PROCESS AND APPARATUS APPROPRIATE FOR THE AEROBIC FERMENTATION OF ORGANIC MATERIALS

Abstract: 1. Process for aerobic hot decomposition rotting of organic matter such as agricultural wastes and wastes from the production of processed foodstuffs, including excrements, through which process air is passed, at the same time generating thermal heat and producing fertilizers, whereby the organic matter is fed from above into chutes (36) of a fully enclosed housing (2) or from the side into a horizontal, fully enclosed pipe (42) and is discharged at the opposite end, characterized in that the organic matter (72) passes through fully enclosed housings such as chutes (36) under its own weight or is transported through pipes (42) by mechanical conveying facilities (43), is lifted off the heat transfer surfaces such as floors (77) or the walls of the pipe (42) on which it lies by mechanically driven means (17, 43) either at given intervals or continuously at low speed and is mixed into the general layer of the organic matter (72), that the process air passing through the organic matter (72) is drawn off above the matter, circulated and passed through the organic matter (72) again from below, whereby the process air is mixed with the necessary amount of fresh air to maintain the required oxygen content in the process air.

Description: "Fermentation organischer Stoffe zur Wärme und Düngergewinnung" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörigen Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftliche und Lebensmittelabfallprodukte einschliesslich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem, biologischem und hygienisch einwandfreiem Dünger. Solche Verfahren und die dazugehörigen technischen Einrichtungen dienen dem Zweck, die anfallenden Abfallprodukte aus der Land- und Forstwirtschaft, dem Gemüse- und Gartenbau, der Landschafts- und Parkpflege und dergleichen sowie die anfallenden Exkremente mittels aerober Fermentation wirtschaftlich und umweltfreundlich abzubauen und gleichzeitig einen guten Dünger zu erzeugen, sowie Wärme zu Heizzwecken oder dergleichen zu gewinnen, Hier liegen umfangreiche, vielseitige und ökonomisch bedeutsame Aufgaben vor, und zwar: : die land-, holz-, forstwirtschaftlichen und Lebensmittelabfälle, sowie beispielsweise die grossen Nenen an Mähgut der StrafSen-, Park- und Landschaftspflege und dergleichen, mehr günstig zu beseitigen, die grossen Mengen an tierischen und auch zum Teil menschlichen Exkrementen umweltfreundlich umzusetzen, frei von schädlichen Keimen, also einen hygie- nisch unbedenklichen biologisch hochwertigen Dünger einmal für den Selbstverbrauch in der Land- und Forstwirtschaft, dem Gemüse-, Gartenbau sowie als Handelsware in feuchter und trockener Form zu erzeugen, sowie bei diesen Abbauprozessen Heizwärme zu gewinnen, wobei alle Verfahren wirtschaftlich, umweltfreundlich und auch ohne Geruchsbelasti- gung für die bevölkerung durchgeführt werden müssen, Es sind hierzu schon sehr viele Einzelvorschläge unterbreitet worden, die aber alle entweder nicht universell genug oder zu kosten- und energieaufwendig bzw. nicht umweltfreundlich genug sind. In der Landwirtschaft, insbesondere bei der Massentierhaltung, stellen die Exkremente zunehmend ein besonderes Problem dar, weil die grossen Massen derselben nur zum Teil und bei reinen Massentierhaltungsunterneh- men, wie grossen Hühnerfarmen, gar nicht zur Düngung der wirtschaftseigenen Flächen verwendet werden können, Zudem haben verschiedene Rationalisierungsmassnahmen, wie die Flüssigentmistung, zur Folge, dass die landwirtschaftlichen Tierfäkalien in zunehmendem Masse in pumpfähiger Form als Gülle anfallen; bei der Gülledüngung werden aber die gelösten Inhaltsstoffe besonders leicht ausgewaschen und führen zu Verunreinigungen des Grundwassers und der Vor- fluter. Der starke Geruch, insbesondere von Gefliigel-und Schweinegülle, führt in der Nähe von Wohngebieten zu starken Geruchsbelast.igungen für die BevohnerO Auch bekommen