RU81906U1

RU81906U1 - DEVICE FOR MIXING SUBSTRATE IN ANAEROBIC ORGANIC WASTE FERRING REACTOR

Info

Publication number: RU81906U1
Application number: RU2008142580/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Романов; Николай Иванович Лагунцов; Евгений Владимирович Левин; Юрий Николаевич Сидыганов; Дмитрий Иванович Мухортов; Василий Сергеевич Черепанов; Александр Юрьевич Окунев; Игорь Викторович Эштуков; Денис Владимирович Костромин; Евгений Михайлович Онучин; Владимир Николаевич Свечников; Роман Васильевич Яблонский; Дмитрий Николаевич Шамшуров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Аквасервис"
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-04-10

Abstract

1. Устройство для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов, содержащее цилиндрической корпус и расположенный по его оси приводной вал с силовыми элементами лопаточного типа, отличающееся тем, что устройство содержит средства для подогрева субстрата, включающие, по крайней мере, один теплообменник в форме цилиндра, охватывающего приводной вал между смежными силовыми элементами, причем входной и выходной трубопроводы указанного теплообменника выполнены в виде радиальных стоек, размещенных в общей плоскости и закрепленных одним концом на теплообменнике, а другим - на внутренней поверхности цилиндрического корпуса. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанные силовые элементы выполнены в виде радиальных штанг, закрепленных одним концом на приводном валу и снабженных на свободном конце основными пластинами для формирования при вращении приводного вала объемной циркуляции субстрата, причем смежные силовые элементы по обе стороны указанного теплообменника снабжены на свободном конце дополнительными пластинами, расположенными вдоль его теплообменной поверхности для увеличения теплоотдачи к субстрату. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что штанги и пластины указанных силовых элементов снабжены отверстиями, а приводной вал - каналами для дополнительной аэрации субстрата биогазом или воздухом через коллектор на внешнем конце приводного вала.1. A device for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste, containing a cylindrical body and a drive shaft located along its axis with blade-type power elements, characterized in that the device contains means for heating the substrate, including at least one heat exchanger in the form a cylinder covering the drive shaft between adjacent power elements, and the input and output pipelines of the specified heat exchanger are made in the form of radial racks placed in a common plane and fixed at one end to the heat exchanger, and the other on the inner surface of the cylindrical body. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the said power elements are made in the form of radial rods fixed at one end to the drive shaft and provided with main plates at the free end to form volumetric circulation of the substrate during rotation of the drive shaft, and adjacent power elements on both the sides of said heat exchanger are provided at the free end with additional plates located along its heat exchange surface to increase heat transfer to the substrate. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the rods and plates of said power elements are provided with holes, and the drive shaft has channels for additional aeration of the substrate with biogas or air through a collector at the outer end of the drive shaft.

Description

Полезная модель относится к технологии переработки органических отходов, более конкретно, к устройствам для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов и может найти применение при создании биохимических реакторов для получения из отходов фермерских хозяйств товарных количеств биогаза и других целевых продуктов.The utility model relates to the technology of processing organic waste, more specifically, to devices for mixing the substrate in the anaerobic digestion reactor of organic waste and can be used in the creation of biochemical reactors for obtaining commercial quantities of biogas and other target products from farm wastes.

Известно устройство для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов, содержащее внешний привод и вертикальный вал с закрепленной в рабочем объеме реактора погружной мешалкой (см. патент РФ №68919, бюл. №34, 2007 г.).A device is known for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste, containing an external drive and a vertical shaft with a submersible mixer fixed in the working volume of the reactor (see RF patent No. 68919, bull. No. 34, 2007).

