(57)【要約】本発明は、槽内部５に収容された本質的に液体の基質６と、槽内部５に配置された少なくとも１つの撹拌装置８とを含むバイオガスプラント発酵槽１に関する。本発明によれば、注入液１２を送り込む少なくとも１つの供給ポンプ１０と、少なくとも１つの供給ポンプ１０に流体接続された少なくとも１つの噴射ノズル要素１１とを有する注入装置９が設けられる。注入液１２は注入装置９によって発酵槽１に注入され、それにより、注入液１２は、液体ジェット１３として上方から基質６の浮遊層７の表面に注入されて浮遊層７を濡らす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオガスプラント発酵槽（１）であり、特に１つ以上の発酵槽を備えたバイオガスプラントのためのバイオガスプラント発酵槽であって、
実質的に液体の基質（６）が槽内部（５）に受け入れられ、かつ
槽内部（５）に配置された少なくとも１つの撹拌装置（８）を備えたものにおいて、
注入装置（９）が設けられており、
注入装置（９）が少なくとも１つの供給ポンプ（１０）を有し、この供給ポンプ（１０）によって注入液（１２）を、好ましくは発酵槽（１）の基質（６）から、またはバイオガスプラントの別の発酵槽から吸引できるように構成され、
注入装置（９）が少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）を有し、この注入ノズル要素（１１）は、少なくとも１つの供給ポンプ（１０）に流体的に接続されて、少なくとも１つの供給ポンプ（１０）によって吸い出された注入液（１２）を発酵槽（１）に注入でき、この注入によって、注入液（１２）は槽の垂直軸方向に関する基質（６）の浮遊層（７）の表面に上から液体ジェット（１３）として衝突して浮遊層（７）を濡らすものであり、
浮遊層（７）の下の領域の基質（６）が浮遊層（７）を撹拌せずに、基質（６）を実質的に完全に均質化および／または混合することができるように、槽内部（５）において少なくとも１つの撹拌装置（８）、好ましくは互いに離間した複数の撹拌装置（８）が、設計および／または配置されることを特徴とする発酵槽。
【請求項２】
少なくとも１つの撹拌装置（８）が、特に水中モータ撹拌装置により構成され、発酵槽（１）に配置されて、槽の垂直軸の方向に配列された複数の撹拌機用ガイドマスト（４０）に沿って槽内部（５）における高さを調節可能な方法で案内され、撹拌機用ガイドマスト（４０）は、互いに間隔をおいて、かつ高さ調節可能に、槽内部（５）に配置されていることを特徴とする請求項１記載の発酵槽。
【請求項３】
前部を有する少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）を備え、注入ノズルを有し好ましくは気密である端部（１７）が槽内部（５）および後部に突出しており、注入ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）が、槽内部（５）よりも外側に配置されるか、または少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）が完全に槽内部（５）に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の発酵槽。
【請求項４】
槽の開口部が屋根（４）、好ましくは薄屋根で覆われており、
サービス装置（１５）が、屋根（４）の領域に配置され、および／または屋根（４）の一部を形成するように設けられており、このサービス装置（１５）は、分離した要素であるサービスプラットフォーム（２２）、好ましくはサービスプラットフォーム（２２）としてのウォークオンプラットフォームプレートおよび／またはフラットプラットフォームプレートによってアクセスおよび形成されており、このサービスプラットフォーム（２２）は、少なくとも１つ接続要素によって、好ましくは取り外し可能かつ気密に槽壁特に槽側壁に接続されており、サービスプラットフォーム（２２）は、屋根（４）が好ましくは取り外し可能かつ気密に接続されており、
サービス装置（１５）が少なくとも１つ注入装置（９）をさらに含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項５】
少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）が、サービスプラットフォーム（２２）に、好ましくはサービスプラットフォーム（２２）の取り付け壁の領域に、配置および／または保持されていることを特徴とする請求項４記載の発酵槽。
【請求項６】
サービスプラットフォーム（２２）は、取り付け壁（２９）、好ましくはサービスプラットフォーム（２２）からある角度で突出する取り付け壁（２９）を有し、好ましくは、注入ノズル要素（１１）が取り付け壁（２９）に配置され、および／または端部（１７）に注入ノズル（１６）を有する注入ノズル要素（１１）が、取り付け壁（２９）を通って槽内部（５）に案内されかつ取り付け壁（２９）に保持されていることを特徴とする請求項５記載の発酵槽。
【請求項７】
取り付け壁（２９）は、サービスプラットフォーム（２２）から、好ましくは槽の垂直軸の方向から見て、サービスプラットフォームにおいてほぼ水平に延びる取り付け壁接続領域から、上方に突出し、そして
槽の垂直軸に沿って注入ノズル要素（１１）よりも上方に位置する上縁領域（３０）を有した取り付け壁（２９）が、屋根接続領域（３１）の少なくとも一部の領域を、好ましくは薄屋根接続領域の少なくとも一部の領域を形成していることを特徴とする請求項６記載の発酵槽。
【請求項８】
サービスプラットフォーム（２２）は、好ましくはウォークオンプラットフォームプレートおよび／またはフラットプラットフォームプレートにより形成されて、台形、好ましくは二等辺台形の形態で設計されており、
第１の基部側（２５）は、好ましくは長い方の基部側として、槽壁、特に槽側壁（３）に隣接し、
第２の基部側（２６）は、好ましくは短い方の基部側として、第１の基部側（２５）とは反対側に位置し、
傾斜した脚側（２７、２８）が２つの基部側（２５、２６）を接続し、
取り付け壁（２９）が、第２の基部側（２６）と、少なくとも部分的に２つの脚側（２７、２８）とに沿って延び、特に、取り付け壁（２９）が第２の基部側（２６）から第１の基部側（２５）に向けて角度を持って下方へ延びていることを特徴とする請求項７記載の発酵槽。
【請求項９】
注入ノズル要素（１１）は、取り付け壁（２９）の第２の基部側（２６）の領域において保持され、好ましくは貫通状態で保持されていることを特徴とする請求項８記載の発酵槽。
【請求項１０】
少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）が、取り付け壁としての槽壁、特に槽側壁（３）に配置されていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項１１】
注入ノズル（１６）を有する注入ノズル要素（１１）の端部（１７）が調節装置に連結されており、この調節装置は発酵槽（１）の外側から操作でき、かつこの調節装置によって槽内部における注入ノズル（１６）の位置を調整できるように、特に変更できるように、構成されていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項１２】
注入ノズル（１６）は、弾性を有する管状の中間部品（３３）によって注入ノズル要素（１１）に接続されるとともに、調節装置のガイドロッド（３４）に接続されており、
好ましくは、ガイドロッド（３４）が、垂直軸方向に関して注入ノズル（１６）の上側にしっかりと取り付けられており、
ガイドロッド（３４）は、遊びと気密性とを保ちながら、取り付け壁の領域を通って発酵槽（１）の外側へ案内されており、
ガイドロッド（３４）は、リンク（３６）に取り付けられて、垂直軸方向および／または垂直軸方向に対する横方向および／またはガイドロッドの長手方向に変位可能とされていること特徴とする請求項１１記載の発酵槽。
【請求項１３】
供給ポンプ（１０）から離れる圧力ライン（１９）が、発酵槽（１）の外側または内側に位置する供給ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）に接続されており、および／または供給ポンプ（１０）の吸引側は、発酵槽（１０）に受け入れられた本質的に液体の基質を吸引するように構成されていることを特徴とする請求項３から１２までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項１４】
発酵槽（１）の外側に位置した、注入ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）からの圧力ライン（１９）は、圧力ラインダクト（３２）を始点として、好ましくはサービスプラットフォーム（２２）の圧力ラインダクト（３２）を経由して、槽内部（５）に配置された内部の供給ポンプ（１０）へ案内されていること特徴とする請求項１３記載の発酵槽。
