WO2015135616A1 - Vorrichtung zum vergären von biomasse zum erzeugen von gas - Google Patents

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WO2015135616A1
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Christoph SPURK
Oliver Grün
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Ökobit Gmbh
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    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the invention relates to a device for fermenting biomass for
  • the object of the invention is to improve a device of the type mentioned so that it consists of structurally simple parts that are inexpensive to obtain everywhere, without having to be adapted to the specific application.
  • the construction should allow a quick and easy construction, small collapsible and easy to transport. It must be ensured that optimum mixing of the contents of the container is always made possible in the simplest way.
  • Container film wall and / or the foil roof is penetrated sealed by an upwardly projecting tube in which a rod displaceable as a plunger rests upwardly out of the tube as a handle or with a handle and carries at its lower, protruding from the tube end a mixing head.
  • Such a device is structurally made of the simplest parts and allows a quick, simple construction.
  • the biomass in the tank can be constantly circulated sufficiently, so that optimum results are achieved.
  • the mixing head is formed by a plate having in particular openings, which is fastened to the rod end transversely to the rod longitudinal axis.
  • the foil roof is weighted by weights. This is particularly advantageous if the
  • Foil roof to accommodate weights on its top pockets, bags or eyelets has.
  • an opening ring is welded or glued, which is closed with a lid, in particular a screw cap. It can in the lid a sight glass
  • the gas sampling tube is fastened in the lid.
  • the foil roof is held by at least one standing in the container rod.
  • the outer edge of the film roof be welded, glued and / or clamped to the upper film edge of the container, except for one
  • the outer edge region of the container may be circumferentially welded and / or glued and the opening is realized via an access which extends from the outer edge region in the direction of the container center. It is advantageous if the opening is designed such that the film ends of the opening are so long that a tight seal is possible. It is advantageous if the two films are handled at least once. Also, the two films can eino in the releasable seam between two terminal strips.
  • the overflow pipe is connected at the lowest point on the container and opens into a second container which receives the digestate. It is also advantageous if the feeding tube opens below the liquid level into the container.
  • the container film wall and the film roof are composed of film parts which form a modular system for creating fermentation devices of different shapes and sizes.
  • FIG. 1 shows a vertical section according to A-A in Fig. 3,
  • FIG. 2 shows a vertical section according to B-B in FIG. 3,
  • FIG. 3 shows a top view of the device for fermenting, a foil roof with pockets for weights, in particular for sand or earth
  • FIG. 5 shows a foil roof with applied weights
  • FIG. 6 shows a foil roof with connected weights
  • Figure 7 is a vertical standing in the container bar for holding the
  • the biogas plant or biogas device according to the invention preferably has small dimensions, wherein the container has a volume of 1 m 3 to a maximum of 100 m 3 .
  • the container has a volume of 1 m 3 to a maximum of 100 m 3 .
  • an earth pit 3 with sloping walls is excavated in sufficient size in the soil 2, in which a film container (film bag) is inserted from film walls 4.
  • the film walls preferably consist of a PVC-coated fabric, a PE film, an EPDM film or other adhesive and weldable flexible plastic films.
  • the film container can also be mounted above ground in a frame hanger.
  • the film container 1 is preferably composed of a plurality of trapezoidal wall parts 4a to 4d, as shown in FIG. 3 or the film wall is arranged in an annular manner with downwardly decreasing diameter, so that the film wall 4 is frusto-conical. At the top of the
  • Foil wall 4 is a foil roof 5 pressure-tight in particular attached
  • the edge of the film roof with the container edge is refastenable, preferably in this detachable outer edge region, the two films
  • the film wall 4 of the container is penetrated on three sides in each case by a tube 6, 7, 8, wherein this tube is mounted gas-tight in the film.
  • These three tubes are inclined obliquely downward at an angle ⁇ of 30 to 60 degrees.
  • the first tube 6 is connected as an overflow pipe at the lowest point of the container and opens into a container 9, which is arranged next to the container 1 preferably also buried in the ground. From the first tube 6 branches off a horizontal pipe section 10, which opens into the container 9, which receives the digestate.
  • connection point of the pipe section 10 protrudes, there is the possibility that blockages in the pipe 6 can be easily removed from above.
  • the second tube 7 serves as a feeding tube and opens below the
  • a rod 12 which protrudes downwards from the tube 8 and there a
  • Mixing head 13 carries, which preferably consists of a plate in the
  • Rod end is mounted transversely to the rod longitudinal axis.
