DE3249427A1 - Reactor for the production of biogas from liquid manure and a process for operation thereof - Google Patents

Reactor for the production of biogas from liquid manure and a process for operation thereof

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Abstract

Reactor for the production of biogas from liquid manure, having an essentially cylindrical, gastight container, which is equipped with a liquid manure inlet, a liquid manure outlet and a gas take-off and which is provided with a stirring device for mixing the liquid manure, the stirring device comprising a plurality of stirrers (40, 40'), which are mounted on adjacently arranged powered shafts (38) which run perpendicularly to the longitudinal axis of the container and which are rotatably arranged in the container wall (12). <IMAGE>

Description

Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle sowie einReactor for the production of biogas from liquid manure as well as a

Verfahren zu dessen Betreiben Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle, mit einem im wesentlichen zylindrischen, gasdichten Behälter, welcher einen Güllezulauf, einen Gülleablauf und eine Gasentnahme aufweist und mit einer Rührvorrichtung zur Durchmischung der Gülle versehen ist.Process for its operation The invention relates to a reactor for the production of biogas from liquid manure, with an essentially cylindrical, gas-tight Container which has a liquid manure inlet, a liquid manure outlet and a gas outlet and is provided with a stirring device for mixing the manure.

Es ist bekannt, organisches feuchtes Material unter Luftabschluß (anaerob) in einem mehrstufigen biologischchemischen Prozeß zu zersetzen. Dabei entsteht als Stoffwechselprodukt "Biogas", eine Mischung aus Methan (CH4) und Kohlendioxyd (C02) sowie geringen Mengen anderer Gase.It is known that organic moist material in the absence of air (anaerobic) to decompose in a multi-stage biochemical process. The result is as Metabolic product "biogas", a mixture of methane (CH4) and Carbon dioxide (C02) and small amounts of other gases.

Es ist weiter bekannt, daß Substrate mit ungünstigem C/N-Verhältnis nach der Vergärung in einem derartigen Reaktor zur Erzeugung von Biogas sich gut als Dünger eignen, da bei der Vergärung im wesentlichen nur Kohlenstoffbestandteile abgebaut werden. Auch die Geruchsbelästigung des Frischdüngers wird verringert, wenn er zuvor vergoren wurde.It is also known that substrates with an unfavorable C / N ratio after fermentation in such a reactor for the production of biogas is good suitable as a fertilizer, since essentially only carbon components are used during fermentation be dismantled. The odor nuisance of the fresh fertilizer is also reduced, if it has been fermented beforehand.

Bei der Erzeugung von Biogas aus Gülle ist die Durchmischung der GAlle in dem Behälter erforderlich, da sich anderenfalls eine Schwimmdecke bildet und organische Substanz dem Gärprozeß entzogen wird.In the production of biogas from liquid manure, the mixing of the gas is essential required in the container, otherwise a floating cover will form and organic matter is removed from the fermentation process.

Aus der Zeitschrift "Technik am Bau", 8/1981, S. 667 f.From the magazine "Technik am Bau", 8/1981, p. 667 f.