【請求項１５】
圧力ライン（１９）が、発酵槽（１）に導入されかつ剛性を有する圧力パイプによって形成され、それにより、好ましくは、この圧力パイプが圧力ラインダクト（３２）の領域に支持され、および／またはこの圧力パイプが槽壁側の、特に槽底側の、槽内部に支持され、かつ内部の供給ポンプ（１０）が前記剛性を有する圧力パイプに接続されてい支持されていることを特徴とする請求項１４記載の発酵槽。
【請求項１６】
圧力ライン（１９）、好ましくは槽内部（５）に配置された圧力ライン（１９）の少なくとも１つの部分が、形状および／または長さが可変である圧力ラインとして、特に可撓性を有するまたは入れ子式の圧力ラインとして設計され、
内部の供給ポンプ（１０）が、発酵槽（１）内に配置されかつ槽の垂直軸の方向に配列された、供給ポンプ用ガイドマスト（４８）に沿って、高さ調節可能な方法で案内されていることを特徴とする請求項１４記載の発酵槽。
【請求項１７】
サービスプラットフォーム（２２）に、好ましくはサービスプラットフォームの圧力ラインダクト（３２）のすぐ隣に供給ポンプのためのサービス開口部（３７）が設けられ、このサービス開口部（３７）は、特に内部の供給ポンプ（１０）へのアクセスのために、好ましくは気密構造の、カバー装置によって閉じることができるように構成されていることを特徴とする請求項１４から１６までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項１８】
圧力ライン（１９）が、注入ノズル要素（１１）における接続側端部から、発酵槽（１）の外側に配置された外部の供給ポンプ（１０）に通じており、この供給ポンプ（１０）の吸引側は、槽壁、特に槽側壁（３）に設けられた吸引接続部（２１）、または槽壁を介して、特に槽側壁（３）を介して発酵槽（１）の内部へ導かれた吸引接続部（２１）につながる、少なくとも１つの吸引ライン（２０）を有することを特徴とする請求項１３から１７までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項１９】
槽側壁（３）において、発酵槽（1）の垂直軸方向に見たときに、異なる高さにおいて、特に垂直軸方向に本質的に一列に重ねられて、間隔をあけて配置された、いくつかの吸引接続部（２１）が設けられ、この吸引接続部（２１）は、好ましくは弁制御されて、外部の供給ポンプ（１０）の吸引ライン（２０）に接続可能または接続されていることを特徴とする請求項１８記載の発酵槽。
【請求項２０】
サービスプラットフォーム（２２）は、好ましくは気密であるカバー部材によって閉じることができる撹拌機のためのサービス開口部（３９）を有し、撹拌機用ガイドマスト（４０）に案内された高さ調節可能な撹拌装置に、開口部（３９）を介して、メンテナンスおよびサービス作業のためにアクセス可能であり、および／または、前記撹拌装置は、好ましくは本質的に気密な状態で、発酵槽（１）から取り出し可能かつ発酵槽（１）内への戻しが可能であることを特徴とする請求項４から１９までのいずれか１項記載の発酵槽。
【請求項２１】
カバー部材が形成され、このカバー部材は少なくとも１つのカバー（３８、４２）によって、および／またはサービス開口部から上方に突出しているマストハウジング（４３）によって、サービス開口部（３７、３９）を気密に閉じるものであり、かつ前記カバー部材は、ガイドマスト（４０、４８）のマスト頂部のための収容スペースを形成するものであることを特徴とする請求項１７または２０記載の発酵槽。
【請求項２２】
サービス開口部（３７、３９）の周囲には、シャフトのように槽内部（５）へ下向きに突出する密閉要素（４７）が密閉位置に配置されており、この密閉要素（４７）は、少なくともメンテナンス作業中およびサービス作業中に、発酵槽（１）の中で発酵させるための液体基質（６）に浸されるとともに、開閉可能なサービス開口部（３７、３９）よりも下方かつ基質（６）よりも上方において密閉要素（４７）によってリング形とされた気相領域を、槽内部（５）の残りの気相領域から気密に分離するものであり、好ましくは、密閉要素（４７）は、サービス開口部（３７、３９）から槽内部（５）の方向に恒久的に突出するところの、堅固で変位不能で非可撓性のパイプソケット状のカラーによって形成されていることを特徴とする請求項１７から２１までのいずれか１項記載の発酵槽
【請求項２３】
バイオガスプラント発酵槽（１）の槽壁、特に請求項１から２２までのいずれか１項記載のバイオガスプラント発酵槽（１）の槽壁に取り付けるためのサービス装置であって、
ウォークオン式のサービスプラットフォーム（２２）を備え、このサービスプラットフォーム（２２）は、発酵槽（１）の屋根（４）、特に薄屋根の領域に配置でき、かつ少なくとも１つの接続要素によって発酵槽（１）の槽壁、特に槽側壁（３）に固定できるものであり、さらに屋根（４）を接続できる屋根接続領域（３１）を有し、
サービスプラットフォーム（２２）は、好ましくはウォークオンプラットフォームプレートおよび／またはフラットプラットフォームプレートによって形成されるとともに、撹拌装置のためのサービス開口部（３９）を有し、このサービス開口部（３９）は、カバー部材によって閉じることができ、かつこのサービス開口部（３９）を通して、好ましくはサービス装置の一部であり、撹拌機用ガイドマスト（４０）に高さ調節可能に取り付けられる撹拌装置（８）としての撹拌機にメンテナンスおよびサービス作業のためにアクセス可能であり、および／または撹拌装置（８）を発酵槽（１）から取り出し可能かつ発酵槽（１）へ戻し入れ可能であり、
注入装置（９）における少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）が、サービスプラットフォーム（２２）に、好ましくはサービスプラットフォーム（２２）の取り付け壁の領域に配置および／または保持されており、前記注入装置（９）は、好ましくはサービス装置の構成要素でもある少なくとも１つの供給ポンプ（１０）をさらに含み、注入液（１２）は、好ましくは発酵槽（１）の基質（６）から、またはバイオガスプラントの別の発酵槽から、吸引されて、少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）に運ばれ得るものであることを特徴とするサービス装置。
【請求項２４】
注入ノズル（１６）を有する前端（１７）を備えた、組み立てられた状態の少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）が、好ましくは気密に、槽内部（５）に突出して、注入液（１２）を発酵槽（１）に注入でき、その一方、注入ノズル要素（１１）の後部接続側端部（１８）が発酵槽（１）の内部よりも外側に配置されているか、または、少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）が、組み立てられた状態で、完全に槽内部（５）に配置されていることを特徴とする請求項２３記載のサービス装置。
【請求項２５】
サービスプラットフォーム（２２）は、取り付け壁（２９）、好ましくはサービスプラットフォームからある角度で突出する取り付け壁（２９）を有し、注入ノズル要素（１１）が取り付け壁（２９）に配置されており、および／または、端部（１７）に注入ノズル（１６）を有する注入ノズル要素（１１）が、取り付け壁（２９）を通って槽内部（５）に案内されかつ取り付け壁（２９）に保持されていることを特徴とする請求項２３または２４記載のサービス装置。
【請求項２６】
取り付け壁（２９）は、サービスプラットフォーム（２２）から、好ましくは、垂直軸方向から見てサービスプラットフォーム（２２）のほぼ水平に延びる取り付け壁接続領域から、突き出ており、かつ上縁領域（３０）が垂直軸方向に沿って注入ノズル要素（１１）よりも上方に存在する取り付け壁（２９）が、屋根接続領域（３１）の少なくとも一部の領域、好ましくは薄屋根接続領域の少なくとも一部の領域を、形成していることを特徴とする請求項２５記載のサービス装置。
【請求項２７】
サービスプラットフォーム（２２）は、好ましくはウォークオンプラットフォームプレートおよび／またはフラットプラットフォームプレートによって形成され、台形、好ましくは二等辺台形の形態で設計されており、
第１の基部側（２５）は、好ましくは長い基部側として、槽壁、特に槽側壁（３）に隣接しており、
第２の基部側（２６）は、好ましくは短い基部側として、第１の基部側（２５）の反対側に位置し、
傾斜した脚側（２７、２８）が２つの基部側（２５、２６）を接続しており、
取り付け壁（２９）が、第２の基部側（２６）において延びかつ少なくとも部分的に２つの脚側（２７、２８）へ延びるように、特に取り付け壁（２９）が第２の基部側（２６）から第１の基部側（２５）へ向けて下向きに傾斜するように、特に角度を有して下向きに傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項２５または２６記載のサービス装置。