bei ständig starker Gülledüngung die Probleme der Hygiene zunehmend Bedeutung, so ist zOBo bekannt, dass Salmonellen in Rindergülle auch nach ganzjähriger Lagerung nicht abgetötet sind0 Im Vordergrund der Bestrebungen, die Probleme im öRono- mischen und ökologischen Sinne zu lösen, steht die Verarbeitung der anfallenden organischen Produkte und Exkremente derart, dass wirtschaftliche erfahren angewandt werden, und zwar einmal für die Selbstversorgung der Betriebe mit Dünger, und zum anderen, bei Überschuss, zur Erzeugung eines verkaufsfähigen Handelsdüngers aus den vorliegenden Rohprodukten, wobei keine zusätzliche Umweltbelastung entstehen darf, die Produkte hygienisch einwandfrei und die Nährstoffe stabilisiert sind0 So sind zOBo Feuchtkompost oder sonstige Feuchtsubstrate als Handelsdünger sehr gut geeignet Sur besteht der Sachteil, dass diese relativ schnell verbraucht werden müssen, da in feuchtem Zustand ein langsamer Gewichts- und Volumenschwund durch weiteren biologischen Abbau erfolgt0 Auch eist der Feuchtkompost ein hohes Gewicht auf, so dass er als Handelsdünger mit höheren Transportkosten belastet ist und seine Lagerung und Transportierung mit. höherem Aufwand verbunden ist0 Daher ist es vorteilhaft, wenn der aus Überschüssen erzeugte Handelsdünger in trockener Form vorliegt0 Die erforderliche Hygienisierung wird nur durch einen länger andauernden Fermentationsprozess im mesophilen Temperaturbereich über 400C oder durch eine kurzfristige Heissfermentation von mindestens 4 Tagen bei Temperaturen über 65 erreicht. Diese hohen Temperaturen durch Beheizung mittels handelsüblicher Mittel wie Oel oder dergleichen durchzuführen, scheitert an den hohen Energiekosten, Ausserdem verursachen zu hohe Trocknungstemperaturen erhebliche Verluste an flüchtigen Stickstoffverbindungen0 Auch Belüftungsbehandlung von Gülle bewirken ebenfalls zu hohe Kosten und Nahrstoffverluste, ohne das produkt in handelsfähige Form bringen zu können0 Es wurden schon eine Reihe von Vorschlägen unterbreitet, die Probleme bewältigen zu können0 Es wurde auch verschiedentlich versucht, besonders den Festkot aus Nassen- tierhaltungen, zOBo Geflügelmist, durch eine Kompostierung auf zeiten in einen handels fähigen Kompost umzuwandeln. Diese langfristige Mietenkompostierung erfordert mehrfaches Umsetzen, Regenschutz bzwO gezieltes Befeuchten bei zu starker Austrocknung und eine grosse Fläche, die unbedingt baulich befestigt sein muss, was insgesamt hohe Sach- und Arbeits- zysten mit sich bringt, so dass sich dieses Verfahren nicht durchsetzen konnten Natürliche oder mechanische Feststoffabtrennungen, wie die Entnahme von Schwimm- und Senkschichten, das Filtern, Sieben oder Zentrifugieren, verursachen ebenfalls hohe Kosten, ohne den bereits erwähnten hohen Bedingungen, die für ein Ran- delsprodukt erforderlich sind, gerecht zu werden Eine wirkungsvolle Heissfermentation, deren Temperaturen zuverlässig mindestens 4 Tage über 65 C liegen, kann nur bei exakt dosierter Belüftung des Fermentationsstapels erreicht werden0 Während dieser Zeit muss der Stapel möglichst zweimal täglich umgewälzt werden, um auch die kühle- ren Aussenschichten in den Bereich der hohen Temperaturen zu bringen, Dieser hohe Arbeitsaufwand kann natürlich in isolierten Durchlaufanlagen vermieden werden, aber die Kosten für den Arbeitsaufwand und die der Anlage sind auch hier sehr hoch. Es sind auch schon Durchlaufanlagen als Drehtrommel oder Gleitrostanlagen bekannt gewordene Diese Anlagen sind wegen der umfangreichen maschinellen Aggregate, die korrosionsgeschützt sein müssen, sehr aufwendig, sie können allein aufgrund der Kostenseite nicht im nennenswerten Umfang in der Landwirtschaft oder dergleichen in Betrieb genommen werden Auch ist schon vielfach versucht worden, die Wärme aus aeroben Heissfermentationsprozessen abzuleiten und zu nutzen. Die einfachste Art der Wärmeableitung besteht darin, die Zwangsbelüftung des Fermentationsstapels über Wärmetauscher zu leitens Werden grosse Stapel