  • This mixing device is used to mix the biomass and the destruction of swimming and / or sinking layers.
  • the plate may have openings.
  • the rod 12 projects up out of the tube 8 to be grasped there by hand can.
  • This rod end can carry a handle.
  • an opening is arranged with an opening ring 14 which is welded or glued with a flange in the opening of the foil roof 5.
  • a lid 15 is sealingly attached.
  • the lid 15 as a screw cap have a thread, with which he on a
  • Thread of the opening ring 14 is screwed.
  • the lid 15 has a sight glass and a gas sampling tube 16.
  • the container 1 is constructed of simple components in particular wooden rods or pipes a support structure, which is the center of the upper Foil roof 5 holds up.
  • the rods 18 in the container 1 adjacent soil are inserted obliquely and meet centrally above the container, where they are attached to each other. From this central point, a traction means 17 is guided downwards to the center of the foil roof 5 and fastened there.
  • the foil roof can also be held by at least one rod 18a in the container, as shown in FIG.
  • This design is used both for installation and during operation, if due to low gas production or greater gas extraction, the pressure in the container decreases and thus the film roof 5 would sink down. Such a decrease of the foil roof on the biomass would lead to a damage of the foil roof. Furthermore, it is ensured by such a support structure that form on the foil roof no rainfall.
  • the film is weighted with weights 19 which lie on top of the roof liner.
  • the foil roof 5 can accommodate subjects, in particular sand or soil compartments,

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vergären von Biomasse zum Erzeugen von Gas mit einem von Erdreich und/oder einer Stützkonstruktion außen umgebenden Folienbehälter, dessen Oberseite durch ein Foliendach gasdicht verschlossen ist und in den ein Fütterungsrohr, ein Überlaufrohr und ein Gasentnahmerohr münden, wobei die Behälterfolienwand und/oder das Foliendach von einem nach oben ragenden Rohr abgedichtet durchdrungen ist, in dem eine Stange als Stößel verschieblich einliegt, die nach oben aus dem Rohr als Griff oder mit einem Griff herausragt und an ihrem unteren, aus dem Rohr herausragenden Ende einen Mischkopf trägt.

Description

Vorrichtung zum Vergären von Biomasse zum Erzeugen von Gas
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vergären von Biomasse zum
Erzeugen von Gas mit einem von Erdreich und/oder einer Stützkonstruktion außen umgebenden Folienbehälter, dessen Oberseite durch ein Foliendach gasdicht verschlossen ist und in den ein Fütterungsrohr, ein Überlaufrohr und ein Gasentnahmerohr münden.
Es sind die unterschiedlichsten Biogasanlagen bekannt. Bei diesen bekannten Anlagen werden konstruktiv angepasste Spezialteile angefertigt und
zusammengebaut. Wer eine solche Biogasanlage kleiner Abmessungen betreiben will, ist darauf angewiesen, verhältnismäßig teure Bauteile zu beziehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass sie aus konstruktiv einfachen Teilen besteht, die überall preiswert zu erhalten sind, ohne auf die spezielle Anwendung angepasst sein zu müssen. Hierbei soll die Konstruktion einen schnellen und einfachen Aufbau ermöglichen, klein zusammenlegbar und leicht zu transportieren sein. Hierbei ist zu gewährleisten, dass eine optimale Durchmischung des Behälterinhalts ständig auf einfachste Weise ermöglicht wird.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die
Behälterfolienwand und/oder das Foliendach von einem nach oben ragenden Rohr abgedichtet durchdrungen ist, in dem eine Stange als Stößel verschieblich einliegt, die nach oben aus dem Rohr als Griff oder mit einem Griff herausragt und an ihrem unteren, aus dem Rohr herausragenden Ende einen Mischkopf trägt.