【請求項２８】
注入ノズル要素（１１）は、取り付け壁（２９）の第２の基部側（２６）の領域に保持され、好ましくは保持されかつ貫通していることを特徴とする請求項２７記載のサービス装置。
【請求項２９】
供給ポンプ（１０）から離れる圧力ライン（１９）が、注入ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）に接続可能であることを特徴とする請求項２３から２８までのいずれか１項記載のサービス装置。
【請求項３０】
圧力ライン（１９）は、発酵槽（１）の外側における注入ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）から、サービスプラットフォーム（２２）の圧力ラインダクト（３２）を介して、特に槽内部（５）に配置された内部の供給ポンプ（１０）に導かれており、または、圧力ライン（１９）は、発酵槽（１）の内側における注入ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）から、槽内部（５）に配置された内部の供給ポンプ（１０）に導かれており、または、圧力ライン（１９）は、発酵槽（１）の外側に配置された注入ノズル要素（１１）の接続側端部（１８）から、発酵槽（１）の内側または外側に配置された供給ポンプ（１０）に導かれ、この供給ポンプ（１０）の吸引側は、少なくとも１つの吸引ライン（２０）を有し、この吸引ライン（２０）は槽壁、特に槽側壁（３）における吸引接続部（２１）に導かれるか、または、槽壁、特に槽側壁（３）を通って、発酵槽（１）の内部へ導かれるものであることを特徴とする請求項２９記載のサービス装置。
【請求項３１】
サービスプラットフォーム（２２）に、好ましくはサービスプラットフォーム（２２）の圧力ラインダクト（３２）のすぐ隣に、特に内側の供給ポンプ（１０）へのアクセスのためにカバー部材によって気密に閉じることができる、供給ポンプのサービス開口部（３７）を有することを特徴とする請求項３０記載のサービス設備。
【請求項３２】
サービス開口部（３７、３９）、好ましくは撹拌機用サービス開口部（３９）および／または供給ポンプ用サービス開口部（３７）が、少なくとも１つのカバー（２８、４２）および／またはサービス開口部（３７、３９）から垂直軸の方向に上向きに突出しガイドマスト（４０、４８）の上部マスト部分の受け入れスペースを形成するマストハウジング（４３）によって気密に閉じられるものであることを特徴とする請求項請求項２３から３１までのいずれか１項記載のサービス装置。
【請求項３３】
サービス開口部（３７、３９）の周囲に密閉要素（４７）が配置され、この密閉要素（４７）は、密閉位置でシャフトのように下向きに突出するものであり、および／またはサービス装置（１５）が設置されたときに槽内部（５）に突出するものであり、サービス装置（１５）の組み立て状態で、このサービス装置（１５）は、発酵させる液体基質（６）に浸漬されることができるとともに、発酵槽（１）に受け入れられることができ、かつ開閉可能なサービス開口部（３７、３９）の下で、基質（６）の上にある密閉要素（４７）によってリングで囲まれた気相領域を、槽内部（５）の残りの気相領域から気密に分離するように構成されていることを特徴とする請求項請求項２３から３２までのいずれか１項記載のサービス装置。
【請求項３４】
バイオガスプラントの発酵槽、特に請求項１から２３までのいずれか１項に記載のバイオガスプラントの発酵槽を操作する方法であり、
実質的に液体の基質（６）が槽内部（５）に受け入れられ、
少なくとも１つの撹拌装置（８）を槽内部（５）に配置する方法において、
少なくとも１つの供給ポンプ（１０）を備えた注入装置（９）を設け、好ましくは発酵槽（１）の基質（６）から、またはバイオガスプラントの別の発酵槽から、注入装置（９）の少なくとも１つの注入ノズル要素（１１）へ注入液（１２）を搬送し、その注入ノズル要素（１１）によって、少なくとも１つのフィードポンプ（１０）によって吸引された注入液（１２）を、発酵槽（１）に注入させ、この注入液（１２）を槽の垂直軸に方向に沿って液体ジェット（１３）として基質（６）の浮遊層（７）の表面に上方から衝突させてこの浮遊層（７）を濡らし、このときに少なくとも１つの撹拌装置（８）によって、好ましくは互いに離間したいくつかの撹拌装置（８）によって、浮遊層（7）の下の領域の基質（６）を、浮遊層（７）を撹拌せずに、基質（６）中で、実質的に完全に均質化および／または混合させることを特徴とするバイオガスプラントの発酵槽の操作方法。
【請求項３５】
バイオガスプラントであって、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の少なくとも１つのバイオガスプラント発酵槽を有する、および／または請求項２３から３３までのいずれかに記載の、少なくとも１つのバイオガス発酵槽上のサービス装置を有する、および／または請求項３４に記載の方法を実施するための、バイオガスプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載のバイオガスプラントの発酵槽、請求項２３の前提部に記載のバイオガスプラントの発酵槽の槽壁に取り付けるためのサービス装置、請求項３４の前提部に記載のバイオガスプラントの発酵槽を操作する方法、請求項３５に記載のバイオガスプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヨーロッパ特許出願公開第２４９７８２２号明細書から、サービス装置を備えたバイオガスプラント発酵槽が公知である。これには、カバー装置によって気密に閉じることができるカバー側のサービス開口部があり、ガイドマストによって高さ調節可能にガイドされるメンテナンスマストおよびサービス作業用の水中モーターミキサーが、本質的に密閉状態で上記の開口部を通り、これらは、発酵槽から取り出すことができるとともに、発酵槽に戻すことができる。カバー装置によって気密に閉じることができる天井のサービス開口部は、天井に配置されかつその上を歩くことができる台座プレートの一部であり、かつサービス開口部に発酵槽の槽壁と薄屋根とが接続されている。
【０００３】
バイオガスプラントの発酵槽は、一般に、タンク内部に導入される基質の種類と一貫性に応じて、バイオガスの分離や抽出を妨げる可能性のある浮遊層またはカバー層が形成される可能性があることが問題である。したがって、槽内部に配置された撹拌装置によって比較的高いエネルギ消費のもとで、これらの浮遊カバー層を本質的に完全に破壊および除去し、そしてそれらを基質に混ぜ込むことが、すでに知られている。比較的高いエネルギ消費に加えて、槽内部に配置された撹拌装置により浮遊層を撹拌することにおける別の欠点は、撹拌装置を基質の表面が存在する非常に高い位置まで誘導しなければならないことにある。これは、特に基質が大容量であって高い位置まで充填されている場合に、完全な混合を所望することに関して効率の低下をもたらす。
【０００４】
また、例えば、ドイツ特許第１０２００８０３８２６２号明細書から、撹拌装置の使用を完全に省いて、発酵槽の底から取り出された液体基質を、注入ノズルを介して基質表面に、したがって浮遊層および／またはカバー層に適用することも、知られている。これは、浮遊層すなわち最上層の表面を湿った状態に保つことを目的としている。しかしながら、これは、基質の完全な混合がなく、したがって発酵槽の内容が実質的に均質化されないため、発酵槽内の異なる垂直ゾーンで望ましくない方法で発酵プロセスが行われるという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対照的に、本発明の目的は、バイオガスプラント発酵槽、またはバイオガスプラント発酵槽の操作方法を創り出すことにある。これにより、浮遊層が存在するにもかかわらず、エネルギ消費を抑えながら高いバイオガス収率を達成できる。本発明の別の目的は、バイオガスプラント発酵槽のための適切なサービス装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、独立した請求項の特徴によって達成される。有利な改良点は、それらを引用する従属請求項の主題である。
【０００７】
請求項１によれば、本質的に液体の基質が槽内部に収容された、バイオガスプラント発酵槽、特に１つ以上の発酵槽を有するバイオガスプラントのバイオガス発酵槽が提案される。さらに、バイオガスプラント発酵槽は、槽内部に配置された少なくとも１つの撹拌装置を有する。本発明によれば、少なくとも１つの撹拌装置に加えて、少なくとも１つの供給ポンプを有する注入装置が提供される。それにより、好ましくはその発酵槽の基質またはバイオガスプラントの別の発酵槽からの注入液を、引き込むか、または吸い出すことができる。さらに、注入装置は、供給ポンプに流体接続された少なくとも１つの注入ノズル要素を有し、これにより、少なくとも１つの供給ポンプによって引き込まれたまたは吸い出された注入液体を、液体ジェットとして、発酵槽に注入することができる。この注入液体は、発酵槽の垂直軸方向に関して上方から、基質のフローティング層の表面を叩き、濡らす。本発明によれば、少なくとも１つの撹拌装置が、好ましくは互いに離間した（例えば、発酵槽の周方向に沿って）複数の撹拌装置が、実質的に浮遊層を基質に撹拌することなく、浮遊層の下の領域の基質を完全に均質化および／または混合させることができる。