auf diese Weise im mesophilen Bereich bis etwa 4500 fermentiert, so ist das Verfahren zwar durchführbar, die Wärme aber wegen des niedrigen Temperaturniveaus nur zur Versorgung von Niedertemperaturen- Heizsystemen nutzbar, Die Stapel trocknen leicht aus, da mit der erwärmten Luft auch erhebliche Nennen an Wasser aus dem Stapel abgeführt werden0 Eine Rückführung des Wär- metauscherkondensats ist sehr schwierig, weil seine gleichmässige Verteilung einen hohen technischen Aufwand erfordert0 Je höher die Stapeltemperatur zum Beispiel zur Besserung der Hygienisierung gehalten wird, desto schwieriger ist das Problem der Austrocknung bzwO der Wiederbefeuchtung0 Die Wärmeableitung aus aeroben Fermentationsstapel durch in- oder anliegenden Wärmetauscher wird dadurch behindert, dass die Kontaktschichten des Fermentationsstapels zu den Wurme tauscherilächen schneller abkühlen, als die Wärme aus der Tiefe des Stapels nachgeliefert wird; Schon 20 bis 30 cm von der unmittelbaren Kontaktschicht entfernt kann die Temperatur bis zu 20 C höher sein. Hierdurch liegt aber bei hohen Stapeltemperaturen von 65 - 7j C im Wärmetauscher nur eine Vorlaufwassertemperatur von 40 bis 45 C vor, was nicht genügt, um z.B. normals Warmwasserheizungen zu versorgen, Es wurde auch schon versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu überwinden, daB relativ kleine Tauscherflächen in sehr grosse Stapel eingebracht wurden, damit der Wärme fluss in Richtung Wärmetauscher verbessert werden kann, bzw. man hat das Temperaturgefälle zwischen Stapel und Wärmetauscher gering gehalten, In beiden Fällen wurde aber die verfü=- bare Heizleistung pro Mengeneinheit des Stapels so verringert dass aus Kostengründen von solchen Orstemen Abstand genommen wurde0 Auch hat man schon den Fermentationsstapel so um; ;ewilzt, dass er an den Tauscherflächen entlanggleitet0 Dies geschieht bei einem Anlagetyp dadurch, dass das Fermentationsmaterial unterhalb eines Registers von Flächenwärmetauschern immer wieder abgenommen und oberhalb wieder eingefüllt wird0 Dabei werden zwar die abgekühlten Kontaktschichten wieder eingemischt, die oben angeführten negativen Verhältnisse im Kontaktbereich können aber nur dann verbessert werden, wenn die gesamte Rottemasse mit erheblichem Energieaufwand ständig insgesamt umgewälzt wird0 Das erfordert einen hohen Energieaufwand und für die Durchlaufanlagen sind diese Em- wälzsysteme nicht geeignet, weil der Materialdurchfluss ständig unterbruchen und sogar umgekehrt werden müsste. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazugehörigen Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe und Exkremente vorzuschlagen, mit denen mit geringem Aufwand und auf einfache Weise universell die angeführten organischen Produkte und Exkremente durch Heissfermentation in wertvollen, hygienisch unbedenklichen und gut handels fähigen Naturdünger umgewandelt werden, die hierbei entstehende Wärme möglichst in einem Temperaturniveau höher als 50 abgeführt und rentabel genutzt werden kann, Diese Aufgabe wird verfahrensgemäss erfinderisch dadurch gelöst, dass das zu fermentierende Material in einen Schacht oder in Schächten oder in einem Rohr bzw. in Rohre eingebracht wird, die es durch seine Schwerkraft oder mittels Transport- einrichtungen zur Fermentation durchläuft, wobei die Böden der Schächte oder die Rohre durch Wärmetauschereinheiten gebildet sind oder das Rohr bz, die Rohre von Heizwasser oder dergleichen umspült werden und wobei die an den Wärme- übergabeflächen jeweils anliegende Materialschicht regelmässig in Abständen oder mit entsprechend geringer Geschwin- digkeit kontinuierlich in die Gesamtmaterialschicht eingemischt wird0 Hierbei ist es günstig, dass die Anlagen nach aussen vollwärmeisoliert sind0 Besonders wirtschaftlich und vorteilhaft ist es, dass die jeweils nicht zu Heizzwecken oder dergleichen benötigte Wärmeenergiemenge des Fermenters zur Trocknung des aus dem Fermenter ausscheidenden Fermentationsproduktes benutzt wird, wobei