Особенностью известного устройства является то, что оно дополнительно содержит средства для подогрева субстрата, выполненные в виде, по крайней мере, двух трубопроводов, прикрепленных к силовому элементу погружной мешалки с возможностью подачи в них горячей воды через вращающийся коллектор по каналам внутри вертикального вала, причем указанный силовой элемент выполнен в форме цилиндрической спирали, размещенной на расстоянии от внутренней поверхности реактора, а трубопроводы для подачи горячей воды прикреплены с противоположных сторон к силовому элементу погружной мешалки для формирования при ее вращении объемной циркуляции субстрата. Вертикальный корпус такого реактора имеет конические верхнюю и нижнюю части, способствующие ограничению объема плавающей корки и хорошему отводу шлама.A feature of the known device is that it additionally contains means for heating the substrate, made in the form of at least two pipelines attached to the power element of the submersible mixer with the possibility of supplying hot water through a rotating collector through the channels inside the vertical shaft, said the power element is made in the form of a cylindrical spiral placed at a distance from the inner surface of the reactor, and pipelines for supplying hot water are attached from opposite sides it to a power element for generating submersible stirrer as it rotates volumetric circulation substrate. The vertical casing of such a reactor has a conical upper and lower parts, contributing to the limitation of the volume of the floating crust and good removal of sludge.

Недостатком известного устройства является сравнительно сложная конструкция корпуса реактора и мешалки с силовым элементом спиральной формы, с которым скреплены трубопроводы горячей воды для подогрева субстрата. Это препятствует созданию сравнительно недорогих реакторов анаэробного сбраживания с большой производительностью по массе перерабатываемых органических отходов.A disadvantage of the known device is the relatively complex design of the reactor vessel and the mixer with a spiral shaped power element with which hot water pipelines are fastened to heat the substrate. This prevents the creation of relatively inexpensive anaerobic digestion reactors with high productivity by mass of processed organic waste.

Наиболее близким техническим решением к предложенному, является устройство для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов, содержащее цилиндрической корпус и расположенный по его оси приводной вал с силовыми элементами лопаточного типа (см. Баадер В., Доне Е., Бренндерфер М. Биогаз. Теория и практика. Пер. с нем. и предисловие Серебряного М.И. - М.: Колос, 1982 г., стр.34 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is a device for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste, containing a cylindrical body and a drive shaft with blade-type power elements located along its axis (see Baader V., Don E., Brennderfer M. Biogas. Theory and practice. Translated from German and the preface by Serebryany M.I. - M .: Kolos, 1982, p. 34 - prototype).

Известное устройство имеет достаточно простую конструкцию перемешивающего устройства лопаточного типа и цилиндрического корпуса реактора, в качестве которого может использоваться с небольшими доработками стандартная железнодорожная цистерна. К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие в его конструкции средств для подогрева и аэрации субстрата с целью направленного управления термодинамическими и биохимическими параметрами процесса анаэробного разложения отходов, при использовании которых возможно получение товарных количеств целевых продуктов.The known device has a rather simple design of a mixing device of a blade type and a cylindrical reactor vessel, which can be used with minor modifications standard railway tank. The disadvantages of the known device include the lack in its design of means for heating and aeration of the substrate in order to control the thermodynamic and biochemical parameters of the process of anaerobic decomposition of waste, using which it is possible to obtain marketable quantities of target products.

Решаемой задачей является создание сравнительно простого по конструктивному воплощению многофункционального устройства для искусственного перемешивания органических отходов различной природы в реакторе анаэробного сбраживания за счет комплексного воздействия объемной циркуляции, нагрева и аэрации субстрата для управления параметрами процесса анаэробного разложения отходов с целью повышения эффективности их переработки и увеличения выхода целевых продуктов.The problem to be solved is the creation of a relatively simple multifunctional device for the artificial mixing of organic waste of various nature in an anaerobic digestion reactor by the combined effect of volumetric circulation, heating and aeration of the substrate to control the parameters of the anaerobic decomposition of waste in order to increase the efficiency of their processing and increase the yield of target products.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов, содержащем цилиндрической корпус и расположенный по его оси приводной вал с силовыми элементами лопаточного типа, согласно полезной модели, устройство содержит средства для подогрева субстрата, включающие, по крайней мере, один теплообменник в форме цилиндра, охватывающего приводной вал между смежными силовыми элементами, причем входной и выходной трубопроводы указанного теплообменника выполнены в виде радиальных стоек, размещенных в общей плоскости и закрепленных одним концом на теплообменнике, а другим - на внутренней поверхности цилиндрического корпуса.This problem is solved in that in a device for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste, containing a cylindrical body and a drive shaft with blade-type power elements located along its axis, according to a utility model, the device contains means for heating the substrate, including at least , one heat exchanger in the form of a cylinder covering the drive shaft between adjacent power elements, and the input and output pipelines of the specified heat exchanger are made in the form e radial racks located in the common plane and fixed at one end to the heat exchanger, and the other on the inner surface of the cylindrical body.