Eine solche Vorrichtung besteht konstruktiv aus einfachsten Teilen und ermöglicht einen schnellen, einfachen Aufbau. Die im Behälter befindliche Biomasse kann ständig ausreichend umgewälzt werden, so dass optimale Ergebnisse erzielt werden.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Mischkopf von einer insbesondere Öffnungen aufweisenden Platte gebildet ist, die am Stangenende quer zur Stangenlängsachse befestigt ist. Um sicherzustellen, dass bei Abnahme von Gas der Druck im Behälter gleich bleibt, wird vorgeschlagen, dass das Foliendach durch Gewichte beschwert ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn das
Foliendach zur Aufnahme von Gewichten an seiner Oberseite Fächer, Taschen oder Befestigungsösen aufweist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass in dem Foliendach ein Öffnungsring eingeschweißt oder eingeklebt ist, der mit einem Deckel insbesondere einem Schraubdeckel verschlossen ist. Dabei kann im Deckel ein Schauglas
angeordnet sein. Auch ist von Vorteil, wenn im Deckel das Gasentnahmerohr befestigt ist.
Um bei drucklosem Behälter das Foliendach sicher oben zu halten, wird vorgeschlagen, dass über dem Foliendach eine Haltekonstruktion angeordnet ist, an der das Foliendach punktweise befestigt ist. Alternativ wird hierzu
vorgeschlagen, dass das Foliendach durch mindestens eine im Behälter stehende Stange gehalten ist.
Um über den Außenrandbereich das Behälterinnere leicht und jederzeit erreichen zu können insbesondere den Behälter begehen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Außenrand des Foliendachs mit dem oberen Folienrand des Behälters rundum verschweißt, verklebt und/oder verklammert ist, bis auf einen
Außenrandbereich, an dem die Befestigung zwischen dem Foliendach und dem Behälterrand leicht lösbar und wieder dicht befestigbar ist. Hierbei ist von Vorteil, wenn die beiden Folien im lösbaren Außenrandbereich ineinander mindestens einmal umgeschlagen sind. Auch können die beiden Folien im lösbaren
Außenrandbereich zwischen zwei Klemmleisten einliegen.
Alternativ kann der Außenrandbereich des Behälters umlaufend verschweißt und/oder verklebt sein und die Öffnung wird über einen Zugang realisiert, der vom Außenrandbereich in Richtung Behältermitte verläuft. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Öffnung derart gestaltet ist, dass die Folienenden der Öffnung so lang sind, dass ein dichter Verschluss möglich ist. Hierbei ist von Vorteil, wenn die beiden Folien mindestens einmal umgeschlagen sind. Auch können die beiden Folien in der lösbaren Naht zwischen zwei Klemmleisten einliegen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Überlaufrohr an tiefster Stelle am Behälter angeschlossen ist und in einem zweiten Behälter mündet, der die Gärreste aufnimmt. Auch ist von Vorteil, wenn das Fütterungsrohr unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Behälter mündet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Behälterfolienwand und das Foliendach aus Folienteilen zusammengesetzt sind, die ein Baukastensystem bilden zum Erstellen von Vergärvorrichtungen unterschiedlicher Formen und Größen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 einen senkrechten Schnitt nach A-A in Fig. 3,
Figur 2 einen senkrechten Schnitt nach B-B in Fig. 3,
Figur 3 eine Ansicht von oben auf die Vorrichtung zum Vergären, ein Foliendach mit Taschen für Gewichte insbesondere für Sand oder Erde, Figur 5 ein Foliendach mit aufgelegten Gewichten,
Figur 6 ein Foliendach mit angebundenen Gewichten,
Figur 7 eine senkrecht im Behälter stehende Stange zum Hochhalten des
Foliendachs.
Die erfindungsgemäße Biogasanlage bzw. Biogasvorrichtung weist vorzugsweise kleine Abmessungen auf, wobei der Behälter ein Volumen von 1 m3 bis maximal 100 m3 besitzt. Hierzu wird im Erdreich 2 eine Erdgrube 3 mit schrägen Wänden in ausreichender Größe ausgehoben, in die ein Folienbehälter (Foliensack) aus Folienwänden 4 eingelegt wird. Die Folienwände bestehen vorzugsweise aus einem PVC beschichtetem Gewebe, einer PE-Folie, einer EPDM-Folie oder anderen kleb- und schweißbaren flexiblen Kunststofffolien. Alternativ kann der Folienbehälter auch oberirdisch in einer Rahmenaufhängung befestigt werden.
