WO2007028642A1 - Bioreaktor mit rückhaltesystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Bioreaktor angegeben, bei dem hinter der Klappe (14) zum Befallen und Entleeren des Bioreaktors eine Stützwand (100) oder eine Rückhaltevorrichtung (100) vorgesehen ist, welche eine Druckentlastung für di gasdicht ausgeführte Klappe darstellt und wobei verhindert wird, dass sich zwischen der gasdichten Klappe und der Rückhaltevorrichtung Perkolat ansammel kann. Durch die gasdicht verschließbare Klappe, die ausreichend groß ausgeführt ist, kann auf einfache Weise Biomasse in den Behälter eingefüllt und die Biorestmasse kann nach der Methanisierung leicht wieder entnommen werden. Die Biomasse drückt bei geschlossenem Behälter im wesentlichen oder wenigstens zu einem bestimmten Anteil auf das Rückhaltesystem. Hierdurch wird die Klappe entlastet und kann gleichermaßen leicht und präzise abdichtend ausgeführt sein. Zwischen Klappe und Rückhaltesystem ist im Boden und/oder den Wänden des Bioreaktors eine Sickersaft- bzw. Perkolat-Drainageeinrichtung (22) angeordnet. Hierdurch kann Sickersaftansammlung im Bereich zwischen Klappe und Rückhaltesystem vermieden werden bzw. vor dem Öffnen der Klappe kann dort befindliches Perkolat abgepumpt werden.

Description

Beschreibung Bioreaktor mit Rückhaltesystem

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Methani- sierung von Biomasse.

Ein Bioreaktor der hier vorgestellten Art ist aus der EP 1 301 583 Bl bekannt, auf deren Offenbarung zur Vermeidung unnötiger Wiederholung vollinhaltlich Bezug genommen und deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.

Aus der EP 0023176 A2 ist ein gattungsbildender Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse bekannt. Dieser Bioreaktor umfasst einen kubischen oder rohrförmigen Faulbehälter, der durch eine Klappe mittels einer elastischen Dichtung (gasdicht verschließbar ist. Hinter der Klappe ist eine Stützwand oder eine Rückhaltevorrichtung vorgesehen, welche eine Druckkentlastung für die gasdicht ausgeführte Klappe darstellt und zumindest über die halbe Querschnittshöhe des Faulbehälters erstreckt, so dass sich die eingefüllte Biomasse zumindest teilweise an dieser Rückhaltevorrichtung oder Druckentlastungswand abstützt.

Nachteilig hierbei ist, dass sich zwischen der gasdichten Klappe und der Rückhaltevorrichtung Perkolat ansammeln kann. Dieses Perkolat kann beim Öffnen der Klappe aus dem Bioreaktor schwappen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen bekannten Bioreaktor dahingehend zu verbessern, dass die Ansammlung von Perkolat im Bereich zwischen Klappe und Rückhaltevorrichtung vermieden werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Bioreaktor nach Anspruchs 1.

Durch die gasdicht verschließbare Klappe, die ausreichend groß ausgeführt ist, kann auf einfache Weise Biomasse in den Behälter eingefüllt und die Biorestmasse kann nach der Methanisierung leicht wieder entnommen werden. Die Biomasse drückt bei geschlossenem Behälter im wesentlichen oder wenigstens zu einem bestimmten Anteil auf das Rückhaltesystem. Hierdurch wird die Klappe entlastet und kann gleichermaßen leicht und präzise abdichtend ausgeführt sein. Zwischen Klappe und Rückhaltesystem ist im Boden und/oder den Wänden des Bioreaktors eine Sickersaft- bzw. Perkolat-Drainageeinrichtung angeordnet. Hierdurch kann Sickersaftansammlung im Bereich zwischen Klappe und Rückhaltesystem vermieden werden bzw. vor dem Öffnen der Klappe kann dort befindliches Perkolat abgepumpt werden.