ist ein gattungsgemäßer Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle bekannt. Dabei besteht die Rührvorrichtung aus einer durch die Mittelachse des zylindrischen Behälters verlaufenden Welle und darauf mit Abstand voneinander aufgesetzten Zinkenrädern. Bei Antrieb der Welle werden die Zinkenräder in dem Behälter gedreht, so daß im unteren Bereich des Behälters befindliche Gülle nach oben geführt und oben befindliche Gülle nach unten geführt wird. Bei einem derartigen Betreiben der Rührwerke ist aber nicht möglich, Gülle von dem vorderen Bereich des Behälters in den hinteren Bereich des Behälters zu bringen. Vielmehr wird sich im vorderen Bereich des Behälters im wesentlichen frisch eingeführte Gülle befinden, während im hinteren Bereich des Behälters sich im wesentlichen bereits weitgehend vergorene Gülle ablagert. Weiter ist eine ausreichende Steuerung des Gärprozesses mittels der bekannten Rührwerke nicht möglich. Auch ist eine automatische Reinigung der Rührwerke bei der bekannten Ausgestaltung nicht möglich.is a generic reactor for the production of biogas from liquid manure known. The stirring device consists of a through the central axis of the cylindrical Container extending shaft and on it with spaced-apart zinc wheels. When the shaft is driven, the toothed wheels are rotated in the container so that in the Lower part of the tank located manure led up and located above Manure is led downwards. When the agitators are operated in this way but not possible to move manure from the front of the tank to the rear Bring area of the container. Rather, it will be in the front area of the container are essentially freshly imported manure, while in the rear area of the The tank is essentially already largely fermented manure deposited. Further is a sufficient control of the fermentation process by means of the known agitators not possible. Automatic cleaning of the agitators is also part of the known configuration not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle zu schaffen, bei dem durch eine geeignete Ausgestaltung der Rührwerke frisch eingeführte Gülle über den gesamten Bereich verteilt werden kann und eine ausreichende Prozeßsteuerung durch gezielte Durchmischung der Gülle ermöglicht wird.The invention is based on the object of producing a reactor of biogas from liquid manure, in which through a suitable design of the Agitators freshly introduced manure can be distributed over the entire area and enables adequate process control through targeted mixing of the liquid manure will.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, die Rührvorrichtung aus einer Mehrzahl von Rührwerken besteht, die auf nebeneinander angeordneten, quer zur Behälterlängsachse verlaufenden, in der Behälterwand drehbar angeordneten, angetriebenen Wellen aufgesetzt sind.According to the invention, this object is achieved by the stirring device consists of a plurality of agitators, which are arranged on side by side, transversely to the longitudinal axis of the container, rotatably arranged in the container wall, driven Waves are put on.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Rührwerke ein Paar von Ausnehmungen aufweisen. Alternativ können sie jedoch auch mit einer Vielzahl von von der Welle abgehende Zinken versehen sein.It is preferably provided that the agitators have a pair of recesses exhibit. Alternatively, however, they can also be used with a variety of shafts outgoing prongs be provided.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der eine erste Einmündung in dem oheren Bereich und eine zweite Einmündung in dem unteren Bereich des Endstücks des Behälters, an welchem das Einleitungsendstück wahlweise angeflanscht werden kann aufweist. Dabei kann ein vor dem Anschluß des Rohrstücks zu diesem hin nach oben geneigt angeordnetes Staublech vorgesehen sein.It is preferably provided that the first confluence in the upper area and a second confluence in the lower area of the end piece of the Container to which the inlet end piece can optionally be flanged having. In this case, a before the connection of the pipe section to this upwards be provided inclined arranged baffle.

Daneben ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der Gülleauslauf ein mit einem Schieber versehenes, im unteren Bereich eines der Endstücke des Behälters angeflanschtes Rohrstücks aufweist. Dabei kann ein von dem Anschluß des zweiten Rohrstücks zu diesem hin nach unten geneigt angeordnetes Abweisblech vorgesehen sein.In addition, it is provided in a preferred embodiment that the slurry outlet with a slide provided, in the lower area one of the end pieces of the container has flanged pipe section. Here can one arranged inclined downward from the connection of the second pipe section towards this Be provided deflector plate.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäß;n Behälter; Fig. 2 eine Ansicht auf den erfindungsgemäßen Behälter in Richtung des Pfeiles A von Fig. 1 (in vergrößerter Darstellung); Fig. 3 eine Ansicht auf den erfindungsgemäßen Behälter in Richtung des Pfeiles B von Fig 1 (in vergrößerter Darstellung); Fig. 4 einen Schnitt entlang der mit den Pfeilen C angegebenen Linie von Fig. 1 (in vergrößerter Darstellung); Fig. 5 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 mit den Pfeilen D angegebenen Linie von Fig. 1 (in vergrößerter Darstellung); Fig. 1 verdeutlicht den liegenden zylindrischen Behälter 10, an dessen Längsseite in Wassertaschen 16 eine Rohrleitung 18 verläuft. In diesen mit einem Schieber 56 versehenen Zulauf 58 wird die zu vergärende Gülle eingeführt.Further advantages and features of the invention emerge from the claims, the description and the drawing. It shows: FIG. 1 a longitudinal section through the invention; n container; 2 shows a view of the container according to the invention in the direction of arrow A of Fig. 1 (in an enlarged view); Fig. 3 a View of the container according to the invention in the direction of arrow B of Fig. 1 (in enlarged view); 4 shows a section along the line indicated by the arrows C. Line of Fig. 1 (in an enlarged view); Fig. 5 is a section along the in Fig. 1 with the arrows D indicated line of Fig. 1 (in an enlarged view); Fig. 1 illustrates the lying cylindrical container 10, on the long side A pipeline 18 runs in water pockets 16. In this with a slide 56 provided inlet 58 is to be fermented Manure introduced.

