Bioreaktor mit Drainagerinne

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur Gewinnung von Biogas aus Biomasse nach dem Prinzip der Trockenfermentation nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Be- Und Entladen eins solchen Bioreaktors nach Anspruch 10.

Sowohl aus der der EP1301583B1 als auch der EP1926810B1 ist ein Bioreaktor zur Erzeugung von Biogas bekannt, der nach Art eines Fahrsilos ausgestaltet ist. Bei diesen bekannten Bioreaktoren ist die Be- und Entladeöffnung großgenug ausgestaltet, so dass sie mit einem mehrspurigen Belade- und Entnahmegerät beladen und entladen werden können. Unmittelbar hinter der Be- und Entladeöffnung ist eine quer zwischen den beiden Seitenwänden verlaufende Drainagerinne im Boden des Bioreaktors angeordnet. Wie aus den Figuren 5a und 5b zu ersehen ist, ist die Drainagerinne 20 über ihre gesamte Länge mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 26 versehen. Die Drainagerinne 20 nimmt durch den Gärprozess aus der Biomasse austretende Flüssigkeit (Perkolat) auf. Aus der EP1926810B1 ist zusätzlich bekannt, unmittelbar hinter der Drainagerinne 20 eine flüssigkeitsdurchlässige Rückhaltevorrichtung vorzusehen, an der sich die Biomasse bei voll beladenem Faulbehälter abstützen kann und die verhindert, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 von der gärenden Biomasse abgedeckt wird. Die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 der Drainagerinne muss sehr stabil ausgeführt sein, da sie beim Beladen und Entladen von Biomasse mit dem mehrspurigen Be- und Entladegerät überfahren wird. Die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 der Drainagerinne 20 ist zwar fluchtend mit der Oberfläche des Bodens des Bioreaktors ausgebildet, jedoch besteht aufgrund der Größe und des Gewichts des mehrspurigen Be- und Entladegeräts - üblicherweise ein selbstfahrender Lader - die Gefahr, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 durch Fahrmanöver oder durch die Ladeschaufel beschädigt und/oder verschmutzt wird.

Aus der GB 2351109 A sind flüssigkeitsdurchlässige Zusatzabdeckungen bekannt, die auf flüssigkeitsdurchlässige Roste aufgebracht werden können. Diese dienen vor allem dem Schutz der Drainagerohre während der Montage. Aus dem Produktkatalog „Schwerlast" der Fa. Birco sind schwerlastfähige flüssigkeitsdurchlässige Abdeckungen für Drainagerohre bekannt. Ausgehend von der EP1301583B1 oder der EP1926810B1 ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Bioreaktor mit Drainagerinne anzugeben, die besser gegen Beschädigung und/oder Verschmutzung der flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung der Drainagerinne geschützt ist. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Beladen des Bioreaktors mit Biomasse und zum Entladen der Biomasse aus dem Bioreaktor anzugeben, bei der die Drainagerinne besser gegen Beschädigung und/oder Verschmutzung geschützt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 10.

Dadurch, dass zumindest der Bereich der Drainagerinne, der von den Rädern des mehrspurigen Be- und Entladegeräts überfahren wird, mit einer stabilen flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung versehen ist, verringert sich die Gefahr der Beschädigung der Abdeckung und der Drainagerinne. Der übrige Bereich der Drainagerinne links und rechts neben den beiden Fahrspuren bleibt mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen.

Wenn die Breite des Be- und Entladegeräts wesentlich kleiner als die Breite des Bioreaktors (Abstand zwischen den beiden Seitenwänden) ist, können die beiden Fahrspuren des Be- und Entladegeräts, genauer die Gesamtheit der möglichen Fahrspuren überlappen. Folglich ist es sinnvoll den Bereich zwischen den Fahrspuren vollständig mit einer stabilen flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung zu versehen. Damit wird auch bei Fahrmanövern mit im Vergleich zur Breite des befahrbaren Bioreaktors wesentlich schmäleren Be- und Entladegeräten verhindert, dass die Räder der Be- und Entladegeräte eine flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung der Drainagerinne überfahren. Es ist ausreichend, wenn lediglich der Bereich zwischen Seitenwand und linker bzw. rechter Fahrspur mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen ist. - Anspruch 2.

Werden dagegen Lader bzw. Be- und Entladegeräte verwendet, die nur unwesentlich schmäler als die Breite des Bioreaktors sind, ist es ausreichend, wenn nur der Bereich der beiden Fahrspuren mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen ist, während alle übrigen Bereiche - die Bereiche zwischen den Fahrspuren und links und rechts neben der Fahrspur mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung versehen sind - Anspruch 3.

Gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung nach Anspruch 4 und 5 fluchtet sowohl die Oberfläche der flüssigkeitsdurchlässigen als auch der flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung der Drainagerinne mit der Oberfläche des Bodens des Bioreaktors. Auf diese Weise wird beim Überfahren der Drainagerinne die Belastung minimiert und zugleich wird auch der Ladeschaufel des Be- und Entladegeräts keine Angriffsfläche geboten.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 wird die Reinigung der flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung und auch die Reinigung der Drainagerinne erleichtert und zudem ist auch der Austausch einer beschädigten Abdeckung leichter durchzuführen.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 und 8 wird ein Herauslösen der flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung durch Fahrmanöver des Be- und Entladegeräts sicher verhindert.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 9 wird bei starker Beladung des Bioreaktors verhindert, dass Biomasse gegen die Be- und Entladeöffnung verschließende Tor drückt und es wird auch verhindert, dass die Biomasse die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung der Drainagerinne abdeckt und somit die Funktion der Drainagerinne beeinträchtigt.