Vorteilhafterweise ist das Rückhaltesystem flüssigkeitsdurchlässig. Die Biomasse drückt unter ihrem Eigengewicht von innen gegen das Rückhaltesystem, so dass Sickersaft aus- und durch das Rückhaltesystem gepresst wird, hinter dem es in der zwischen Rückhaltesystem und Klappe im Boden angeordneten Drainageeinrichtung gesammelt und abgeführt wird.

In einer bevorzugten Ausführung reicht das Rückhaltesystem vom Boden des Faulbehälters bis zu einer bestimmten Teilhöhe oder auch alternativ über die gesamte vertikale Höhe des Faulbehälters. Das Rückhaltesystem kann aus einer oder mehreren im wesentlichen plattenförmigen Elementen bestehen, die in entsprechende Führungsschienen eingesetzt werden. Alternativ kann das Rückhaltesystem auch manuell oder mechanisch (pneumatisch, hydraulisch o.a.) mittels Scharnieren, Aktuatoren und dergleichen geöffnet und geschlossen werden.

Das Rückhaltesystem kann, wie gesagt, im wesentlichen aus einem oder mehreren vertikalen plattenförmigen Elementen bestehen. Diese können sich in einer ersten Ausführung über die gesamte horizontale Breite des Faulbehälters erstrecken. In einer alternativen Ausführung kann der Faulbehälter an seiner durch die Klappe verschließbaren Stirnseite auch eine durch das Rückhaltesystem verschließbare Öffnung aufweisen, die sich nicht über die gesamte Breite des Faulbehälters erstreckt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die den Faulbehälter gasdicht abschließende Klappe mit einem aufblasbaren Dichtungsschlauch versehen. In geschlossenem Zustand wird der Dichtungsschlauch aufgeblassen und dichtet die Klappe gegenüber der Behälterwandung auf einfache Weise gasdicht ab.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Klappe hydraulisch betätigbar, da diese bei entsprechenden Dimensionen kaum mehr von Hand betätigbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Faulbehälter kubisch oder quaderförmig ausgeführt, wobei die Klappe eine Wandung des Kubus oder Quaders bildet. Hierdurch ergibt sich zum einen eine einfache Konstruktion und zum anderen eine ausreichend große Öffnung zum Beladen und Befüllen des Faulbehälters. Zusätzlich vereinfacht sich dadurch die Herstellung des Faulbehälters .

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Decke des Faulbehälter mittels Hubzylindern an- hebbar und wieder gasdicht verschließbar. Hierdurch wird eine schnelle Belüftung des Faulbehälter gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Faulbehälter zylindrisch ausgebildet und die Klappe besitzt die Form eines scheibenförmigen Deckels. Diese Form ist insbesondere für Rundstrohballen als Biomasse geeignet .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Heizeinrichtung nach Art einer Fußbodenheizung in die Bodenplatte Faulbehälters integriert, da warme Gase nach oben steigen, wird hierdurch eine gleichmäßige Durchwärmung der Biomasse in dem Faulbehälter erreicht. Zusätzlich oder alternativ lässt sich die Heizeinrichtung auch in die übrige Behälterwandung integrieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Faulbehälter nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton aufgebaut. Die offene Seite der "Fertiggarage" wird durch die Klappe gasdicht verschlossen. Hierdurch ergibt sich eine sehr kostengünstige Konstruktion.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen. Hierzu zeigt:

Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Bioreaktors ohne eingesetztes Rückhaltesystem; Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Bioreaktors nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Bodenplatte des Bioreaktors aus Fig. 1 bzw. 2;

Fig. 4a eine Aufsicht auf die Klappe des Faulbehälters;

Fig. 4b eine Schnittdarstellung der Klappe aus Fig. 4a entlang der Ebene A-A;

Fig. 4c ein Detail der Darstellung in Fig. 4b;

Fig. 4d eine Fig. 4c entsprechend Detaildarstellung mit einer alternativen Ausgestaltung der Zarge.