Fig. 1 verdeutlicht weiter ein an einem der Endstücke des Behälters 10 angeflanschtes Rohrstück 36, welches mit einem Schieber 34 versehen ist und einen Teil des Gülleauslaufs 32 bildet. Im Behälter 10 liegt vor dem Anschluß dieses Rohrstückes 36 ein Staublech 52, hinter dem sich in der Gülle befindliche Sinkteile ablagern die zuvor vom Rührwerk bzw. von den Zinken über das Staublech geschoben wurden und sodann durch das Rohrstück 36 herausgedrückt werden. Fig. 3 verdeutlicht weiter einen Spülstutzen 62, über den derartige Sinkteile auch ausgespült werden können.Fig. 1 further illustrates an at one of the end pieces of the container 10 flanged pipe section 36, which is provided with a slide 34 and a Part of the slurry outlet 32 forms. In the container 10 is before the connection of this pipe section 36 a baffle 52, behind which sink parts located in the manure are deposited which were previously pushed over the baffle plate by the agitator or the tines and then pushed out through the pipe section 36. 3 further clarifies a flushing nozzle 62, via which such sink parts can also be flushed out.

Der Gülleauslauf 32 weist weiter ein zweites Rohrstück 36' auf, welches im oberen Bereich des Endstücks des Behälters 10 angeflanscht und mit einem Schieber 62 versehen ist. Hinter dem Abweisblech 54 sammeln sich Schwimmteile, die zuvor vom Rührwerk bzw. von dem Zinken hinter das Abweisblech geschoben wurde, welche mit der abfließenden Gülle durch das Rohrstück 36' abfließen.The slurry outlet 32 also has a second pipe section 36 ', which flanged in the upper region of the end piece of the container 10 and with a slide 62 is provided. Behind the deflector plate 54, floating parts collect that were previously was pushed by the agitator or the tines behind the deflector plate, which with the flowing liquid manure through the pipe section 36 '.

In dem Behälter sind in gewissen Abständen quer zu dessen Längsachse ausgerichtete, in der Behälterwand 12 mittels einer drehbar gelagerten Welle 38 versehene Rührwerkes 40, 40' vorgesehen. Diese Rührwerke werden in Fig. 5 verdeutlicht: Bei einer möglichen Ausgestaltung des Rührwerkes 40 weist dieser ein Paar von öffnungen 44 auf, die mit Ausnehmungen 42 versehen sind.In the container are at certain intervals transverse to its longitudinal axis aligned in the container wall 12 by means of a rotatably mounted shaft 38 provided agitator 40, 40 'is provided. These agitators are illustrated in Fig. 5: In one possible embodiment of the agitator 40, it has a pair of openings 44, which are provided with recesses 42.

Ein derartiges Rührwerkes 44 bewirkt eine gute Durchmischung der Gülle in dem Behälter 10. Alternativ dazu können die Rührwerke 40' auch mit Zinken 46 versehen sein; eine derartige Ausgestaltung des Rührwerks 40' mit Zinken 46 ist dann vorzuziehen, wenn die Gülle mit Stroh versetzt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Rührwerke 401 können diese so zueinander angeordnet sein, daß die Zinken 46 benachbarter Rührwerke 40 einander überlappen und somit gleichzeitig eine Selbstreinigung der Zinken bewirken.Such an agitator 44 brings about thorough mixing of the manure in the container 10. Alternatively, the agitators 40 ′ can also have prongs 46 be provided; such a configuration of the agitator 40 ' with Tines 46 are preferable when the manure is mixed with straw. At a Such a configuration of the agitators 401, they can be arranged in relation to one another be that the prongs 46 of adjacent agitators 40 overlap each other and thus at the same time cause the tines to clean themselves.