【０００８】
本発明による解決手段においては、基質の本質的に完全な均質化または混合が、撹拌装置によって発酵槽内で行われる。これは、基質における発酵プロセスにとって、したがって高いバイオガス収量にとって、特に有利である。これらの撹拌装置は、好ましくはインペラまたはプロペラなどの機械的撹拌機を備えている。これは電気的または油圧的または空気圧的に駆動でき、浮遊層内を撹拌する必要がない。このため、これらの撹拌装置は、浮遊層がこれらによってさらに破壊されて基質にかき混ぜられる場合に比べて、大幅に少ないエネルギで操作できる。
【０００９】
本発明による解決手段では、浮遊層の表面が液体の噴流に曝され、その液体が発酵槽の基質から、または代替的または追加的に、関連するバイオガスプラントの別の発酵槽から吸引または抽出されるという事実の結果として、これらの浮遊層が、基質にかき混ぜられなくても発酵プロセスに加わることになる。浮遊層におけるギザギザの表面構造により、液体噴流内のバクテリアは、バイオガス収量を高める効果的な発酵プロセスのための十分な攻撃対象表面も見つける。以下において、本発明が常に、同じ発酵槽からの、すなわち少なくとも１つの注入ノズル要素が配置されている発酵槽からの基質の吸引に常に関連している場合でも、それは好ましい実施形態であるため、この時点で、いくつかの発酵槽、たとえば少なくとも１つの前発酵槽および／または少なくとも１つの主発酵槽および／または少なくとも１つの後発酵槽があるバイオガスプラントに関連して、代替的にまたは追加的に、注入液は、バイオガスプラントのこれらのさらなる発酵槽の１つまたは複数から吸引または回収することができる。この点は、本発明の保護の範囲に明確に含まれるべきである。
【００１０】
本発明による解決手段では、従来の好ましくは機械的な撹拌が、注入装置と組み合わされ、それによって、基質の均質化または完全な混合は、有利には、少なくとも１つの撹拌装置によって浮遊層の下の領域で達成でき、その結果、低エネルギ消費下で比較的高いバイオガス収率が得られる。さらに、浮遊層の表面を濡らして、これらの浮遊層を発酵に含めることにより、バイオガスのさらなる高収量が達成される。
【００１１】
すでに上述したように、少なくとも１つの撹拌装置は、好ましくは、撹拌機や撹拌プロペラなどを備えた機械的撹拌装置である。基質を本質的に完全に均質化または混合するために、発酵槽の周方向に沿って互いに間隔をおいて配置された複数の撹拌装置が発酵槽内に設置または配置されると、特に有利である。
【００１２】
さらに、本明細書における「ノズル」という用語は広く解釈されるべきであり、あらゆる出口開口部、または出口開口部の形状も含む。すなわち、特に、古典的なノズルのような意味で狭くなっている出口開口部の形状だけでなく、真っ直ぐまたは幅の広い出口開口部の形状も含むことに注意すべきである。
【００１３】
さらに、少なくとも１つの撹拌装置が、撹拌装置、特に水中モーターミキサーおよび／または特に撹拌機またはプロペラによって構成され、これが発酵槽に配置されて、槽の垂直方向に配置された撹拌機用ガイドマスト導かれ、このガイドマストに沿って、槽内部で垂直方向の位置を調節可能である実施形態が、特に好ましい。発酵槽に配置された撹拌機用ガイドマストに沿って槽内部で垂直方向に高さを調節可能に配置されたそのような撹拌機によって、発酵槽に配置された基質が特に有利に混合される。これは、例えば、直径が１０〜５０ｍの大型の発酵槽の場合、（例えば、槽の円周方向に）間隔をあけて設けられており、それぞれの撹拌機が高さ調節可能とされた、いくつかの撹拌機用ガイドマストが、槽の垂直方向に整列した状態で槽内部に配置されている場合に当てはまる。
【００１４】
特に好ましい構造においては、少なくとも１つの注入ノズル要素が、好ましくは気密方式で、前端に注入ノズルを有する状態で槽内部に突出し、一方、注入ノズル要素の後部接続側端部が槽内部に位置するか、または槽内部よりも外側に配置される。したがって、供給ポンプの、注入ノズル要素への（例えば、圧力ラインによる）特に簡単な接続が可能であり、この接続はまた、保守のために容易にアクセス可能である。あるいは、少なくとも１つの注入ノズル要素、したがってその接続側端部も、完全に容器の内部に配置することができる。この解決手段は、供給ポンプの圧力ラインなどのラインが発酵槽の外側から壁を通って槽内部に導かれる必要がないので、槽内に配置された供給ポンプに関連して特に有利である。
【００１５】
特に好ましい特定の実施形態によれば、槽開口部は、この槽開口部を覆う、または覆うために、屋根が設けられる。コンクリート製の天井を発酵槽の屋根または槽の開口部として使用することもできるが、屋根は薄屋根で形成することが好ましい。さらに、屋根の領域に配置され、および／または屋根の一部を形成するサービスプラットフォームを備え、このサービスプラットフォームが歩行可能であるとともに別の要素構成された、サービス装置が提供される。サービスプラットフォームは、例えば、ウォークオンプラットフォームプレートおよび／または水平プラットフォームプレートであり、例えば、金属製（例えば、鋼製、特にステンレス鋼製）である。このサービスプラットフォームは、好ましくは取り外し可能かつ気密な少なくとも１つの接続要素によって、好ましくはコンテナ壁に、特にコンテナ側壁に、好ましくは取り外し可能にかつ気密に接続される。そしてサービスプラットフォームは、屋根が好ましくは取り外し可能にかつ気密に接続されるところの屋根接続領域を有する。さらに、このサービス装置は、少なくとも１つの注入装置を有する。したがって、本発明によるこのような構成により、注入装置は、サービスプラットフォームを有するサービス装置の一部を有利に形成し、それにより、サービスモジュールであって、簡単かつ迅速に設置でき、現場で安全に設置でき、メンテナンスのために分解できる前記サービスモジュールを形成する。
【００１６】
少なくとも１つの注入ノズル要素が、サービスプラットフォームに、好ましくはサービスプラットフォームの取り付け壁の領域に、直接配置されおよび/または保持されている場合に、特に有利な機能統合ソリューションが得られる。サービスプラットフォームはさらに、例えばサービスプラットフォームと一体に、またはサービスプラットフォームに恒久的に接続または接続することができる別個の要素として、好ましくはサービスプラットフォームからある角度で突出する取り付け壁を有することができる。注入ノズル要素は、好ましくは、取り付け壁に配置および／または保持される。槽内部に位置するかまたは槽内部よりも外側に配置されている注入ノズル要素についての、後部接続側端部である場合は、注入ノズル要素は、代替的にまたは追加的に、その端部に注入ノズルを有し、かつ取り付け壁に保持された状態で、取り付け壁を通って槽内部に簡単に案内され得る。完全に内部に設けられる注入ノズル要素の場合は、上記の点は必要ではなく、サービスプラットフォームにおける取り付け壁の領域、たとえば、槽内部に面する取り付け壁の側での、単純な固定または折りたたみだけで十分である。
【００１７】
サービスプラットフォームおよび／または取り付け壁は、好ましくは金属にて、特に鋼材にて、ここでは最も好ましくはステンレス鋼材にて、作られる。安定したアクセス可能なサービスプラットフォームまたは取り付け壁を形成するために、サービスプラットフォームまたは取り付け壁のサイズと面積に応じて、壁の厚さが最大数センチメートルになる場合がある。
【００１８】
取り付け壁が、サービスプラットフォームから、好ましくはサービスプラットフォームのほぼ水平な取り付け壁接続領域から、槽の垂直軸の方向に上向きに突出し、取り付け壁の上縁領域が、槽の垂直方向に沿って注入ノズル要素よりも上方の屋根接続領域に、好ましくは薄屋根接続領域の少なくとも一部の領域に存在するという実施形態が、特に好ましい。サービスプラットフォームのそのような構造により、サービスプラットフォームから上方に突出する取り付け壁に注入ノズル要素を取り付ける特に有利な可能性が得られる。これはまた、特に操作者が容易にアクセスできることを特徴とする。さらに、この上向きに突出する取り付け壁は、隣接する屋根、特に薄屋根の特に単純で有利な取り付けにも適している。この場合、同時に、注入ノズル要素は、屋根の下に存在するため、槽内部に存在することが保証される。さらに、上向きに突出するこのタイプの取り付け壁は、注入ノズル要素の取り付けの可能性を比較的高くする。これにより、浮遊層の表面を、上からやって来る液体の噴流に容易にさらすことができる。これは、広い範囲も簡単な方法で実現できることを意味する。
【００１９】