Fig. 5 einen Teilgrundriss des Bioreaktors im Bereich der durch die Klappe verschließbaren Stirnseite;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungs- gemäßen Bioreaktors mit geöffneter Klappe und eingesetztem Rückhaltesystem; und

Fig. 7 ein Detail aus Fig. 6.

Ein Bioreaktor bzw. Biogasreaktor nach den Figuren 1 bis 3 umfasst einen quaderförmigen Faulbehälter 2 , der nach Art einer Fertiggarage aus Stahlbeton besteht und sechs plane Wandelemente umfasst, nämlich eine Bodenplatte 4, zwei Seitenwände 6 und 8, eine Deckplatte 10, eine Rückwand 12 und eine offene Vorderseite, die durch eine gasdichte Klappe 14 verschließbar ist.

Die Klappe 14 ist mittels einer Hydraulik 16 betätigbar. Bei offener Klappe 14 lässt sich der Faulbehälter 2 auf einfache Weise befüllen bzw. die Restbiomasse daraus entfernen. Über einen Biogasentnahmeanschluss 18 wird das in dem Faulbehälter 2 erzeugte Biogas abgeführt. In der Bodenplatte 4 des Faulbehälters 2 und teilweise auch in den Seitenwänden 6 und 8 kann eine Heizeinrichtung 20 nach Art einer Fußbodenheizung vorgesehen sein, mittels der die in dem Faulbehälter 2 befindliche Biomasse entsprechend temperiert werden kann. Ebenfalls in der Bodenplatte 4 integriert ist eine Sickersaft-

Drainageeeinrichtung 22, die eine quer verlaufende in die Bodenplatte 4 eingelassene Rinne 24 umfasst, die durch ein Loch- oder Schlitzblech 26 abgedeckt ist. Über eine Sickersaftableitung 28 wird der sich in der Rinne 24 sammelnde Sickersaft abgeleitet. Die Bodenplatte 4 weist in Richtung des Pfeils A ein Gefälle hin zur Rinne 24 auf, so dass sich der Sickersaft in der Rinne 24 sammeln kann.

In Fig. 3 ist lediglich eine Rinne 24 dargestellt. Alternativ können mehrere solcher Rinnen vorgesehen werden, die ebenfalls quer oder in Längsrichtung angeordnet sein können.

Fig. 4a zeigt eine Aufsicht auf den Faulbehälter 2 mit geschlossener Klappe 14. Fig. 4b zeigt eine Schnittansicht des Faulbehälters entlang der Ebene A-A in Fig. 4a, wobei strichliert die geöffnete Klappe 14 zusätzlich eingezeichnet ist. Im Randbereich Der Klappe 14 umlaufend ist ein Dichtungsschlauch 130 befestigt. Die Klappe 14 greift in geschlossenem Zustand in eine Zarge 132 ein - siehe Fig. 4c -, gegenüber der die Klappe 14 durch Aufpumpen des Dichtungsschlauches 130 auf 6 bar abgedichtet wird.

Fig. 4d zeigt eine alternative Ausgestaltung der Zarge 132, die einen umlaufenden Vorsprung 134 aufweist. Durch den Vorsprung 134 hintergreift der aufgeblasene Dichtungsschlauch 130 die Zarge 132, wodurch die Dichtwirkung noch erhöht wird.

Fig. 5 zeigt einen Grundriss des vorderen Teils des Bioreaktors mit den beiden Seitenwänden 6, 8, der Sickersaft-Drainageeeinrichtung 22 und der Klappe 14, einmal im geschlossenen Zustand (in Fig. 5 dunkel dargestellt) , und einmal im hochgeklappten, geöffneten Zustand (in Fig. 5 hell dargestellt) . In Befüllrichtung hinter der Klappe 14 und der Sickersaft-Drainageeeinrichtung 22 wird die Rückhaitevorrichtung 100 durch vertikale Führungsschienen befestigt, indem man die plattenförmige Rückhaltevorrichtung 100, die in einer vorteilhaften Ausführung aus Holz hergestellt ist, von oben in die Führungsschienen einführt, nachdem der Bioreaktor teilweise beladen ist. Durch den zwischen der Rückhaltevorrichtung und dem Dach des Faulbehälters verbleibenden Zwischenraum kann der Bioreaktor anschließend vollständig befüllt werden.