In den erfindungsgemäß ausgestalteten Behälter wird also Gülle, die mittels eines unmittelbar an dem Behälter angeordneten Wärmetauschers erwärmt ist1 in den Behälter eingefiihrt, in diesem mittels der Rührteller 40, 40', die synchron und reversierend betrieben werden können, gut durchmischt. Dadurch wird erreicht, daß frische Gülle mit bereits weitgehend vergorener Gülle in Berührung kommt. Die durch die Wärmeisolationsschicht 62 verringerte, aber nicht völlig zu verhindernde Wärmeabstrahlung wird dadurch ausgeglichen, daß das in den Wassertaschen 16, 16' fließende Wasser auch Wärme auf die bereits in dem Behälter beendliche Gülle abgibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Temperatur in dem Behälter immer die Optimaltemperatur zwischen 30° C und 40° C beibehält Mittels des erfindungsgemäßen Reaktors wird nicht nur Biogas gewonnen, sondern auch der Düngewert dieser Gülle verbessert. Während nämlich frische Gülle einen pH-Wert von etwa 6,5 aufweist, also- relativ sauer ist1 liegt die in dem erfindungsgemäßen Reaktor umgesetzte Gülle in einem Bereich mit einem pH-Wert von etwa 8, ist also leicht alkalisch. Sämtliche Nährstoffe werden durch den biologischen Vorgang aufgeschlossen und den Pflanzen voll zur Verfügung gestellt, so daß der Dünge wert der Gülle deutlich verbessert wird und keine A-tzwirkung entsteht.In the container designed according to the invention is so manure that is heated by means of a heat exchanger arranged directly on the container1 introduced into the container, in this by means of the agitator plates 40, 40 ', which synchronously and can be operated in reverse, well mixed. This achieves that fresh manure comes into contact with already largely fermented manure. the reduced by the thermal insulation layer 62, but not completely preventable Heat radiation is compensated for by the fact that the water in the water pockets 16, 16 ' Running water also gives off heat to the liquid manure that is already in the tank. In this way it is achieved that the temperature in the container is always the optimum temperature Maintains between 30 ° C and 40 ° C by means of the reactor according to the invention is not only biogas is obtained, but the fertilizer value of this manure is also improved. While namely, fresh manure has a pH value of around 6.5, i.e. it is relatively acidic1 the liquid manure converted in the reactor according to the invention lies in an area with a pH of around 8, so it is slightly alkaline. All of the nutrients will be opened up by the biological process and fully available to the plants set so that the fertilizer value of the manure is significantly improved and no corrosive effect arises.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Rombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The in the above description, the drawings and in the Features of the invention disclosed claims can be used both individually and in any combination for the implementation of the invention in its various Embodiments are essential.

Bezugszeichenliste 10 Behälter 10 12 Behälterwand 12 18 Rohrleitung 18 26 Querführung 26 28 Einleitungsendstück 28 30 Einmündung 30 30'Einmündung 30 32 Gülleauslauf 32 34 Schieber 34 36 Rohrstück 36 36'Rohrstück 36 38 Welle 38 40 Rührwerk 40 40'Rührwerk 40 42 Ausnehmung 42 44 Rührwerköffnungen 44 46 Zinken 46 48 Sicherheitsgasauslaß 48 50 Siphon 50 52 Staublech 52 54 Abweisblech 54 65 Schieber 65 58 Zulauf 5858 60 Schieber 60 62 Wärmeisolationsschicht 62 64 Spülspritze 64 66 Schieber 66 68 Gülle 68 70 Güllegrube 70 72 Ständer 72 74 Gasblase 74 76 Ballastflüssigkeit 76 LIST OF REFERENCE NUMERALS 10 container 10 12 container wall 12 18 pipeline 18 26 transverse guide 26 28 inlet end piece 28 30 junction 30 30 'junction 30 32 Slurry outlet 32 34 Slide 34 36 Pipe section 36 36 'Pipe section 36 38 Shaft 38 40 Agitator 40 40 'Agitator 40 42 Recess 42 44 Agitator openings 44 46 Prongs 46 48 Safety gas outlet 48 50 Siphon 50 52 Baffle plate 52 54 Deflector plate 54 65 Slider 65 58 inlet 5858 60 gate valve 60 62 thermal insulation layer 62 64 Flushing syringe 64 66 Slider 66 68 Slurry 68 70 Slurry pit 70 72 Stand 72 74 Gas bubble 74 76 Ballast Fluid 76