さらに特に好ましい実施形態によれば、好ましくはウォークオンプラットフォームプレートおよび／またはフラットプラットフォームプレートによって形成されるサービスプラットフォームは、台形、好ましくは二等辺台形の形態で設計される。台形の第１の基部側は、好ましくはより長い基部側として、容器壁、特に容器の側壁に隣接し、台形の第２の基部側は、好ましくはより短い基部側として、第１の基部側の反対側にある。２つの基部側は、傾斜した脚側で接続されている。これにより、取り付け壁が、第２の基部側を越えて、少なくとも部分的に２つの脚側に達し、特に取り付け壁が第２の基部側から第１の基部側に向けて傾斜するようになっている。ただし、下向きに傾斜していることが好ましい。台形のサービスプラットフォームのこのような幾何学的構造により、取り付け位置に対して、発酵槽の比較的内側に取り付け壁があり、屋根構造、特に薄屋根にうまく統合できる大面積のサービスプラットフォームが利用可能になり、またサービスプラットフォームは、槽における広い領域、特に槽側壁で支持することもできる。
【００２０】
上述の理由により、注入ノズル要素が、第２の基部側の領域で取り付け壁に保持されると、例えば、取り付け壁に保持されてこの取り付け壁を通過すると、特に有利である。しかしながら、原則として、例えば、少なくとも１つの注入ノズル要素が、サービスプラットフォーム自体ではなく、槽壁、特に槽側壁を取り付け壁として配置されることも可能である。これは、例えば、サービスプラットフォームが設置されるべきでない場合に起こり得る。
【００２１】
注入ノズルを有する注入ノズル要素の端部は、好ましくは、発酵槽の外側から作動することができる調節装置に結合され、それによって槽内部における注入ノズルの位置を調節、特に変更することができる。このようにして、液体ジェットの位置、角度、および衝撃点を有利に設定または変更することができる。
【００２２】
具体的には、注入ノズルは、弾性のあるスリーブ状または管状の中間部材によって注入ノズル要素に取り付けられ、調節装置のガイドロッドに接続することができる。その場合、ガイドロッドが、垂直軸の方向に沿って注入ノズルの上側にしっかりと取り付けられていることが好ましい。次に、ガイドロッド自体は、遊びを有するとともに気密な状態で、取り付け壁の領域を通して発酵槽の外側に案内される。ガイドロッドは、そこで、垂直軸方向に、および／または垂直軸方向に対して横方向に、および/またはガイドロッドの長手方向にシフトできる設定で、取り付けられる。これにより、注入ノズルの特定の配置に関して大きな柔軟性がもたらされる。弾性を有する管状の中間部品は、例えば、３０ｍｍから９０ｍｍの間の直径を有するノズル開口部を有することができる注入ノズルを、注入ノズル要素の静止領域に対して変位させることを可能にする。
【００２３】
特定の実施形態によれば、供給ポンプから離れる圧力ラインは、発酵槽の外側または内側に位置する注入ノズル要素の接続側端部に接続することができる。これにより、供給ポンプを、注入ノズル要素から離れた所望の位置に配置することが可能になる。供給ポンプは、当然、吸引側を有し、この吸引側によって、発酵槽に受け入れられた本質的に液体の基質を吸い出しまたは吸い込みすることができる。
【００２４】
供給ポンプについて、特に、発酵槽の外側における注入ノズル要素の接続側端部の配置に関連して、以下でより詳細に説明されるところの、異なる配置オプションが存在する。
【００２５】
特に好ましい第１の実施形態によれば、圧力ラインは、注入ノズル要素の接続側端部から、圧力ラインダクトを通って、好ましくはサービスプラットフォームの圧力ラインダクトを通って、槽内部に配置された、内部の供給ポンプまで導くことができる。このような内部における供給ポンプの配置により、この供給ポンプを、所望の基質を吸引することができる正確な場所に簡単に配置することができる。この場合において、圧力ラインが、発酵槽内に案内される剛性の圧力管によって形成されると、さらに有利である。その場合に、圧力管は、圧力ラインダクトおよび／または槽内部の領域において、槽壁側、特に槽底側で支持されることがさらに好ましい。これにより、全体的に安定した構造が得られるため、内部の供給ポンプが、剛性のある圧力パイプに、機能的に信頼性の高い状態で、接続され、および／または保持される。剛性のある圧力管を備えたこのような構造は、もちろん、層内に配置された注入ノズル要素の後部接続側端部への接続にも適している。
【００２６】
これの代替として、圧力ライン、好ましくは槽内に位置する圧力ラインの少なくとも１つのサブエリアを、形状および／または長さが可変である圧力ラインとして、特に柔軟なまたは伸縮自在の圧力ラインとして、設計することができる。これは、内部供給ポンプが、発酵槽内に配置され、槽の垂直軸の方向に整列された供給ポンプ用ガイドマストに沿って高さを調節可能な方法で案内される場合に、特に有利である。高さを調節可能な供給ポンプを備えたそのような構造は、供給ポンプが異なる高さに配置されることを、有利に可能にする。さらに、高さの調節により、基質から簡単に移動できるため、供給ポンプのメンテナンスが容易になる。供給ポンプ用ガイドマストは、例えば、サービスプラットフォーム上で支持され、および／または支持されることができ、同時に、槽壁側、例えば槽底側の槽内部で支持されることもできる。そのような構造は、もちろん、槽内部にまたは槽内部よりも外に配置された注入ノズル要素の後部接続側端部への接続の、両方に適している。
【００２７】
サービスプラットフォームの圧力ラインダクトに隣接する、サービスプラットフォームの部分が、内部の供給ポンプへのアクセスのための供給ポンプ用サービス開口部であって、カバー部材によって気密に閉じることができる供給ポンプ用サービス開口部を有する実施形態が特に好ましい。
【００２８】
さらなる代替的な実施形態によれば、圧力ラインを、注入ノズル要素の接続側端部から、発酵槽の外側に配置された外部の供給ポンプに導くことができ、同供給ポンプの吸引側は、槽壁の、特に槽側壁の吸引接続部に導かれるか、または槽壁を通して、特に槽側壁を通して発酵槽内部に案内される、少なくとも１つの吸引ラインを有する。発酵槽の外側に配置されたそのような外部の供給ポンプの利点は、特にアクセス性が容易である点である。ただし、この場合は、発酵槽の内部と吸引接続する必要がある。この目的のために、さらに特に好ましい実施形態によれば、発酵槽の垂直軸方向に見て、異なる高さに、特に垂直軸方向に本質的に一列に重ねられ間隔をあけて配置された、いくつかの吸引接続部が設けられる。この吸引接続部は、槽側壁に配置され、外部供給ポンプの吸引側に、好ましくは弁制御状態で接続される。これにより、さまざまな高さから基質を引き出したり、たとえばさまざまな注入ノズル要素のための複数の吸引ラインを同時に接続したりすることができる。
【００２９】
この点で、外部の供給ポンプと内部の供給ポンプとを並行に設けることができる。これらの供給ポンプは、たとえば複数の注入ノズル要素または１つの注入ノズル要素に接続することもできるが、その場合、対応する切換弁を設ける必要がある。
【００３０】
さらなる特に好ましい実施形態によれば、サービスプラットフォームは、特に供給ポンプのサービス開口部に加えて、カバー部材によって好ましくは気密に閉じることができる撹拌機のサービス開口部であって、このサービス開口部を通って撹拌機用ガイドマストにおいて高さ調節可能な撹拌装置にメンテナンスおよびサービス作業のためにアクセス可能なものを有し、および／または、好ましくは本質的に気密な状態で、撹拌装置を発酵槽から取り出し可能かつ発酵槽内へ戻し可能である。これはまた、撹拌装置に対してメンテナンスおよびサービス作業を簡単に実行できる点で大きな利点となり、撹拌装置は、サービス開口部の領域に簡単に移動でき、好ましくは発酵槽の外へも移動できる。
【００３１】
それぞれのサービス開口部を気密に閉鎖するカバー部材は、少なくとも１つのカバーによって、および／またはサービス開口部から上方に突出してそれぞれのガイドマストのマスト上部の受容空間を形成するマストハウジングによって、形成することができる。例えば、特に好ましい展開によれば、ガイドマストが、すなわち供給ポンプ用ガイドマストおよび／または撹拌装置用ガイドマストが、マストトップを備えた槽の垂直軸方向に関し、サービス開口部を通して発酵槽から上向きに取り出される。サービス開口部は、カバーと、カバーの平面を超えて突き出ている隣接のマストハウジングとによって、気密に覆われている。マストハウジングは、少なくとも１つの側壁を有するとともに、発酵槽に向かって底部が開いており、好ましくは、例えば、箱形のマストハウジングの上壁と共に、マストトップのためのベアリングを構成する。マストハウジングの側壁または少なくとも１つの側壁は、開閉可能なメンテナンス壁として設計される。ここで、メンテナンス壁における開閉可能な下部領域では、開くこともできるカバーが隣接しているため、メンテナンス壁とカバーを開くことができる。その結果、撹拌装置、またはそれに代えて供給ポンプを、それぞれのサービス開口部の高さより上方において、発酵槽から持ち上げることができる。
【００３２】