Für den Fall dass die flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung der Drainagerinne lösbar ausgestaltet ist, kann durch das Verfahren nach Anspruch 10 zwar mit gewissem Aufwand jedoch sicher verhindert werden, dass die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung beim Be- und Entladen des Bioreaktors beschädigt wird.

Die Erfindung kann sowohl für Bioreaktoren eingesetzt werden, die eine gemeinsame Belade- und Entnahmeöffnung aufweisen als auch für Bioreaktoren, die jeweils eine Beladeöffnung und eine davon getrennte Entnahmeöffnung aufweisen, wie dies aus der WO2013/131876 A1 bekannt ist. Hierbei kann hinter jedem der beiden Tore eine Drainagerinne gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugt der Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bioreaktors mit einer Drainagerinne gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a einen Längsschnitt durch die Drainagerinne gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 2b eine Aufsicht auf die Drainagerinne gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3a einen Längsschnitt durch die Drainagerinne gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3b eine Aufsicht auf die Drainagerinne gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5a einen Längsschnitt durch eine Drainagerinne nach dem Stand der Technik; und

Fig. 5b eine Aufsicht auf die Drainagerinne aus Fig. 5a nach dem Stand der Technik;

Der Bioreaktor bzw. Biogasreaktor gemäß einer ersten Ausführungsform nach Fig. 1 umfasst einen quaderförmigen Faulbehälter 2, der nach Art einer Fertiggarage oder eines Fahrsilos aus Stahlbeton besteht und sechs plane Wandelelemente umfasst, nämlich eine Bodenplatte 4, zwei Seitenwände 6 und 8, eine Deckplatte 10, eine Rückwand 12 und eine offene Vorderseite bzw. Be- und Entladeöffnung 12, die durch eine gasdichte Klappe 16 verschließbar ist. Die Klappe 16 ist mit einer nicht näher dargestellten Hydraulik betätigbar. Bei offener Klappe 16 lässt sich der Faulbehälter 2 auf einfache Weise mittels eines mehrspurigen, selbstfahrenden Be- und Entladegeräts 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 kann eine nicht näher dargestellte Heizeinrichtung nach Art einer Fußbodenheizung vorgesehen sein, mittels der die im Faulbehälter befindliche Biomasse entsprechend temperiert werden kann. Ebenfalls in der Bodenplatte 4 integriert ist eine Drainagerinne 20, die in die Bodenplatte 4 eingelassen ist. Die Drainagerinne 20 ist in Fig. 2a im Längsschnitt und in Fig. 2b in Aufsicht dargestellt. Im Bereich von Fahrspuren 22 des Be- und Entladegeräts, d. h. des Bereichs, der von den Rädern des Be- und Entladegeräts überrollt wird, ist die Drainagerinne 20 mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung 24 abgedeckt und im übrigen Bereich ist die Drainagerinne 20 von einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 26 in Form eines Loch- oder Schlitzbleches oder in Form einer Gitterstruktur abgedeckt. Der während des Gärprozess aus der Biomasse austretenden Sickersaft bzw. das Perkolat dringt über die flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 26 in die Drainagerinne 20 ein und wird von dort über eine Sickersaftableitung 28 aus dem Faulbehälter 2 abgeleitet.

Die erste Ausführungsform nach Fig. 1 , 2a und 2b eignet sich für Faulbehälter 2, die mit einem Be- und Entladegerät be- und entladen werden, das nur unwesentlich schmäler ist als die Breite des Faulbehälters 2, d. h. das Be- und Entladegerät kann im Faulbehälter 2 nur sehr eingeschränkt manövrieren. Daher ist es ausreichend wenn lediglich der Bereich der Fahrspuren 22 mit der flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung 24 versehen ist.

Die Fig. 3a und 3b zeigen eine zweite Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere dann bevorzugt und geeignet ist, wenn das Be- und Entladegerät kleiner ist bzw. wesentlich schmäler ausgebildet ist als die Breite des Faulbehälters 2. D. h. in diesem Fall kann das Be- und Entladegerät mehr im Inneren des Faulbehälters 2 manövrieren und in diesem Fall ist der mittlere Bereich der Drainagerinne 20 vollständig mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Abdeckung 24 versehen und lediglich im Randbereich, der von den Rädern des Be- und Entladegeräts nicht überfahren werden kann ist die Drainagerinne 20 mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 26 versehen.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist unmittelbar hinter der Drainagerinne 20 eine Rückhaltevorrichtung 30 in Form einer flüssigkeitsdurchlässigen Wand vorgesehen sein, wie dies aus der EP1926810B1 bekannt ist. Diesbezüglich wird voll inhaltlich auf die Offenbarung der EP1926810B1 Bezug genommen. Die Drainagerinne 20 in Fig. 4 ist gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2a und 2b ausgebildet. Natürlich kann hier auch eine Drainagerinne 20 nach Fig. 3a und 3b vorgesehen werden.

Bezugszeichenliste:

2 Faulbehälter

4 Bodenplatte

6 Seitenwand

8 Seitenwand

10 Deckplatte

12 Rückwand

14 Be- und Entladeöffnung

16 Klappe

18 Biogasentnahmeanschluss

20 Drainagerinne

2 Fahrspuren

4 flüssigkeitsundurchlässige Abdeckung

26 flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung

8 Sickersaftableitung

30 Rückhaltevorrichtung