

Die Winkelplatte 32 des Einmischwinkels 17 ist etwa unter einem Winkel /3 von 3o zur Oberfläche der Wärmetauscherplatten h angestellt, wodurch sich beim Bewegen dieser Einmischwinkel 17 in Pfeilrichtung 31 über der Winkalplattc 32 des Einmischwinkels 17 ein Stau 33 aus der Schicht des Fermentationsmaterials, die auf den Wärmetauscherplatten k aufliegt und die durch den Wärmeaustausch abgekühlt ist, bildet. Durch diese abgekühlte Schicht wird einmal in ihr der Fermentationsprozeß verlangsamt bzw· unterbrochen ; und sie stellt eine Wärmeisolation des heißen Fernientationi materials zu den Wärmetauscherplatten k dar·

Durch den Stau 33 drückt sich das Material dieser aufliegenden Schicht tief in das andere Fermentationsmaterial eil das wesentlich heißer ist, und so entsteht eine tiefe und intensive Einmischung der abgekühlten Schicht in die heißei Der Stau 33 bricht bei weiterem Hochgehen des Einmischwinkels 17, wenn er eine entsprechende Höhe erreicht hat, von Zeit zu Zeit ab. Hinter dem Stau 33 rieselt vorher ständig heißes Fermentationsmaterial auf die Wärmetauscherplatten J

Zweckmäßigerweise werden auf den Wärmetauscherplatten 4 und den Abteilwänden 13 Gleitschienen 37 angeordnet, auf denen die Ketten und Einmischwinkel 17 aufliegen.

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Je nach dem Verlauf des Fermentationsprozesses werden die _; · Einmischwinkel 17 in kürzeren oder längeren Zeitabschnitten, beispielsweise stündlich oder zweistündlich, in der gesamten Länge der Wärmetauscherplatten h bewegt, so daß in regelmäßigen Abständen eine Auswechslung des Fermentationsmaterials 72 stattfindet. Der Einmischwinkel 17 kann auch mit entsprechend geringe- . rer Geschwindigkeit kontinuierlich angetrieben werden. Die Größe des Anstellwinkels /2 der Einmischwinkel 17 richtet sich nach. der Rieselfähigkeit des jeweils verwendeten Fermentationsmate— rials und kann entsprechend den Betriebsverhältnissen, beispiels- ; weise zwischen 25 und ^5 , schwanken«

Die Gehäusewände können von innen und außen durch Isolations— \ schichten 3** und 35 geschützt sein, so daß nur in ganz be- ■'·' grenzter Veise Värmeverluste durch Abstrahlung entstehen.

Vom Turboverdichter und Mischer 61 wird über die Löcher 38 und die Rohrleitung 39 die heiße Luft im Zubringbereich 1*i entnommen und mit Frischluft versetzt, die über das Rohr 62 angesaugt wird, mittels des Rohres 63 in den Raum 6^ unterhalb des Kratz— ^yf bodens 28 eingeblasen· Von hieraus gelangt diese Luft durch die ■■ Löcher 6k des Kratzbodens 28 in das auf ihm liegende Fermenta- ^: tionsmaterial 72 in die Schächte 36, über das Rohr 65 gelangt ";_ die überschüssige Abluft ins Freie· über die Tür 66 ist der ; Raum 67 betretbar, mit dem Schieber j6 der Schacht 16 verschließbar, indem dieser auf- und abbewegt werden kann·

Alle Schaltungen und Steuerungen, wie das Einfüllen und Ausscheiden des Materials, Bewegen der Einmischwinkel, das Entneh- -... men des Heizwassers, das Trocknen des ausgeschiedenen Materials und dergleichen, können manuell oder über automatische Programmsteuerungen erfolgen.