die Wärmeabgabe automatisch ganz oder teilweise zur Trocknung geleitet wird, wenn dieselbe nicht zu Heizzeecken oder dergleichen benutzt wird0 Die Erfindung wird beispielsweise einrichtungsmässig dadurch zweckmässig verwirklicht, dass ein schrägliegender Schacht oder eine Vielzahl von solchen Schächten vorgesehen ist, deren schrägliegende Wände aus Wärmetauscherplatten gebildet sind und bei denen an der Unterseite der offenen Schächte ein Entleerungsorgan, vorzugsweise in Form eines senkrecht zu den Wänden sich bewegenden Xratzbodens, vorgesehen ist, so dass das Material dann durch die Schwerkraft selbsttätig nachrutscht, wenn das Entleerungsorgan eingeschaltet ist, und wobei um die schrägliegenden Värmetauscher- platten,von oben nach unten verlaufend, jeweils Kettentriebe gelegt sind, die über die ganze Breite der Wände Einmisch- winkel tragen, wobei die Kettentriebe je nach Bedarf kurzzeitig so eingeschaltet werden, dass mindestens ein Einm.isch- winkel auf der Seite, auf der das Material aufliegt, über den Wärmetauscherplatten liegend, dieselben ganz von unten bis oben bestreicht, Besonders günstig ist es, dass die Schächte unter einem Winkel von etwa 45 - ro zur Waagerechten angeordnet sind, je nach der Rieselfähigkeit der zu fermentierenden slateria- lien Die in einem rückwärts gerichteten Winkel zu den schrägen Schachtwänden angeordneten Einmischwinkel erzeugen beim Hochgehen im Fermentationsmaterial einen Stau, durch den die auf den Winden aufliegende und abgekühlte Schicht des Fermenta- tionsmaterials von den Einmischwinkel unter der Stauwirkung portionsweise in das Fermentationsmaterial des Schachtes tief eingedrückt und somit eingemischt wird, wobei hinter dem Winkel Fermentationsmaterial hoher Temperatur auf die Wände der Warmetauscherplatten gelangte Es wird zweckmässiger Weise so vorgegangen, dass der nach rückwärts gerichtete Anstellwinkel des Einmischwinkels etwa 30 und seine Höhe etwa 15 % der Schachthöhe, mindestens jedoch etwa 40 mm, beträgt. Von Bedeutung ist es hierbei, dass die Schächte nicht voll mit Material gefüllt werden, sondern nur zu etwa 80 - 9o %, so dass an den Rückseiten der Schachtwände kein Fermentationsmaterial anliegt, sondern hierbei vielmehr dieser Raum dazu zur Verfü gung steht, um den Einmischvorgang störungsfrei, ohne Reibungshemmnisse, ablaufen zu lassen, und damit die Einmischwinkel auf der Rückseite der Wärmetauscherplatten in einem materialfreien Raum zurückgeführt werden. Hierbei nehmen die Platten über ihre Rückseiten Strahlungswärme vom Material des darunterliegenden Schachtes auf. Das Fermentationsmaterial kann oben durch ein Gebläse in die Schächte eingegeben werden, oder es wird so vorgegangen, dass das Fermentationsmaterial über einen hratzboden in die Schächte gefüllt wird, der kontinuierlich über den Schachtöffnungen waagerecht so hin- und herbewegt wird, dass die Schächte oleich- mässig bis zu 80 - 9o % gefüllt werden. Erfindungsgemäss wird weiter vorgeschlagen, oberhalb der Wärmetauscherplatten einen Vorwärmraum für das Fermentationsgut vorzusehen, damit nicht das kalte Gut das erhitzte Wasser der Wär- metauscherplatten abkühlt. Auch kann die Erfindung einrichtungsmässig bei einem anderen Ausführungsbeispiel dadurch zweckmässig verwirklicht werden, dass der Fermenter im wesentlichen aus einem waagerecht oder etwas schräg angeordneten, zylindrischen oder nur in der unteren Hälfte rundem Hohlkörper besteht, in dem ein rotierendes Förderelement, zweckmässiger Weise eine unterbroc@e- ne, eine sogenannte Paddelschnecke, angeordnet ist, un wobei an einer Aussenstirnwand ein Einfüllstutzen, an der anderen Seite ein Auslaufstutzen für das Fermentationsmaterial vorgesehen ist, wobei die Füllung des Fermenters s tets nur bis 70 % der gesamten Füllhöhe beträgt, was erforderlich ist, damit bei der Drehung der Paddelschnecke der Einmischvorgang durch stets abrechende turbulente Bewegungen in der jeweils oben liegenden Schicht gewährleistet ist, und wobei der Fernenter vom Wärmeträger, beispielsweise dem Heizwasser, umspült ist In einem weiteren Anwendungsfall wird bei einem solchen Fermenter Gülle als Wärmeübernehmer eingefüllt, bei der durch das Erhitzen somit die Prozesswärme für eine Biogasferinentation zugeleitet wird. In diesem Fall ist es günstig, wenn das Material aus einem Gemisch aus kohlehydratreichem Feststoff, z.B. gemahlenem Stroh und ausgegaster Biogasgülle, besteht. Zweckmässig wird auch hier so vorgegangen, dass die ganze Anlage von aussen vollwärmeisoliert ist. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, die jeweiligen Einfüllund Ausbringschächte mittels Klappen oder dergleichen verschliessbar auszuführen, damit in den Zeiten zwischen der Befüll- lung und der entnahme des Fermentationsgutes heisse Innenluft nicht nach aussen entweichen kann, insbesondere dafJ kein Durchzug entsteht. Die für die Fermentation -erforderliche Frischluft- und damit Sauerstoffzufuhr wird nach erfinderischem Vorschlag dadurch geregelt, da± die heisse Luft oberhalb des Fermentationsmate- rials entnommen und jeweils in der erforderlichen Menge mit Frischluft vernischt von unten dem Fermentationsmaterial wie- der zugeführt wird0 Hierbei kann zum Ausgleich des Frischluft- anteils die entsprechende Altluftmenge durch den so entstehen- den Überdruck über Entlastungslöcher oder dergleichen entweichen oder die iiberschüssige Altluft wird gesteuert ausgeschie- den, wobei sie über einen Wärmetauscher ihre abnehmbare Wärmeenergiemenge an die zuzuführende Frischluft überträgt. Diese Luftzirkulation und Luftzu- und -abgabe kann durch gesteu- erten Wärmeauftrieb mittels eines sogenannten, an sich bekannten, Thermosiphosystems oder durch einen angetriebenen Exhauster bzw. Tlzrboverdichter mit entsprechenden Regelungen gesteuert bzw. be werkstelligt werden, wobei die Regelungen auch computerprogrammiert gesteuert erfolgen können0 Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass alle organischen Abfallprodukte, wie auch zur Fermentation angebaute entsprechende Früchte in kleinen, mittleren oder grösseren Anlagen gemäss der Erfindung in besonders wirtschaftlicher Weise und mit gutem Wirkungsgrad zur Erzeugung von Wärme und damit znr Einsparung anderer, insbesondere fossilen Energievorräte, verwandt werden können und wobei ausserdem aus den die Umwelt belastenden organischen Abfallstoffen und Exkrementen hochwertiger Dünger für die Eigennutzung in landwirtschaftlichen und verwandten Betrieben oder von diesen ein hochwertiger Handelsdünger als NeDen- einnahmequelle erzeugt werden kann, der einwandfrei hygienisch ist und eine grosse Düngekraft besitzt, was volkswirtschaftlich von ganz besonderem Wert ist, da die Rohstoffe zu diesem Dünger bis- lang überwiegend ungenutzt verrotten bzw. die Umwelt ungünstig belasten. Wird der Fermenter von einem Gemisch aus kohlehydratreichem Feststoff, zOBo gemahlenem Stroh und ausgegaster Gülle umspült, so wird der bisher bei allen bekannten Biogasverfahren benötigte Biogasanteil von etwa 30-50 % zur Prozessheizung eingespart. Das ausgeschiedene Fer:nentationsmaterial ist sowohl in feuchtem als auch trockenem Zustand verkäuflich, wobei es im feuchten Zustand überwiegend zur alsbaldigen Verwendung und im trockenen Zustand besonders gut als Handelsdünger geeignet ist0 In den Figuren sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestelltQ Es zeigt: : Figur 1 einen Querschnitt durch einen Fermenter mit schrägliegen den Schächten; Figur 2 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie AB in Figur 1; Figur 3 die Einheit Z nach Figur 1; Figur 4 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie C-D in Figur 3; Figur 5 einen querschnitt durch einen Fermenter, der in. wesent lichen aus einem waagerecht liegenden Hohlkörper besteht, in dem ein Transportmittel angeordnet ist und der von einem Wärmeträger, z.B. Wasser oder Gülle, umspült ist; Figur 6 eine Seitenansicht gemäss Figur 5, teils aufgeschnitten; Figur, einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie E-F nach Figur 5. Der Schachtfermenter 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, das aus Beton bzw. Gasbeton oder auch einer Holzkonstruktion bzw. aus Kunststoffmaterial hergestellt sein kann, wobei der Deckel 3 auf der wanzen Breite vorgesehen ist und dazu dient, die Wärmetauscherplatten h mit allen anderen im Inneren untergebrachten Teile zu montieren, wobei die Wärmetauscherplatten 4 an den Sei- tenwänden befestigt werden und auch hier die Zu- und Abflussrohre 5 und 6 für das Wasser in den Wärmetauscherplatten 4 aus dem Gehäuse 2 heraustreten0 kn die Värtnetauscherplatten 4 sind zwei Kettentriebe 7 angeordnet, deren obere und untere Wellen q bzw. 9 ebenfalls im Gehäuse gelagert sind auf den Wellen sitzen jeweils die Kettenräder 10, über die die Gliederketten 11 angetrieben werden, wobei der Antrieb der Welle 8 über die Kupplung 12 von einem nicht dargestellten Antriebsaggregat erfolgt. Durch diese Ausbildung liegen für die Wellen 8 und 9 der Kettenräder lo keine Lager innerhalb des Gehäuses des Schachtfermenters 1 und sind somit keinen Korrosionseinflüssen und dergleichen ausgesetzt. Unterhalb des oberen Zubringbereichs 14 dieses Gehäuses 2 sind in Verlängerung zu den Wärmetauscherplatten 4 Abteilwände 13 in Verlängerung der Wärmetauscherplatten 4 angeordnet, durch die die einzelnen Schächte 36 für das zu fermentierende Gut verlängert sind4 In diesem Bereich 15 des Schachtfermenters 1 wird das ein gebrachte Fermentierungsma terial 72 binnen mehrerer Stunden im Fermenter angewärmt, damit das von aussen zugebrachte kalte Material nicht auf den Wärmetauscherplatten aufliegt und hier- durch die in ihnen befindliche Flüssigkeit abkühlt. Bei dem Befüllen beispielsweise über den Einfüllschacht 16 mittels eines Gebläses oder dergleichen, können die Schächte im Bereich 15 fast ganz mit dem zunächst lockeren zu fermentierenden Material angefüllt werden0 Durch das Absetzen des Materials ist dann im weiteren Verlauf der Schächte erreicht, dass hier die Füllung der Schächte nicht mehr als 90% beträgt. @it den Kettentrieben 7 ist der Einmischwinkel 17 angeschlos- sen, wie es auch in den Figuren 3 und 4 im einzelnen dargestellt ist. Der Einmischwinkel 17 ist an den Stellen der Ketten im unteren Bereich unterbrochen und weist zwei Stege- platten 18 auf, in die zwei Löcher eingearbeitet sind und in die Bolzen 19 eingeführt werden, die ebenfalls in die entsprechenden Löcher der Lasche 20, die sich fest an dm senkrecht stehenden Kettenglied 21 befinden, eingesteckt werden. Hierdurch ist eine sichere Befestigung des Einmisch- winkels 17 gewährleistet. Die Schwächung des Einmischwinkels 17 durch den Durchbruch für die Kette kann beispielsweise durch die hintere Brücke 22 ausgeglichen werden. Durch diese Art der Anordnung können die Kettenräder 10- handelsüblich sein Die Wsrme tauscherplatten 4 sind unter einem Winkel CC von etwa So von der Waagerechten schrägliegend angeordnet. Hierdurch liegt das Fermentationsmaterial noch gut auf den Wärmetauscherplatten 4 auf und rutscht noch selbsttätig dann nach unten, wenn über den Kratzboden 24 das auf ihm liegende bereits fermentierte Material in Pfeilrichtung 25 aus dem Schachtfermenter 1 entfernt wird Zum Entfernen des fermentierten Materials nimmt der Kratzboden 24 das auf ihm liegende Material mit und drückt es gegen die schwenkbar angeordnete Verschlussklappe 26, so dass diese sich, wie es in der dargestellten Position gezeigt ist, öffnet. Der Kratzboden 24 zum Ausbringschacht 27 ist nach aussen hin vertieft liegend vorgesehen, damit dem aus den einzelnen Schächten jeweils zufliessenaen Material der erforderliche Freiraum zur Verfügung steht. Es kann auch so vorgegangen werden, dass der Kratzboden 9h insgesamt im Gehäuse 2 des Schachtfermenters 1 unterge bracht ist, und dass die Verschlussklappe 2@ dazu , wenn kein Material aus dem Ausbringschacht 27 austritt, herausgefördert wird und das Gehäuse völlig abschliesst. Im Anschluss an den Ausbringschacht 27 können weitere Einrichtungen