Claims (10)

Ans p rü c h e reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle, mit einem im wesentlichen zylindrischen, gasdichten Behälter, welcher einen Güllezulauf, einen Gülleablauf und eine Gasentnahme aufweist und mit einer Rührvorrichtung zur Durchmischung der Gülle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührvorrichtung aus einer Mehrzahl von Rührwerken (40, 40') besteht, die auf nebeneinander angeordneten, quer zur Behälterlängsachse verlaufenden, in der Behälterwand (12) drehbar angeordneten, angetriebenen Wellen (38) aufgesetzt sind. Required reactor for the production of biogas from liquid manure, with a substantially cylindrical, gas-tight container, which has a slurry inlet, a Has slurry drain and a gas take-off and with a stirring device for mixing the manure is provided, characterized in that the agitator consists of a There is a plurality of agitators (40, 40 ') which are arranged on side by side, transversely running to the longitudinal axis of the container, rotatably arranged in the container wall (12), driven shafts (38) are attached. 2. Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerke (40) ein Paar von Ausnehmungen (42) aufweisen. 2. Reactor for the production of biogas from liquid manure, characterized in that that the agitators (40) have a pair of recesses (42). 3. Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerke (40') eine Vielzahl von von der Welle (38) abgehende Zinken (46) aufweisen. 3. Reactor for the production of biogas from liquid manure, characterized in that that the agitators (40 ') have a plurality of tines (46) extending from the shaft (38) exhibit. 4. Reaktor zur Erzeugung von Biogas aus Gülle, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Zinken versehenen Rührwerke (40') derart angeordnet und ausgestaltet sind, daß sich die Zinken (46) benachbarter Rührwerke (40') bei Drehung der Rührwerke überlappen und eine gleichzeitige Selbstreinigung der Zinken (46) bewirken. 4. Reactor for the production of biogas from liquid manure, characterized in that that the pronged agitators (40 ') are arranged and designed in such a way are, that the prongs (46) of adjacent agitators (40 ') at Rotation of the agitators overlap and a simultaneous self-cleaning of the tines (46) effect. 5. Reaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Einmündung (30) in dem oberen Bereich und eine zweite Einmündung (30') in dem unteren Bereich des Endstücks des Behälters (10), an welchem das Einleitungsendstück (28) wahlweise angeflanscht werden kann.5. Reactor according to one or more of the preceding claims, characterized through a first confluence (30) in the upper area and a second confluence (30 ') in the lower region of the end piece of the container (10) on which the inlet end piece (28) can optionally be flange-mounted. 6. Reaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gülleauslauf (32) ein mit einem Schieber (34) versehenes, im unteren Bereich eines der Endstücke des Behälters (10) angeflanschtes Rohrstücks (36) aufweist.6. Reactor according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the slurry outlet (32) is provided with a slide (34), pipe section flanged on in the lower area of one of the end pieces of the container (10) (36). 7. Reaktor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen vor dem Anschluß des Rohrstücks (36) zu diesem hin nach oben geneigt angeordnetes Staublech (52).7. Reactor according to claim 6, characterized by one in front of the connection of the pipe section (36) towards this upwardly inclined baffle plate (52). 8. Reaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gülleauslauf (32) ein zweites, im oberen Bereich dieses Endstücks des Behälters (10) angeflanschtes Rohrstück (36') aufweist.8. Reactor according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the slurry outlet (32) has a second, in the upper area of this Has end piece of the container (10) flanged pipe section (36 '). 9. Reaktor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein von dem Anschluß des zweiten Rohrstücks (36') zu diesem hin nach unten geneigt angeordneten Abweisblech (54).9. Reactor according to claim 8, characterized by one of the connection of the second pipe section (36 ') towards this deflector plate which is arranged inclined downwards (54). 10. Verfahren zum Betreiben eines Reaktors zur Erzeugung von Dünger aus Gülle nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerke asynchron und reversierend betrieben werden.10. Method of operating a reactor for producing fertilizer from manure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the agitators are operated asynchronously and reversely.
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