さらに、密閉要素が好ましくはサービス開口部の周りに配置され、この密閉要素は、密閉位置にあるときに、少なくとも発酵槽に含まれるメンテナンス作業中とサービス作業中とにおいて、発酵槽の内部にシャフトのように突き出ている。この密閉要素は、発酵させる液体基質に浸漬し、開閉可能なサービス開口部の下で基質の上にある密閉要素によってリングで囲まれた気相領域を、発酵槽の内部の残りの気相領域から気密に分離する。そのような構造により、サービス開口部の領域に持ち込まれた供給ポンプまたはサービス開口部の領域に持ち込まれた撹拌装置のメンテナンス作業およびサービス作業を、特に確実な方法で実行できる。なぜなら、サービス開口部から望ましくない大量のガスが漏れることがないためである。
【００３３】
特に好ましくは、このような構造に関連して、密閉要素が、サービス開口部から発酵槽容器の内部の方向に恒久的に突出するところの、剛性で変位不能で柔軟性のないパイプソケット状のカラーによって形成されるような構造に関連して、設けられる。
【００３４】
このような密閉要素を使用すると、サービスプラットフォームに関連して、個別にインストール可能なコンポーネントについてさらに機能的な統合が作り出され、サービスモジュールとして柔軟に使用でき、それ自体も簡単に交換または取り除くことができる。
【００３５】
さらに、このサービスプラットフォームは、槽側壁に気密接触接続され、そして槽側壁にしっかりと取り付けられた少なくとも1つの縁領域を持つことができる。例えば、縁領域は、ここで、ねじ接続によって槽側壁にしっかりと取り付けられ得る。ねじ接続により、取り外し可能な接続が保証される。これにより、例えばサービスプラットフォームでの交換作業やメンテナンス作業などに関連して、サービスプラットフォームを簡単に再び解体することもできる。
【００３６】
すでに上述したように、サービスプラットフォームを、特に大面積のサービスプラットフォームを、支持装置によって下から支持することも特に有利である。この支持装置は、例えば、サービスプラットフォームの下側に機械的に結合し、例えば、サービス側壁を支持するために、槽側壁および／または槽底壁に案内される支持体によって構成することができる。
【００３７】
屋根が薄屋根であるべき場合は、この薄屋根は、特に薄屋根の縁領域は、クランプ領域、特にサービスプラットフォームのエッジフランジと、前記クランプ領域に取り外し可能に接続できるクランプストリップとの間のクランプ接続によって、気密であること、特に詰まっていることが、好ましい。
【００３８】
さらに、本発明によれば、バイオガスプラント発酵槽の槽壁に取り付けるためのサービス装置またはサービスモジュールが、特許請求される。このサービス装置またはサービスモジュールは、発酵槽の屋根、特に薄屋根の領域に配置できるサービスプラットフォームを有する。このサービスプラットフォームは、特に槽壁上の少なくとも１つの接続要素によって、特に発酵槽の槽側壁によって、好ましくは取り外し可能かつ気密に固定可能であり、かつサービスプラットフォームは、屋根、好ましくは箔屋根を接続できる屋根接続領域を有する。好ましくはウォークオンプラットフォームプレートおよび／またはフラットプラットフォームプレートによって形成されるサービスプラットフォームは、好ましくは気密であるカバー部材によって閉じることができる撹拌装置用のサービス開口部を有し、このサービス開口部を通してメンテナンス作業およびサービス作業のために撹拌装置にアクセスすることができる。この開口部によって撹拌装置を発酵槽から取り出し、そして再び発酵槽に取り入れることができる。撹拌機および／または撹拌機に関連する撹拌機ガイドマストもまた、特に好ましい実施形態によれば、サービス装置の一部を形成する。本発明によれば、注入装置における少なくとも１つの注入ノズル要素は、好ましくはサービスプラットフォームの取り付け壁の領域上にも配置され、および／またはサービスプラットフォーム上で支持される。注入装置は、好ましくはさらにサービス装置の一部であるところの、少なくとも１つの供給ポンプをさらに有する。この供給ポンプによって、注入液、好ましくは発酵槽の基質からの注入液または他のバイオガスプラントにおける他の発酵槽からの注入液を、吸引でき、または吐出できて、少なくとも１つの注入ノズル要素へ搬送することができる。
【００３９】
組み立てられた状態の少なくとも１つの注入ノズル要素が、好ましくは気密な状態で槽内部に突出しており、注入ノズル要素の先端には注入ノズルを有して注入液が発酵槽の内部に注入され、注入ノズル要素の後部接続側端部が、槽内部よりも外側に配置されている。
【発明の効果】
【００４０】
したがって、本発明によれば、そのようなサービス装置はサービスモジュールおよび組立モジュールを形成し、これらのモジュールは、撹拌装置における少なくとも１つの機能部分に加えて、注入装置の少なくとも１つの機能部分も有する。その結果、複数の機能部分を含む柔軟で高度に統合されたサービス装置が得られ、これにより、それぞれの機能部分についての簡単でしかも機能的に信頼できるメンテナンスが可能になる。
【００４１】
さらに、たとえば改造ソリューションなどに関連して、可能な用途に関して高度な柔軟性がある。さらに、例えば後付けソリューションなどに関連して、可能な用途に関して高度な柔軟性がある。同じことがサービス装置についての従属請求項にも同様に当てはまり、これは本発明によるサービス装置を引用する形で参照し、それぞれが好ましい実施形態を含む。ここでも、これによってもたらされる利点に関して、上記の説明を参照する。
【００４２】
サービス装置に関連して、「垂直軸方向に」という表示は、サービス装置またはサービスプラットフォームの取り付け状態についての参照を意味する。つまり槽の垂直軸方向の配置を意味する。
【００４３】
さらに、方法も特許請求される。本発明による方法に関連して得られる利点は、すでに上で説明されているように、バイオガスプラント発酵槽の利点と同じである。この点で、繰り返しを避けるために、バイオガスプラント発酵槽について行われた説明を参照する。
【００４４】
少なくとも1つのバイオガスプラント発酵槽を備えたバイオガスプラントも特許請求される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の基本原理を説明するためのバイオガスプラント発酵槽の可能な構造の略図である。
【図２】概略的な、単なる一例としての、内部に配置された撹拌装置および注入ノズル要素を有する発酵槽の平面図としてのさらなる基本的な略図である。
【図３】サービス装置のサービスプラットフォームを備えたバイオガスプラント発酵槽であって、供給ポンプが発酵槽タンク内部の剛な加圧管に配置されている実施形態を備えたものを示す、概略的な部分立体図である。
【図４】図３におけるＡ矢視図である。
【図５】図３および図４と同様である代替的な実施形態であって、可撓性の圧力ラインと、供給ポンプ用ガイドマストに沿って高さを調節可能に装着されている供給ポンプとを有するものを示す図である。
【図６】供給ポンプが発酵槽の外側に配置されているさらに別の実施形態の概略原理図である。
【図７】完全な内部形式の供給ポンプを備えた、図５の実施形態を代替する実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１には、本発明によるバイオガスプラント発酵槽の構造および動作モードが、例示的に、より詳細に説明されている概略図が、例として概略的に示されている。
【００４７】
図１には、図示されていないバイオガスプラントのバイオガスプラント発酵槽１が示されている。これは、バイオガスプラント発酵槽１に加えて任意選択で少なくとも１つのさらなる発酵槽を有する、すなわち、バイオガスプラント発酵槽１は、バイオガスプラントのプレ、メイン、またポスト発酵槽を備える。この発酵槽１は、槽底壁２と、好ましくは円筒形の槽側壁３とを有し、その上側、したがって天井側が、ここでは概略的かつ原理的にのみ示されている薄屋根４で覆われている。この点で、発酵槽１は従来の構造のものである。
【００４８】
発酵される実質的に液体の基質６は、槽内部５に収容される。基質６は、例えば肥料などの液体によって形成され、その中には、比較的強い浮遊傾向を有する藁などの固体がある。その結果、基質６の表面には、ここでは概略的にのみ示されており、規則的な凹凸のある表面構造を有した、浮遊層またはカバー層７が存在する。槽内部５には、例えば、撹拌装置８を形成するところの、撹拌翼を備えた２つの機械的撹拌機が配置されている。これらの撹拌装置８（もちろん、単一の撹拌装置８のみを設けることもできる）は、基質６が本質的にまたは好ましくは浮遊物層の下の領域のみに存在し、浮遊層を撹拌して基質内に取り込まずに、完全に均質化および／または混合されているように、設計されて槽内部５に配置されている。
【００４９】