Кроме того, указанные силовые элементы могут быть выполнены в виде радиальных штанг, закрепленных одним концом на приводном валу и снабженных на свободном конце основными пластинами для формирования при вращении приводного вала объемной циркуляции субстрата, причем In addition, these power elements can be made in the form of radial rods fixed at one end to the drive shaft and provided with free plates at the free end to form a volumetric circulation of the substrate during rotation of the drive shaft,

смежные силовые элементы по обе стороны указанного теплообменника могут быть снабжены на свободном конце дополнительными пластинами, расположенными вдоль его теплообменной поверхности для увеличения теплоотдачи к субстрату.adjacent power elements on both sides of said heat exchanger can be provided at the free end with additional plates located along its heat exchange surface to increase heat transfer to the substrate.

Кроме того, штанги и пластины указанных силовых элементов могут быть снабжены отверстиями, а приводной вал - каналами для дополнительной аэрации субстрата биогазом или воздухом через коллектор на внешнем конце приводного вала.In addition, the rods and plates of these power elements can be provided with holes, and the drive shaft with channels for additional aeration of the substrate with biogas or air through a collector at the outer end of the drive shaft.

Такое выполнение устройства для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов различной природы позволяет повысить его эффективность при одновременном использовании указанных средств для подогрева субстрата, обеспечения интенсивной объемной циркуляции, минимизации мертвых зон, ограничения объема плавающей корки и применения мелкопузырчатой пневмогидравлической системы аэрации субстрата.This embodiment of a device for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste of various nature makes it possible to increase its efficiency while using the indicated means for heating the substrate, providing intensive volume circulation, minimizing dead zones, limiting the volume of the floating crust, and using a finely bubbly pneumohydraulic substrate aeration system.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства.Figure 1 presents a schematic diagram of a device.

Устройство для перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов содержит цилиндрический корпус 1 и расположенный по его оси приводной вал 2 с силовыми элементами лопаточного типа 3, 4, 5, 6. Внутри корпуса 1 размещены два одинаковых теплообменника 7 для подогрева субстрата, каждый из которых выполнен в форме цилиндра, охватывающего приводной вал 2 между смежными силовыми элементами (для теплообменника 7 это силовые элементы 5, 6).A device for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste contains a cylindrical body 1 and a drive shaft 2 located along its axis with blade type power elements 3, 4, 5, 6. Two identical heat exchangers 7 are placed inside the body 1 for heating the substrate, each of which made in the form of a cylinder, covering the drive shaft 2 between adjacent power elements (for heat exchanger 7 these are power elements 5, 6).

Входной и выходной трубопроводы 8, 9 указанного теплообменника 7 выполнены в виде радиальных стоек, размещенных в общей плоскости и закрепленных одним концом на теплообменнике, а другим - на внутренней поверхности цилиндрического корпуса. Подводящий трубопровод 8 для подачи горячей воды в теплообменник 7 и отводящий трубопровод 9 для отвода воды из теплообменника 7 снабжены стыковочными фланцами 10 для подключения к тракту горячего водоснабжения (не показан). Указанные силовые элементы 3, 4, 5, 6 выполнены в виде радиальных штанг, закрепленных одним концом на приводном валу и снабженных на свободном конце основными пластинами 11 для формирования при вращении приводного вала 2 объемной циркуляции субстрата. При этом смежные силовые элементы 5, 6 по обе стороны указанного теплообменника 7 снабжены на свободном конце дополнительными пластинами 12, расположенными вдоль его теплообменной поверхности для увеличения The inlet and outlet pipelines 8, 9 of the specified heat exchanger 7 are made in the form of radial racks placed in a common plane and fixed at one end to the heat exchanger, and the other on the inner surface of the cylindrical body. The inlet pipe 8 for supplying hot water to the heat exchanger 7 and the outlet pipe 9 for discharging water from the heat exchanger 7 are provided with docking flanges 10 for connection to a hot water supply path (not shown). These power elements 3, 4, 5, 6 are made in the form of radial rods fixed at one end to the drive shaft and provided with free plates 11 at the free end to form a volumetric circulation of the substrate during rotation of the drive shaft 2. In this case, adjacent power elements 5, 6 on both sides of the specified heat exchanger 7 are provided at the free end with additional plates 12 located along its heat exchange surface to increase