Das erfinderische Verfahren kann beispielsweise einrichtungsmäßig auch durch den Fermenter ho ebenfalls zweckmäßig ver- ■: virklicht werden, gemäß Figur 5·

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Beim Ausftlhruriiisbnispiel gemäß den Figuren 5 u^r-d 6 wird das Fornientationsinaterial über einen Einfüllstutzen 4i, dem Rohr 42 zugeführt, in dem eine Paddelschnecke 43 rotierend angeordnet ist, wobei als Paddelschnecke gemäß Figur 7 eine unterbrochene Schnecke verstanden wird. Das Rohr 42 ist im Gehäuse 44 angeordnet, indem es beispielsweise mit seinem Flansch 45 mit der Außenstirnwand 46 über Verschraubungen angeschlossen wird,und zwar in bekannter Weise so, daß eine Abdichtung für das im Gehäuse vorhandene Wasser erfolgt, indem zwischen dem Flansch 45 ui der Außenstirnwand 46 eine an sich bekannte Dichtung gelegi wird. An der anderen Seite des Gehäuses 44 hat dasselbe für den Durchgang des Rohres 42 ein nach außen vergrößerte! Loch 47, in das eine Dichtung 48 eingesetzt wird, die über einen eingedrückten Dichtungsringflansch 49 gespannt wird und womit eine wirksame Abdichtung erzielt ist. Hierdurch kann das Rohr ohne großen Aufwand zu Reinigungs-, Reparaturarbeiten oder dergleichen aus dem Gehäuse bequem heraus genommen und in umgekehrter Weise wieder eingebaut werden.

über den Einfüllstutzen 41 wird manuell oder über mechanische Zuführungseinrichtungen bekannter Art das zu fermentierende Material entsprechend dem Pfeil 5o eingebrachi und es wird von der Paddelschnecke 43 bei deren Drehung erfaßt, so daß das Rohr gefüllt wird.

Beim Einfüllen wird im Verhältnis zur Rotation der Paddel· schnecke 43 soviel Material zugeführt, daß das Rohr nur bis etwa zur Füllhöhe 51 gefüllt wird, was angenähert eineirrFül lungs grad von 7o <fa entspricht. Hiernach wird bei weiterer Drehung der Paddelschnecke 43» entweder in bestimmten Abständen oder ganz langsam kontinuierlich das

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Material einseitig stetig angehoben, bis es dann von der sich hierbei bildenden oberen Materialkante nach überschreiten des Böschungswinkels portionsweise auf die Oberschicht verteilt herabfällt· Somit wird das Material dar äusseren abgekühlten Schicht ständig mit dem inneren heißen Inhalt vermischt.

Durch den Verschlußdeckel 52 am Einfüllstutzen kl und den Verschlußdeckel 53 am Auslaufstutzen $k wird für die Zeiten, in denen das Fermentationsmaterial weder eingefüllt noch herausgenommen wird, der Innenraum des Rohres 42 nach außen verschlossen, so daß dann die heißa Luft im Rohr k2 sich, nicht gegen kühlere von außen austauscht.

Das Rohr 42 ist, falls dieser Fermenter zur Erzeugung von Heizwasser benutzt wird, vom Wasser im Gehäuse 44 umspült, das über den Zuleitungsstutzen 55 nach Bedarf zuläuft und über den Entleerungsstutzen 56 entnommen wird.

Es kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein einziges Rohr in einem Gehäuse vorgesehen werden, für größere Anlagen können eine entsprechende Vielzahl solcher Rohre neben- oder übereinanderliegend in Betracht kommen.

Anstelle-von Heizwasser kann in das Gehäuse 44 zum Umspülen des Rohres 42 beispielsweise Gülle eingefüllt werden, wie es bereits beschrieben wurde·

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Auf dem Rohr Λ2 ist der Ring 57 fest aufgesetzt; durch, ihn sind die Rohrleitungen 58 und 59 durchgeführt. An der Rohrleitung 58 schließt der Stutzen 6o an. Ebenfalls sind die Löcher 68 im oberen Bereich des Rohres h2 an diese Rohrleitung 58 angeschlossen, über die Löcher 68 entweicht heiße Luft aus dem Rohr k2_f die sich oberhalb des Fermentationsmaterials 72 ansammelt oder sie wird vom Turboverdichter und Mischer 69 über den Stutzen 60 angesaugt und von ihm über die Rohre 7o in die beiden Rohrleitungen 59 gedrückt, von denen sie Über die Löcher 7I eindringt, über das Rohr 73 gelangt" der für den Fermentationsprozeß erforderliche Frischluftanteil in den Turboverdichter und Mischer 69, wobei über den Rohrstutzen 7k der Altluftanteil ausgeschieden wird.