vorgesehen sein; anedeutet ist hier ein weiterer Kratz- boden 28, der in einem angeschlossenen Gehäuse 99 liegt, in dem beispielsweise Wärmetauscher 30 im 3ereich des hratzbodens 28 angeordnet sind, die das Trocknen des ausgeschiedenen Fermentationsmaterials bewirken Die Winkelplatte 32 des Einmischwinkels 17 ist etwa unter einem Winkel ss von 30 zur Oberfläche der Wärmetauscher platten 4 angestellt, wodurch sich bein Bewegen dieser Einmischwinkel 17 in Pfeilrichtung 31 über der Winkelplatte 32 des Einmischwinkels 17 ein Stau 33 aus der Schicht des Fermentationsmaterials, die auf den Wärmetauscherplatten 4 aufliegt und die durch den Wärmeaustausch abgekühlt ist, bildet, Durch diese abgekühlte Schicht wird einmal in ihr der Fermentationsprozess verlangsamt bzw. unterbrochen und sie stellt eine Wärmeisolation des heissen Fermentations- materials zu den Wärmetauscherplatten 4 dar, Durch den Stau 33 drückt sich das Material dieser auflie- genden Schicht tief in das andere Fermentationsmaterial ein, das wesentlich heisser ist, und so entsteht ein tiefe und intensive Einmischung der abgekühlgen Schich in die heissere. Der Stau 33 bricht bei weiterem Hochgehen des Einmischwin- kels 17, wenn er eine entsprechende Höhe erreicht hat, von Zeit zu Zeit ab. Hinter dem Stau 33 rieselt vorher ständig heisses Fermentationsmaterial auf die Wärmetauscherplatten 4,o Zweckmässigerweise werden auf den Wärmetauscherplatten 4 und den Abteilwänden 13 Gleitschienen 37 angeordnet, auf denen die Retten und Einmischwinkel 17 aufliegen. Je nach den Verlauf des Fermentationsprozesses werden die Einmischwinkel 17 in kürzeren oder längeren Zeitabschnitten, beispielsweise stündlich oder zweistündlich, in der gesamten Länge der Wärmetauscherplatten 4 bewegt, so dass in regelmässigen Abständen eine Auswechslung des Fermentationsmaterials 72 stattfindet. Der Einmischwinkel 17 kann auch mit entsprechend geringerer Geschwindigkeit kontinuierlich angetrieben werden, Die Grösse des Anstellwinkels /3 der Einmischwinkel 17 richtet sich nach der Rieselfähigkeit des jeweils verwendeten Fermentationsmaterials und kann entsprechend den Betriebsverhältnissen, beispielsweise zwischen 25 und 45 , schwanken. Die Gehäusewände können von innen und aussen durch Isolationsschichten 34 und 35 geschützt sein, so dass nur in ganz begrenzter Weise Wärmeverluste durch Abstrahlung entstehen, Vom Turboverdichter und Mischer 61 wird über die Löcher 38 und die Rohrleitung 39 die heisse Luft im Zubringbereich 14 entnommen und mit Frischluft versetzt, die über das Rohr 62 angesaugt wird, mittels des Rohres 63 in den Raum 64 unterhalb des Eratz- bodens 28 eingeblasen Von hieraus gelangt diese Luft durch die Löcher 64 des Kratzbodens 28 in das auf ihm liegende Fermenta tionsmaterial 72 in die Schächte 36o ber das Rohr 63 gelangt die überschüssige Abluft ins Freie. ber die Tür 66 ist der Raum 67 betretbar, mit dem Schieber 76 der Schacht 16 verschliessbar, indem dieser auf- und abbewegt werden kann Alle Schaltungen und Steuerungen, wie das Einfüllen und Ausscheiden des Materials, Bewegen der Einmischwinkel, das wntneh- men des Heizwassers, das Trocknen des ausgeschiedenen Materials und dergleichen, können manuell oder iiber automatische Programmsteuerungen erfolgen, Das erfinderische Verfahren kann beispielsweise einrichtungsmässig auch durch den Fermenter 40 ebenfalls zweckmässig verwirklicht werden, gemäss Figur 5 0 Beim Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 5 und 6 wird das Fermentationsmaterial über einen Einfüllstutzen 41, den Rohr 42 zugeführt, in dem eine Paddelschnecke 13 rotierend angeordnet ist, wobei als Paddelschnecke gemäss Figur 7 eine unterbrochene Schnecke verstanden wird0 Das Rohr 4.9 ist im Gehäuse 44 angeordnet, indem es beispiels- weise mit seinem Flansch 45 mit der Aussenstirnwand 46 über Verschraubungen angeschlossen wird,und zwar in bekannter Weise so, dass eine Abdichtung für das in Gehäuse vorhandene Wasser erfolgt, indem zwischen dem Flansch 45 und