теплоотдачи к субстрату. Силовые элементы лопаточного типа в области другого теплообменника размещены аналогичным образом. При этом силовые элементы 3, 4, 5, 6 и пластины 11, 12 снабжены отверстиями, а приводной вал 2 - каналами (не показаны) для дополнительной аэрации субстрата биогазом, поступающим под давлением из газгольдера 13 через коллектор 14 на внешнем конце вала 2. Аэрация субстрата может осуществляться также воздухом или иным газом, стимулирующим процесс анаэробного разложения различных органических отходов в реакторе.heat transfer to the substrate. The blade-type power elements in the area of another heat exchanger are placed in a similar manner. In this case, the power elements 3, 4, 5, 6 and the plates 11, 12 are provided with holes, and the drive shaft 2 has channels (not shown) for additional aeration of the substrate with biogas supplied under pressure from the gas holder 13 through the collector 14 at the outer end of the shaft 2. Aeration of the substrate can also be carried out with air or another gas, stimulating the process of anaerobic decomposition of various organic waste in the reactor.

Механизм привода вала 2 устройства обозначен поз.15, а подшипниковый узел левой опоры приводного вала 2 в торцевой части цилиндрического корпуса 1 - поз.16. Корпус 1 устройства в рабочем положении располагается на опорах 17 под углом к горизонту для образования в нижней части корпуса 1 зоны скопления шлама и его вывода через патрубок 18. Биогаз, полученный в результате анаэробного сбраживания органических отходов, скапливается в верхней части наклоненного корпуса 1 и выводится через патрубок 19. Заполнение рабочего объема корпуса 1 новой порцией органических отходов осуществляется через люк 20. Предпочтительные габаритные размеры корпуса 1 предложенного устройства: длина - 11 м., диаметр - 3,5 м.The drive mechanism of the shaft 2 of the device is indicated by pos. 15, and the bearing assembly of the left support of the drive shaft 2 in the end part of the cylindrical housing 1 - pos.16. The housing 1 of the device in the working position is located on the supports 17 at an angle to the horizon for the formation in the lower part of the housing 1 of the zone of accumulation of sludge and its output through the pipe 18. Biogas obtained by anaerobic digestion of organic waste accumulates in the upper part of the inclined housing 1 and through the pipe 19. Filling the working volume of the housing 1 with a new portion of organic waste is carried out through the hatch 20. The preferred overall dimensions of the housing 1 of the proposed device: length - 11 m., diameter - 3.5 m.

Пластины 11 закреплены на свободных концах силовых элементов 3, 4, 5, 6 на небольшом расстоянии от внутренней поверхности корпуса 1. При этом они могут иметь в плане форму прямоугольника или иной фигуры, обеспечивающей при вращении вала 2 эффективную объемную циркуляцию субстрата за счет одновременного формирования радиальной и тангенциальной компонентов скорости субстрата в области пластин 11. Лучшему перемешиванию субстрата способствует также многорядное и крестообразное расположение силовых элементов 3, 4, 5, 6 вдоль приводного вала 2. Вследствие значительной вязкости субстрата конструкция силовых элементов лопаточного типа и элементы их крепления к приводному валу 2 должны обладать повышенной прочностью и жесткостью.The plates 11 are fixed at the free ends of the power elements 3, 4, 5, 6 at a small distance from the inner surface of the housing 1. Moreover, they can have a plan in the form of a rectangle or some other figure, which ensures effective volume circulation of the substrate during rotation of the shaft 2 due to the simultaneous formation of radial and tangential components of the velocity of the substrate in the region of the plates 11. The better mixing of the substrate also contributes to the multi-row and crosswise arrangement of the power elements 3, 4, 5, 6 along the drive shaft 2. After of a substantial viscosity substrate design power elements and elements vane type their fastening to the drive shaft 2 should have increased strength and rigidity.