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Claims

Otto Nockemann
Gummersbach-Dieberhausen

Patentansprüche

1. Verfahren zur aeroben Fermentation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftliche und Nährmittelabfallprodukte, einschließlich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem, hygienisch einwandfreiem Dünger, dadurch gekennzeichnet, daß das zu fermentierende Material in einen Schacht oder in Schächte (36) oder in einem Rohr bzw. in Rohre (^2) a eingebracht wird, die es durch seine Schwerkraft oder mitteil Transporteinrichtungen (*O) durchläuft, wobei die Böden der Schächte (36) oder Rohre (^2) durch Wärmetauscher-

_> . platten (h) gebildet sind oder das Rohr (^2) bzw. die Rohre (^2)- von Heißwasser oder dergleichen umspült werden und! wobei die an den Tfärmeübergabeflächen jeweils '_.,anliegenden Schichten des Fermentationsmaterials regel- .; mäßig in Abständen oder mit ganz geringer Geschwindigkeit kontinuierlich in die Gesamtmaterialschicht wieder eingemischt werdon,"ohne die Kontinuität des Materialdurchlaufs und den Ferraentationsprozeß wesentlich zu unterbrechen.

2. Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1, -^- ~-.-dadurch gekennzeichnet, daß die Fermenter (1 und ko) nach außen vollwärraeisoliert sind·

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3· Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils nicht zu Heizzwecken oder dergleichen benötigte Wärmeenergiemenge des Fermenters' (i, ko) zur Trocknung des aus dem Fermenter ausscheidenden Fermentationsproduktes benutzt wird, wobei die Wärmeabgabe durch manuell bediente oder automatisch steuernde Schaltanlagen auf die Trocknung dann geleitet wird, wenn dieselbe nicht zur Heizung benutzt wird.

h_% Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte (3^) nur bis etwa 9o % ihrer lichten Weite und die Rohre (42) bis zur Füllhöhe 51 gefüllt werden.

5· Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Rohr (42) oder Rohren (42) bestehende Fermenter (i, 4o) von Gülle umspült wird und daß außerdem wahlweise der Fermenter (1, 4o) aus einem Gemisch aus kohlehydratreichem Feststoff, z.B. gemahlenem Stroh und ausgegaster Biogas- - gülle besteht.

6. Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoff vorzugsweise landwirtschaftlicher und Nährmittelabfallprodukte, einschließlich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem biologischen . und hygienisch einwandfreiem Dünger, dadurch gekennzeich net, daß ein oder eine Vielzahl von schrägliegenden Schächten (36) vorgesehen ist, deren Wände aus Wärmetauscherplatten (4) bestehen und bei denen an der Unter·

seite der offenen Schächte (36) ein Entleerungsorgan, >·· vorzugsweise ein Kratzboden (2U) vorgesehen ist, so daß das Material dann durch die Schwerkraft selbsttätig nachrutscht, wenn das Entleerungsorgan eingeschaltet ist J. und wobei um die schrägliegenden. Wände, vorzugsweise - ; in den Außenbereiche)! der Wärmetauscherplatten (U), von · oben nach unten verlaufend, jeweils Kettentriebe (7) ,"? gelegt sind, die über die ganze Breite der Wärme- ir_. tauscherplatten (U) Einmischwinkel (Τ7) tragen, wobei die Kettentriebe (7) j© nach Bedarf kurzzeitig so ein- I geschaltet werden, daß ein Einmischwinkel (17) den .; Schacht (36) auf der Seite, auf der das Material auf- ^ liegt, ganz von unten bis oben bestreicht, oder daß : die Kettentriebe (7) unter solch geringer Geschwindigkeit ständig in Betrieb sind, wie der Fermentations- ^: prozeO eine Einmischung der auf den Värmetauscherplatten (U) liegenden abgekühlten Schicht in die heißen Zonen der Gesamtschicht verlangt·