さらに、ここには注入装置９が設けられる。この注入装置９は、ここでは、例として２つの供給ポンプ１０を有する（単一の供給ポンプ１０のみを設けることもできる）、それによって、一定量の基質が注入液として発酵槽１から吸い出される。しかしながら、代替的または追加的に、基質は、関連するバイオガスプラントの他の発酵槽から、ここに示されていない方法で吸い出すこともできる。この場合は、少なくとも１つの供給ポンプが、他の発酵槽の基質を吸引できるように、他の発酵槽の中または上に配置される。
【００５０】
注入装置９はまた、それぞれの供給ポンプ１０に流体的に接続された注入ノズル要素１１を有し、この注入ノズル要素１１により、少なくとも１つの供給ポンプによって吸い出された注入液１２を、発酵槽１または槽内部５に注入することができる。そのときに、注入液１２は、槽の垂直軸方向に関して、上方から基質６の浮遊層７の表面に液体ジェット１３として衝突し、浮遊層７を濡らす。供給ポンプ１０に関連して既に説明したように、合計２つの注入ノズル要素１１の配置は、ここでは単なる例として理解されるべきである。もちろん、単一の注入ノズル要素１１のみを設けることもできる。いくつかの注入ノズル要素１１に供給する１つの供給ポンプ１０のみを設けることも同様に可能である。原則として、いくつかの供給ポンプ１０に流体接続された単一の注入ノズル要素１１のみを設けることができる。供給ポンプ１０は、槽を平面視したときに、異なる領域または異なる高さから、および／またはバイオガスプラントにおける異なる発酵槽から、基質を吸引できる可能性がある。
【００５１】
浮遊層７を発酵槽１からの基質で濡らすことにより、浮遊層７自体も発酵プロセスに含まれ、したがってバイオガス生成に含まれることが有利に達成される。それにより、これまでのように、浮遊層７を破壊および撹拌する必要がなくなる。少なくとも１つの撹拌装置８を追加的に配置することで、矢印１４によって概略的に示されるように、実質的に完全な混合と、したがって浮遊層７の下の基質の均質化とを同時に達成し、これもまた高いバイオガス収量を達成するのに役立つ。浮遊層７を破砕したり撹拌したりする必要なしに撹拌装置８を操作することによる特定の利点は、液体基質６のみで、すなわち浮遊層なしで、本質的に完全な均質化または混合を比較的少ないエネルギ消費で達成できることである。したがって、本発明に従って作動される撹拌装置８のエネルギ消費は、浮遊層が破壊されて撹拌される撹拌装置のエネルギ消費よりも著しく低い。
【００５２】
注入ノズル要素１１の液体ジェット１３は、ノズル開口および供給ポンプ１０を介して加えられる送出圧力の関数として設定され、それにより、特に浮遊層７が好ましくは完全に破壊されないようにして、浮遊層７の表面が所望のとおりに湿潤される。特に好ましくは、浮遊層７の表面は、吹き付けられた基質からのバクテリアのための拡大された攻撃表面を提供するためにより亀裂が生じるように、単に作用される。
【００５３】
図１から分かるように、注入装置９および撹拌装置８を配置するための異なる選択肢がある。図２に概略的かつ原理的にのみ示されるように、発酵槽１のサイズに応じて、好ましくは円周方向に見て、離間された、複数の同一および／または異なる撹拌装置８または注入ノズル要素１１を配置することができる。図２はまた、個々の撹拌装置８も異なるサイズを有することができ、したがって異なる撹拌力を達成することができることを概略的に示す。撹拌装置８は、原則として別個の撹拌機であり得るもので、この撹拌機は、それぞれの場合に槽の垂直軸に対して側方または上方から、別個のユニットとして槽内部５に導入される。あるいは、これらの撹拌装置８は、さらなる例示的実施形態に関連して以下において詳細に記載されるように、サービス装置１５の一部であり得る。
【００５４】
図２に関連して示されるように、注入装置９は、また少なくとも部分的にそのようなサービス装置１５の構成要素であり得るか、または、図１にも示されているように、そのようなサービス装置１５とは独立して設置された別個のユニットによって形成される。例えば、注入ノズル１６を有する注入ノズル要素１１の前端が、好ましくは気密に、槽内部５に突出するように、槽側壁３に設置される。一方、注入ノズル要素１１の後部接続側端部１８は、槽内部５よりも外側に位置するかまたは配置され、そこで供給ポンプ１０の圧力ライン１９への接続のために準備されかつ容易にアクセス可能である。この圧力ライン１９は、供給ポンプ１０の上流に位置する吸引ライン２０が柔軟性または剛性を有するように設計されるのと同様に、柔軟性または剛性を有する圧力ラインとして設計することができる。吸引ライン２０は、槽側壁３の吸引接続部２１に導くことができ、または槽側壁３を通って発酵槽１の内部に導くこともできる。
【００５５】
図１の概略原理図では、供給ポンプ１０は、例示のみとして、発酵槽１の外側に配置された外部供給ポンプ１０として示されている。以下の図でより詳細に説明するように、供給ポンプ１０を、槽内部５に配置することもできる。
【００５６】
図３および図４は、図３に示される薄屋根４の領域に配置され得るサービスプラットフォーム２２を有するサービス装置１５を備えた、本発明による特に好ましい実施形態または変形例を示す。これも、ウォークオンプラットフォームおよびフラットプラットフォームによって、ここでは例示としてのみ形成されている。このサービスプラットフォーム２２は、縁領域２３を有する。この縁領域２３は、ここでは、ほんの一例として、槽側壁３上の気密接触接続部に載置され、例えば、ねじ接続によって、同気密接触接続部に取り外し可能にまたはしっかりと接続される。特に、非常に概略的であるが図４からわかるように、サービスプラットフォーム２２は、支持フレーム２４にて形成された支持装置によって、下側から支持することもできる。支持フレーム２４は、ここでは例としてのみ示すが、槽側壁３の内側に支えられている。
【００５７】
サービスプラットフォーム２２は、ここでは、例えば、台形、好ましくは二等辺台形の形をしており、第１の基部側は、長い方の基部側（台形の下底）を形成するのであるが、縁領域２３を形成し、かつ槽側壁３に接続する。第１の、長い方の基部側２５に対向する第２の基部側２６は、短い方の基部側（台形の上底）を形成する。２つの基部側２５、２６は、傾斜した脚側２７、２８によって接続されている。
【００５８】
概略図である図３および図４からも分かるように、サービスプラットフォーム２２は、槽の垂直軸方向の上向きに突出する取り付け壁２９を有する。その突出方向は、例えば直角である。この取り付け壁２９は、ここでは、ほんの一例として、第２の基部側２６全体にわたって延びるとともに、本質的に完全に、２つの脚側２７、２８にわたって延びている。取り付け壁の高さは、第２の基部側２６から第１の基部側２５まで下向きに傾斜している。図３において非常に概略的に、破線で示されているように、上端領域３０を備えた取り付け壁は、サービスプラットフォーム側の薄屋根接続領域３１の少なくとも一部または全部を形成し、その上に薄屋根４が、好ましくは気密とされ、また好ましくは解放可能なクランプ接続で固定されている。
【００５９】
図３および図４からも分かるように、ここでは、注入ノズル要素１１は、例えば、第２の基部側２６における取り付け壁２９の領域に保持され、注入ノズル１６を有する前端が、好ましくは気密であるように取り付け壁２９を貫通している。そして注入ノズル要素１１は、槽内部５に突出している。これに対し、注入ノズル要素１１の後部接続側端部１８は、サービスプラットフォーム２２の上方で槽内部５よりも外側にあり、したがって、圧力ライン１９を接続するために非常に容易にアクセス可能である。
【００６０】
図３および図４の実施形態では、圧力ライン１９は、供給ノズル要素１１への接続側後端から始まり、サービスプラットフォームの圧力ラインダクト３２を通って、槽内部に配置された内部の供給ポンプ１０へと導かれる、剛性圧力ラインとして設計されている。
【００６１】
剛性を有する圧力管によって形成された圧力ライン１９は、ここでは、圧力ラインダクト３２の領域で、さらには、例えば槽底側で、支持されている。
【００６２】
特に図４から分かるように、内部の供給ポンプ１０は、ここでは、圧力ライン１９としての剛性圧力管に直接接続され支持されている。これにより、供給ポンプ１０は、その吸引側を介して供給液体を直接吸引し、それを圧力ライン１９としての圧力パイプを介して供給ノズル要素１１に搬送する。
【００６３】
注入ノズル１６は、ここでは非常に概略的にのみ示されている、弾性を有する管状の中間部品３３（図３および図４）３３によって注入ノズル要素に接続されている。この中間部品３３は、エラストマーホースであり得るものであって、調節装置３５のガイドロッド３４に接続されている。ここで、ガイドロッド３４は、槽の垂直軸方向に関し、注入ノズル１６の上部に噛み合わされまたは接続されている。
【００６４】
ここでは詳細には示されていないガイドロッド３４は、遊びを有した状態で、エラストマースリーブを介して気密状態で、取り付け壁領域を通って発酵槽１の外側に案内され、そこで調節装置３５のリンク３６に支持されている。すなわち、垂直軸方向および／または垂直軸を横切る方向および／またはガイドロッドの長手方向へのガイドロッド３４の変位が可能であり、したがって注入ノズル１６を有する前端１７を異なる位置に、例えば注入角度を変更するように、配置できるようにされている。