Теплообменники 7 могут быть выполнены в виде набора трубчатых или пластинчатых теплообменных элементов, вписанных в габариты цилиндра. Указанные элементы перемешивающего устройства и теплообменников могут быть изготовлены из нержавеющей стали с любой степенью обработки поверхностей. Сечение приводного вала 2, а также конструкция силовых элементов и узлов их крепления выбираются из условия механической прочности для всех режимов работы устройства. Исходные расчетныеHeat exchangers 7 can be made in the form of a set of tubular or plate heat exchange elements inscribed in the dimensions of the cylinder. These elements of the mixing device and heat exchangers can be made of stainless steel with any degree of surface treatment. The cross section of the drive shaft 2, as well as the design of the power elements and their attachment points are selected from the condition of mechanical strength for all operating modes of the device. Original Estimated

Устройство для перемешивания субстрата работает следующим образом.A device for mixing the substrate works as follows.

После проведения профилактических работ в рабочий объем корпуса 1 реактора подают через люк 20 свежую порцию органических отходов для их переработки. Затем включают механизм 15 привода вала 2, который обеспечивает вращение силовых элементов 3, 4, 5, 6 с пластинами 11, 12 и, тем самым, объемную циркуляцию субстрата в реакторе.After carrying out maintenance work, a fresh portion of organic waste is fed through the hatch 20 into the working volume of the reactor vessel 1 for processing. Then include the mechanism 15 of the drive shaft 2, which provides rotation of the power elements 3, 4, 5, 6 with the plates 11, 12 and, thereby, volumetric circulation of the substrate in the reactor.

Равномерное перемешивание субстрата по всей длине наклонного цилиндрического корпуса приводит к выравниванию поля температур в рабочем объеме реактора. Одновременно, с помощью насосов (не показаны), осуществляют подачу расчетного количества горячей воды при заданной температуре из внешней системы водоснабжения через трубопроводы в виде стоек 8 в водяную рубашку теплообменников 7. При этом указанное выполнение дополнительных пластин 12, укрепленных на силовых элементах 5, 6, позволяет повысить эффективность теплопередачи от теплообменной поверхности к субстрату за счет удаления более плотных слоев субстрата с теплоотдающей поверхности теплообменников 7 и увеличения скорости вынужденной конвекции субстрата, омывающего указанные поверхности.Uniform mixing of the substrate along the entire length of the inclined cylindrical body leads to equalization of the temperature field in the working volume of the reactor. At the same time, using pumps (not shown), a calculated amount of hot water is supplied at a given temperature from an external water supply system through pipelines in the form of racks 8 to the water jacket of heat exchangers 7. Moreover, the indicated embodiment of additional plates 12 mounted on power elements 5, 6 , allows to increase the efficiency of heat transfer from the heat exchange surface to the substrate by removing more dense layers of the substrate from the heat transfer surface of the heat exchangers 7 and increasing the forced speed convection of the substrate washing the indicated surfaces.

Дополнительная аэрации субстрата осуществляется подачей в его объем расчетного количества газа, например, полученного биогаза или метана, стимулирующего процесс анаэробного разложения отходов. Подача газа из газгольдера 13 осуществляется через отверстия, которые размещены в силовых элементах 3, 4, 5, 6 ив пластинах 11, 12 по каналам в приводном валу 2 через вращающийся коллектор 14. Через указанные или дополнительные отверстия в толщу субстрата может подаваться также жидкость, насыщенная биогазами для дополнительного стимулирования процесса анаэробного разложения различных типов органических отходов.Additional aeration of the substrate is carried out by supplying in its volume a calculated amount of gas, for example, biogas or methane obtained, which stimulates the process of anaerobic decomposition of waste. Gas is supplied from gas holder 13 through openings that are placed in power elements 3, 4, 5, 6 and plates 11, 12 through channels in the drive shaft 2 through a rotating manifold 14. Liquid can also be supplied through the indicated or additional openings into the thickness of the substrate, saturated with biogas to further stimulate the process of anaerobic decomposition of various types of organic waste.

Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов в субстрате и ускорения процесса образования биогаза необходимо периодически или постоянно удалять газ из всей массы перерабатываемого сырья для ликвидации зон с пересыщенным содержанием биогаза вблизи гранул с иммобилизованными на них бактериями. Удаление пересыщенных зон в данной системе обеспечивается за счет организации конвективных потоков при интенсивном механическом перемешивании сырья. Предложенное устройство обеспечивает необходимую оптимизацию режимов проведения процесса, а также дополнительное выравнивание температурных и гидродинамических условий анаэробного сбраживания органических отходов.To maintain the vital activity of microorganisms in the substrate and accelerate the process of biogas formation, it is necessary to periodically or constantly remove gas from the entire mass of processed raw materials to eliminate zones with a supersaturated biogas content near granules with bacteria immobilized on them. The removal of supersaturated zones in this system is ensured by the organization of convective flows with intensive mechanical mixing of raw materials. The proposed device provides the necessary optimization of the modes of the process, as well as additional equalization of temperature and hydrodynamic conditions of anaerobic digestion of organic waste.

Повышение выхода биогаза связано с эффективностью воздействия на гидродинамические и термодинамические параметры процесса анаэробного разложенияи органических отходов за счет указанного выполнения средств для нагрева субстрата, интенсивной объемной циркуляции и использования мелкопузырчатой пневмогидравлической системы аэрации. Предложенное устройство имеет сравнительно простую конструкцию, надежно в эксплуатации и является многофункциональным с точки зрения использования для переработки органических отходов различной природы.The increase in biogas yield is associated with the effectiveness of influencing the hydrodynamic and thermodynamic parameters of the process of anaerobic decomposition and organic waste due to the indicated performance of means for heating the substrate, intensive volume circulation and the use of a finely bubbled pneumohydraulic aeration system. The proposed device has a relatively simple design, reliable in operation and is multifunctional in terms of use for processing organic waste of various nature.

Предложенное устройство для искусственного перемешивания субстрата в реакторе анаэробного сбраживания органических отходов различного типа было разработано в Марийском ГТУ, а его основные элементы прошли необходимые экспериментальные и пусковые испытания. При этом была решена задача создания эффективных и надежных узлов и компонентов устройства для перемешивания субстрата в системах биохимической переработки органических отходов для получения коммерческих количеств биогаза и других целевых продуктов.The proposed device for artificial mixing of the substrate in an anaerobic digestion reactor of various types of organic waste was developed at the Mari GTU, and its main elements passed the necessary experimental and launch tests. At the same time, the task of creating effective and reliable components and components of a device for mixing a substrate in biochemical processing systems of organic waste for obtaining commercial quantities of biogas and other target products was solved.

Claims

1. A device for mixing a substrate in an anaerobic digestion reactor of organic waste, containing a cylindrical body and a drive shaft located along its axis with blade-type power elements, characterized in that the device contains means for heating the substrate, including at least one heat exchanger in the form a cylinder covering the drive shaft between adjacent power elements, and the input and output pipelines of the specified heat exchanger are made in the form of radial racks placed in a common plane and fixed at one end to the heat exchanger, and the other on the inner surface of the cylindrical body.

2. The device according to claim 1, characterized in that the said power elements are made in the form of radial rods fixed at one end to the drive shaft and provided with main plates at the free end to form volumetric circulation of the substrate during rotation of the drive shaft, and adjacent power elements on both the sides of said heat exchanger are provided at the free end with additional plates located along its heat exchange surface to increase heat transfer to the substrate.

3. The device according to claim 1, characterized in that the rods and plates of said power elements are provided with holes, and the drive shaft has channels for additional aeration of the substrate with biogas or air through a collector at the outer end of the drive shaft.