Der Folienbehälter 1 ist vorzugsweise aus mehreren trapezförmigen Wandteilen 4a bis 4d zusammengesetzt, wie dies Fig. 3 zeigt oder aber die Folienwand ist ringförmig angeordnet mit nach unten sich verkleinerndem Durchmesser, so dass die Folienwand 4 kegelstumpfförmig ausgeführt ist. Am oberen Rand der
Folienwand 4 ist ein Foliendach 5 druckdicht befestigt insbesondere
angeschweißt oder angeklebt, wobei in einem Außenrandbereich oder in einer Naht vom Außenwandbereich in Richtung Behältermitte im Foliendach (5) die Befestigung zwischen dem Foliendachbehälterrand leicht lösbar ausgeführt ist, so dass dort nach dem Lösen das Innere des Behälters 1 erreichbar ist
insbesondere begehbar ist zur Erstmontage, Inspektion und Reinigung. Hierbei ist der Rand des Foliendachs mit dem Behälterrand wieder befestigbar, wobei vorzugsweise in diesem lösbaren Außenrandbereich die beiden Folien
ineinander mindestens einmal umgeschlagen werden. Dabei werden die
Befestigung und die Gasdichtigkeit noch wesentlich verbessert, wenn die beiden Folien im lösbaren Außenrandbereich oder in einer Naht vom Außenwandbereich in Richtung Behältermitte im Foliendach (5) zwischen zwei Klemmleisten einliegen. Die Folienwand 4 des Behälters ist auf drei Seiten jeweils von einem Rohr 6, 7, 8 durchdrungen, wobei dieses Rohr gasdicht in der Folie befestigt wird. Diese drei Rohre sind jeweils schräg nach unten geneigt in einem Winkel α von 30 bis 60 Grad. Das erste Rohr 6 ist als Überlaufrohr an tiefster Stelle des Behälters angeschlossen und mündet in einen Behälter 9, der neben dem Behälter 1 angeordnet vorzugsweise auch im Erdreich eingegraben ist. Vom ersten Rohr 6 zweigt ein waagerechtes Rohrstück 10 ab, das in den Behälter 9 mündet, der die Gärreste aufnimmt. Durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung eines schräg nach oben geführten Überlaufrohrs 6 und einem daran im oberen Bereich waagerecht angeordneten Rohrstück 10, wobei das Überlaufrohr oben über die
Anschlussstelle des Rohrstücks 10 hinausragt, ist die Möglichkeit gegeben, dass Verstopfungen im Rohr 6 leicht von oben entfernt werden können.
Das zweite Rohr 7 dient als Fütterungsrohr und mündet unterhalb des
Flüssigkeitsspiegels 11 in den Behälter 1.
Im dritten, schräg durch eine Behälterwand 4 durchgeführtes Rohr 8 liegt eine Stange 12 ein, die nach unten aus dem Rohr 8 herausragt und dort einen
Mischkopf 13 trägt, der vorzugsweise aus einer Platte besteht, die im
Stangenende quer zur Stangenlängsachse befestigt ist. Diese Mischeinrichtung dient der Durchmischung der Biomasse und der Zerstörung von Schwimm- und/oder Sinkschichten. Zur besseren Durchmischung kann die Platte Öffnungen aufweisen. Die Stange 12 ragt oben aus dem Rohr 8 hinaus, um dort von Hand ergriffen werden zu können. Hierbei kann dieses Stangenende einen Griff tragen.
Im Foliendach 5 ist eine Öffnung angeordnet mit einem Öffnungsring 14, der mit einem Flansch in der Öffnung des Foliendachs 5 eingeschweißt oder eingeklebt ist. Auf dem Öffnungsring 14 ist ein Deckel 15 dichtend befestigt. Hierzu kann der Deckel 15 als Schraubdeckel ein Gewinde aufweisen, mit dem er an einem
Gewinde des Öffnungsrings 14 angeschraubt ist. Vorzugsweise weist der Deckel 15 ein Schauglas und ein Gasentnahmerohr 16 auf.
Über dem Behälter 1 ist aus einfachen Bauteilen insbesondere aus Holzstangen öder Rohren eine Haltekonstruktion aufgebaut, die die Mitte des oberen Foliendachs 5 nach oben hält. Hierbei sind die Stangen 18 in dem Behälter 1 benachbaren Erdreich schräg eingesteckt und treffen sich mittig über dem Behälter, wo sie aneinander befestigt sind. Von dieser mittigen Stelle aus ist ein Zugmittel 17 nach unten zur Mitte des Foliendachs 5 geführt und dort befestigt. Alternativ kann das Foliendach auch durch mindestens eine im Behälter stehende Stange 18a gehalten sein, wie dies Fig. 7 zeigt. Diese Konstruktion dient sowohl der Montage als auch beim Betrieb, wenn aufgrund geringer Gasproduktion oder größerer Gasentnahme der Druck im Behälter sinkt und damit das Foliendach 5 nach unten sinken würde. Ein solches Absinken des Foliendachs auf die Biomasse würde zu einem Beschädigen des Foliendachs führen. Ferner wird durch eine solche Haltekonstruktion sichergestellt, dass sich auf dem Foliendach keine Regenmengen bilden.