7· Einrichtung zur aeroben Fermentation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte (36) unter einem Winkel oC von 5° - 7o zur Waagerechten angeordnet sind, wobei der jeweils angewandte Winkelbetrag durch die Verschiedenheit der Nachrutschfähigkeit des zu fermentierenden Materials bestimmt wird·

8. Einrichtungen zur"~ä"eroben Fermentation nach Anspruch 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß der nach rückwärts gerichtete Anstellwinkel β des Einmischwinkels (17) 25 - ^o und seine Höhe von den Wärmetauscherplatten aus gemessen, etwa 2o ^o der lichten Weite des Schachtos jodoch mindestens ko mm beträgt·

9. Einrichtungen zur aeroben Fermentation nach Anspruch 6 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferraentationsmaterial durch ein Gebläse in die Schächte (36) eingegeben wird«

1o. Einrichtungen zur aeroben Fermentation nach Anspruch 6 bis 8_f dadurch gekennzeichnet, daß das Fermentations«' material durch ein Förderband, zum Beispiel einen Kratzboden ', in die Schächte (36) gefüllt wird, ■ indem das mit dom Fermentationsmaterial beaufschlagte und laufende Förderband über den Schächten (36) zur Füllung derselben etwa in waagerechter Bewegung so entsprechend hin- und herbewegt wird, daß die 9o fo±ge Füllung der Schächte (36) erreicht wird.

11. Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftlicher und Nährmittelabfallprodukte, einschließlich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem biologischem und hygienisch einwandfreiem Dünger, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (^o) im wesentlichen*aus einem waagerecht oder etwas schräg angeordneten Rohr (^2) oder einem nur in der unteren Hälfte rundem Hohlkörper besteht, in dem ein rotierendes Fördei element, zweckmässigerweise eine unterbrochene, eine sogenannte Paddelschnecke (O) angeordnet ist und wobei . an einer Außenstinawand (h6) des Fermenters (ho) ein Einfüllstutzen (4i) und an der anderen Stirnwand ein Auslaufstutzen (5*0 für das Fermentationsmaterial vor-

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gesehen ist, wobei der Fermenter (4o) von 'Wärmeträgern, beispielsweise Heizwasser, umspült ist, das bedarfsweise entnommen und zugeführt wird und wobei die gesamte Anlage von außen vollwärmeisoliert ist.

12· Einrichtung zur aeroben Fermentation organischer Stoffe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger Gülle verwendet wird,

13· Einrichtung zur aeroben Fermentation organischer Stoffe nach Anspruch 6 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllschacht (i6) mit einem Schieber (76) bzw, der Einfüllstutzen (^I) mit einem Verschlußdeckel (52) und der Ausbringschacht (27) mit einer Verschlußklappe (26) sowie der Auslaufstutzen (5^li) mittels eines Verschlußdeckels (53) für die Betriebszeiten außerhalb der Befüllungen und Entleerungen verschlossen werden können.

14« Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1 bis 5| dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Luft oberhalb des Fermentationsmaterials (72) entnommen und,jeweils in der erforderlichen Menge mit Frischluft vermischt, dem Ferraentationsmaterial (72) von unten zugeführt wird,

15· Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1 bis 5 und I'+, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftausgleich und die Beimischung des Frischluftanteils sowie die Ausscheidung des Altluftanteils über ein an sich bekanntes Schwerkraft- bzw. Thermosiphonsystem erfolgt·

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\ 16« Einrichtung; zur aeroben Fermentation organischer ' ; i Stoffe nach Anspruch 6 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzirkulation und die Luftzu- und -abgabe Ü durch einen Exhaustor bzw« Turboverdichter und Mischer (61, 69) erfolgt, wobei die erforderlichen Reglungen über einfache Temperatur-Zeitsteuerungen oder über Computerprogrammsteuerungen erfolgt«

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