In einer nicht gezeigten alternativen Ausführung kann die Rückhaltevorrichtung auch mechanisch, beispielsweise hydraulisch, mittels Scharnieren in der Horizontalen geschwenkt oder mittels Führungsschienen in der Vertikalen herauf- und heruntergefahren werden.

Wie in Fig. 5 zu sehen, muss sich die Rückhaltevorrichtung 100 nicht über die gesamte horizontale Breite des Faulbehälters, d. h. von der einen Seitenwand 6 zur gegenüberliegenden Seitenwand 8 erstrecken. Die durch die Klappe 14 verschließbare Beladeöffnung kann auch kleiner dimensioniert sein, so dass auch die Rückhaltevorrichtung in der Breite entsprechend schmäler ausgebildet sein kann. In einer in Fign. 6, 7 dargestellten weiteren Ausführungsform erstreckt sich hingegen die Rückhaltevorrichtung 100 über die gesamte Breite des Faulbehälters.

Zum Beladen wird die Klappe 14 nach oben geklappt o- der hydraulisch vertikal oder horizontal verschoben und die Rückhaltevorrichtung entfernt, indem man sie in der hier gezeigten Ausführung manuell, beispielsweise mittels eines Radladers, in vertikaler Richtung aus den Führungsschienen hebt. Anschließend wird der Faulbehälter, beispielsweise mittels Radlader, zum Teil befüllt und anschließend die Rückhaltevorrichtung in umgekehrter Reihenfolge wieder eingesetzt. Durch den oben zwischen Rückhaltevorrichtung 100 und Dach des Faulbehälters verbleibenden Zwischenraum kann der Faulbehälter anschießend weiter befüllt werden. Schließlich wird die Klappe 14 geschlossen.

Durch das Eigengewicht der Biomasse wird aus dieser Sickersaft aus- und durch die in der Rückhaltevorrichtung 100 ausgebildeten Zwischenräume gepresst. Vorteilhaft kann der Bioreaktor stärker mit Biomasse beladen werden als herkömmliche Reaktoren, da die Rückhaltevorrichtung das Eigengewicht abstützt. Der so ausgepresste Sickersaft sammelt sich in der Drainageeinrichtung 22, die zu diesem Zweck von der Biomasse aus gesehen hinter der Rückhaltevorrichtung 100 angeordnet ist.

Claims

Ansprüche

1. Bioreaktor zur Methanisierung von Biomasse, mit

- einem durch eine Klappe (14) gasdicht verschließbaren Faulbehälter (2) zur Aufnahme der Biomasse,

- einer Rückhaltevorrichtung (100) , die in Befüll- richtung hinter der Klappe derart in dem Faulbehälter angeordnet ist, dass eingefüllte Biomasse sich wenigstens teilweise an der Rückhaltevorrichtung (100) abstützt, und

- einer zwischen Klappe (14) und Rückhaltevorrichtung (100) angeordneten Sickersaft-Drainageeinrichtung im Boden und/oder den Wänden des Faulbehälters.

2. Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung (100) mittels Führungsschienen in dem Faulbehälter angeordnet ist.

3. Bioreaktor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung bezüglich des aus der Biomasse austretenden Sickersaftes wenigstens teilweise durchlässig ist.

4. Bioreaktor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung sich über die gesamte Breite des Faulbehälters erstreckt.

5. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die

Rückhaltevorrichtung sich nur über den Teil der gesamten Breite des Faulbehälters erstreckt, der einer durch die Klappe (14) verschließbaren Beladungsöffnung entspricht .