Wie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt, wird die Folie mit Gewichten 19 beschwert, die auf der Oberseite der Dachfolie liegen. Hierbei kann das Foliendach 5 zur Aufnahme von Gewichten insbesondere von Sand oder Erdreich Fächer,
Taschen 20 oder Befestigungsösen aufweisen.
Eine solche, auf einfachsten Teilen zusammengesetzte Vorrichtung zum
Vergären von Biomasse kann insbesondere in Agrarländern einfach aus Teilen gebaut werden, die überall preiswert erhältlich sind. Sowohl die Rohre als auch die Folie und die Stangen und weiteren Teile bedürfen keiner speziellen
Anfertigung.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Vergären von Biomasse zum Erzeugen von Gas mit einem von Erdreich und/oder einer Stützkonstruktion außen umgebenden
Folienbehälter (1), dessen Oberseite durch ein Foliendach (5) gasdicht verschlossen ist und in den ein Fütterungsrohr (7), ein Überlaufrohr (6) und ein Gasentnahmerohr (16) münden, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterfolienwand (4) und/oder das Foliendach (5) von einem nach oben ragenden Rohr (8) abgedichtet durchdrungen ist, in dem eine Stange (12) als Stößel verschieblich einliegt, die nach oben aus dem Rohr (8) als Griff oder mit einem Griff herausragt und an ihrem unteren, aus dem Rohr herausragenden Ende einen Mischkopf (13) trägt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkopf (13) von einer insbesondere Öffnungen aufweisenden Platte gebildet ist, die am Stangenende quer zur Stangenlängsachse befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Foliendach (5) durch Gewichte (19) beschwert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Foliendach (5) zur Aufnahme von Gewichten (19) an seiner Oberseite Fächer, Taschen (20) oder Befestigungsösen aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Foliendach (5) ein Öffnungsring (14) eingeschweißt oder eingeklebt ist, der mit einem Deckel (15) insbesondere einem Schraubdeckel verschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (15) ein Schauglas angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (15) das Gasentnahmerohr (16) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass über dem Foliendach (5) eine
Haltekonstruktion (17, 18) angeordnet ist, an der das Foliendach punktweise befestigt ist, um bei drucklosem Behälter (1) das Foliendach oben zu halten.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Foliendach (5) durch mindestens eine im Behälter (1) stehende Stange (18a) gehalten ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Außenrand des Foliendachs (5) mit dem oberen Folienrand des Behälters (1) rundum verschweißt, verklebt und/oder verklammert ist, bis auf einen Außenrandbereich, an dem die Befestigung zwischen dem Foliendach (5) und dem Behälterrand leicht lösbar und wieder dicht befestigbar ist, um über diesen Außenrandbereich das Behälterinnere erreichen insbesondere begehen zu können.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folien im lösbaren Außenrandbereich ineinander mindestens einmal umgeschlagen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folien im lösbaren Außenrandbereich zwischen zwei Klemmleisten einliegen.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Naht im Foliendach (5) vom Außenrand zur Behältermitte verläuft, die leicht lösbar und wieder dicht befestigbar ist, um über diese Naht das Behälterinnere erreichen insbesondere begehen zu können.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seiten der lösbaren Naht im Foliendach (5) ineinander mindestens einmal umgeschlagen werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Folien in der lösbaren Naht zwischen zwei Klemmleisten einhegen.
16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Überlaufrohr (6) an tiefster Stelle am Behälter (1) angeschlossen ist und in einem zweiten Behälter (9) mündet, der die Gärreste aufnimmt.
17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Fütterungsrohr (7) unterhalb des
Flüssigkeitsspiegels (11) in den Behälter (1) mündet.
18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Behälterfolienwand (4) und das
Foliendach (5) aus Folienteilen zusammengesetzt sind, die ein
Baukastensystem bilden zum Erstellen von Vergärvorrichtungen
unterschiedlicher Formen und Größen.
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