【００６５】
特に図３からも分かるように、サービスプラットフォーム２２は、特にこのサービスプラットフォーム２２の圧力ラインダクト３２にすぐ隣接して、特に検査開口部としての、供給ポンプのためのサービス開口部３７を有する。これは、ここでは例示的にカバーデバイスとしてのカバー３８によってのみ例示され、気密に閉じられている。カバー３８が取り外された場合、内部供給ポンプ１０へのアクセスは、供給ポンプのためのサービス開口部３７を介して可能である。
【００６６】
図３および図４から概略的に分かるように、サービスプラットフォーム２２はまた、以下により詳細に説明されるカバーデバイスによって気密に閉鎖され得る、撹拌機のためのサービス開口部３９を有する。これにより、撹拌装置８としての、撹拌機用ガイドマスト４０で案内される高さ調節可能な撹拌機にアクセス可能であり、または本質的に気密状態で、発酵槽１に出入りすることができる。撹拌装置８は、ここでは、例えば、撹拌翼を備えた水中ミキサとして設計されている。この点で、すべての撹拌装置は、既知の方法で電気的、空気圧的または液圧的に操作できる。同じことが供給ポンプ１０にも当てはまる。
【００６７】
高さ調節可能な水中ミキサに関連して、高さ調節は、例えばケーブルウインチなどを使用して、それ自体既知の方法で行うことができる。図４では、水中ミキサに作用するプルロープ４１を、例としてのみ見ることができる。
【００６８】
図３および図４からも分かるように、撹拌機用ガイドマスト４０は、槽の垂直軸方向に関し、発酵槽１から上向きに撹拌機用サービス開口部３９を通って上部マスト部分で案内される。撹拌機用サービス開口部３９は、カバー４２と、カバー４２の面よりも上方に突出する隣接のマストハウジング４３とによって気密に覆われている。ここでマストハウジング４３は、いくつかの側壁を有し、底部で槽内部５に向かって開いており、天井壁４４において上部マスト部分のためのベアリング４５を形成する。マストハウジング４３の側壁４６は、開閉可能なメンテナンス壁として設計されており、下部の領域ではカバー４２に隣接しており、カバー４２も開くことができる。これにより、開閉可能な側壁（メンテナンス壁）４６およびカバー４２を開くことができ、撹拌装置８を槽内部５から撹拌装置用サービス開口部３９のレベルを超えて上方に持ち上げることができる。
【００６９】
特に図４から分かるように、撹拌機用サービス開口部３９の周りに密閉要素がガスエプロン４７として配置されており、これは、密閉位置では、シャフトのように発酵槽の槽内部５に突き出ている。これは、ここでは示していない方法で、少なくともメンテナンスとサービスの作業中に、発酵槽１に収容された発酵対象の液体基質に浸される。そして、開閉可能な撹拌機用サービス開口部３９の下で基質の上にあるガスエプロンによって環状に囲まれた気相領域は、槽内部５における残りの気相領域から気密に分離する。ここで、ガスエプロン４７は、例えば、撹拌機用サービス開口部３９から発酵槽の槽内部５の方向に恒久的に突出するところの、剛性を有して変位不能で可撓性のないパイプソケット状のカラーによって形成される。
【００７０】
供給ポンプ用サービス開口部３７と撹拌機用サービス開口部３９とに関連して、それぞれのサービス開口部のためのカバー装置の構成のための異なる可能性が、例としてここに詳細に説明されてきた。言うまでもなく、供給ポンプ用サービス開口部３７に関連して説明したように、撹拌機用サービスの開口部３９は、カバーでのみ気密に閉じることができる。
【００７１】
一方、撹拌機用サービス開口部３９に関連してより詳細に説明したように、供給ポンプ用サービス開口部３７のカバー３８の代わりに、カバー４２およびマストハウジング４３を設けることもできる。これは、図５に非常に概略的にのみ示されているように、内部の供給ポンプ１０が、供給ポンプ用ガイドマスト４８によって槽の垂直軸の方向に高さ調節可能な方法で案内される機能部品として設計されている場合に特に有利である。なぜなら、供給ポンプ１０も供給ポンプ用サービス開口部３７のレベルよりも上に持ち上げることができるからである。この場合、槽内部５に位置する圧力ライン１９またはこの圧力ライン１９の少なくとも一部は、形状および／または長さが可変の圧力ラインとして、特に可撓性を有するまたは入れ子式の圧力ラインとして設計される。供給ポンプ用ガイドマスト４８に沿った供給ポンプ１０の高さ調節は、撹拌機用ガイドマスト４０による水中ミキサの高さ調節と同様に、たとえばケーブルウインチに巻き付けたり巻き戻したりできるプルロープを介して、行うことができる。
【００７２】
しかしながら、図５では、内部の供給ポンプ１０の変位可能性についての変形例が、図３および４に関連して上でより詳細に説明されているように、カバー装置としてのカバー３８に関連して示されている。
【００７３】
図５では、一方で、支持フレーム２４は、破線で非常に概略的かつ原理的にのみ示されている。また、概略的にかつ破線で、撹拌装置８としての水中ミキサと共に、撹拌機用ガイドマスト４０が図示されている。しかしながら、図５では、明確にするために、この撹拌機用ガイドマスト４０のためのマストハウジング４３は示されていない。
【００７４】
すぐ上の説明は、サービス開口部のカバー装置を備えたサービス装置のサービスプラットフォーム２２を設計するための、異なるオプションが存在することを示している。これにより、アプリケーションと目的とに応じて、対応する所望の変形が選択される。さらに、ここでは、特に高さ調節可能な供給ポンプ１０に関連して、供給ポンプ用ガイドマスト４８に関連したマストハウジングを備えたカバーを設けることももちろん可能である。撹拌機用サービス開口部３９については、図３および図４のカバー３８に対応したカバーのみであることも、言及されるべきである。
【００７５】
言うまでもなく、ガスエプロン４７は、もちろん明示されていなくても、特に図５に示される高さ調節可能な供給ポンプの変形例に関連して、供給ポンプ用サービス開口部３７について設けることもできる。
【００７６】
別の代替の実施形態が図６に示されており、ここで、好ましくは可変形状および／または可変長の圧力ラインの形態であるところの、例えば可撓性の圧力ラインとして、注入ノズル要素１１の接続側の後端１８から始まり、外部供給ポンプが配置された発酵槽１の外部に至る圧力ライン１９が設けられている（図１も参照）。圧力ライン１９の吸入側は、槽側壁３の吸引接続部２１に導かれる吸引ライン２０を有する。図６からも分かるように、槽の垂直軸方向において異なる高さに槽配置された、いくつかの吸引接続部２１を、特に垂直軸方向に本質的に列状に重ねて間隔をあけた吸引接続部２１の形態で、槽側壁に設けることができる。これらの吸引接続部２１は、外部の供給ポンプ１０の吸引ライン２０に接続することができるので、供給ポンプは、基質に対して異なる高さに配置することができる。しかしながら、代替として、例えば、異なる供給ポンプの異なる吸引ラインを、異なる吸引接続部２１に接続することもでき、これは、異なる注入ノズル要素１１につながる。図６はまた、明確にするために撹拌機用ガイドマスト４０のためのマストハウジング４３を示していない。言うまでもなく、代替として、マストハウジング４３のない他の実施形態ももちろん可能であり、例えば、供給ポンプ用サービス開口部３７に関連して説明したように、撹拌機用サービス開口部３９がカバーでのみ気密に閉じることができる。
【００７７】
図７は、さらなる実施形態を示し、これは図５の実施形態の代替例であるが、供給ノズル要素１１が完全に槽内部５に配置されている。ここでも、注入ノズル要素１１は、サービスプラットフォーム２２上、好ましくは取り付け壁２９上、例えばほぼ第２基部側２６の領域内に保持される。注入ノズル要素へのアクセスは、ここでは、例えば、サービス開口部３７を介して、または、代替的もしくは追加的に、ここには図示されていない取り付け壁２９の検査開口部を介して、行うことができる。発酵槽１の内側に位置する注入ノズル要素１１の接続側端部１８は、そして、内部の供給ポンプ１０から離れる圧力ライン１９にも接続される。そのような完全に内部の配置は、もちろん、圧力ラインおよび／または供給ポンプについての他の構成および配置に関連して、例えば、高さ調節不可能な内部の供給ポンプ１０に関連して、および／または図３および図４の実施形態に示されている圧力ライン１９としての剛性圧力管に関連して、実施可能である。明確にするために、撹拌機用ガイドマスト４０のためのマストハウジング４３も、図７には示されていない。言うまでもなく、もちろん、マストハウジング４３のない他の実施形態もここで可能であり、例えば、供給ポンプ用サービス開口部３７に関連して説明したように、撹拌機用サービス開口部３９は、カバーでのみ気密に閉じることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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