der Aussenstirnwand 46 eine an sich bekannte Dichtung gelegt wird. An der anderen Seite des Gehäuses 44 hat dasselbe für den Durchgang des Rohres 42 ein nach aussen vergrössertes Loch 47, in das eine Dichtung 45 eingesetzt wird, die über einen eingedrückten Dichtungsringflansch 49 gespannt wird und womit eine wirksame Abdichtung erzielt ist; ; Hierdurch kann das Rohr ohne grossen Aufwand zu Reinigungs-, Repara tu.arbeiten oder dergleichen aus dem Gehäuse bequem heraus- genommen und in umgekehrter Weise wieder eingebaut werden. Über den Einfüllstutzen 41 wird manuell oder über mecha- nische Zuführungseinrichtungen bekannter Art das zu fermentierende Material entsprechend dem Pfeil 50 eingebracht und es wird von der Paddelschnecke 43 bei deren Drehung erfasst, so dass das Rohr gefüllt wird0 Beim Einfüllen wird im Verhältnis zur Rotation der Paddel- schnecke 43 soviel Material zugeführt, dass das Kohr nur bis etwa zur Füllhöhe 51 gefüllt wird, was angenähert einem Füllungsgrad von 70 % entspricht, Hiernach wird bei weiterer Drehung der Paddelschnecke 43, entweder in l)e- stimmten Abständen oder ganz langsam kontinuierlich das Material einseitig stetig angehoben, bis es dann von der sich hierbei bildenden oberen tateriallcante nach Über- schreiten des Böschungswinkels portionsweise auf die Oberschicht verteilt herabfällt0 Somit wird das Material der äusseren abgekühlten Schicht ständig mit dem inneren heissen Inhalt vermischt. Durch den Verschlussdeckel 52 am Einfüllstutzen 1 und den Verschlussdeckel 53 am Auslaufstutzen 54 wird für die Zeiten, in denen das Fermentationsmaterial weder eingefüllt noch herausgenommen wird, der Innenraum des Rohres 42 nach aussen verschlossen, so dass dann die heisse Luft im Rohr 42 sich nicht gegen kühlere von aussen austauscht. Das Rohr 42 ist, falls dieser Fermenter zur erzeugung von Heizwasser benutzt wird, vom Wasser im Gehäuse 44 umspült, das über den Zuleitungsstutzen 55 nach Bedarf zuläuft und über den Entleerungsstutzen 56 entnommen wird Es kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein einziges Rohr in einem Gehäuse vorgesehen werden, für grössere Anlagen können eine entsprechende Vielzahl solcher Rohre nebenoder übereinanderliegend in Betracht kommen0 Anstelle von Heizwasser kann in das Gehäuse 44 zum Umspülen des Rohres 42 beispielsweise Gülle eingefüllt werden, wie es bereits beschrieben wurde0 Auf dem Rohr 42 ist der Ring 57 fest aufgesetzt; durch ihn sind die Rohrleitungen 58 und 59 durchgeführt. An der Rohrleitung 58 schliesst der Stutzen so an, Ebenfalls sind die Löcher 68 im oberen Bereich des Rohres 42 an diese Rohrleitung 58 angeschlossen. Über die Löcher 68 entweicht heisse Luft aus dem ohr 42, die sich oberhalb. des Fermenta- tionsmaterials 72 ansammelt oder sie wird vom Turboverdichter und Mischer 69 über den Stutzen 60 angesaugt und von ihm über die Rohre 70 in die beiden Rohrleitungen 59 gedrückt, von denen si über die Löcher 71 eindringt0 ber das Rohr 73 gelangt der fiir den Fermentationsprozess erforderliche Frischluftanteil in den Turboverdichter und Mischer 69, wobei über den Rohrstutzen 74 der Altluftanteil ausgeschieden wird0

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur aeroben Fermantation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftliche und Nährmittelabfall produkte, einschliesslich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem, hygienisch einwandfreiem Dünger, dadurch gekennzeichnet, dass das zu fermentierende Material in einen Schacht oder in Schächte (36) oder in einem Rohr bzw. in Rohre (42) eingebracht wird die es durch seine Scbwerkratt mittels Transporteinrichtungen (43) durchläuft, wobei die Böden der Schächte (36) oder Rohre (42) durch Wärmetauscher- platten (4) gebildet sind oder das Rohr (42) bzw. die Rohre (42) von Heizwasser oder dergleichen umspüllt werden und wobei die an den Wärmeübergabeflächen jeweils anliegenden Schichten des Perseenta tionsrsaterials regel- mässig in Abständen oder mit ganz geringer Geschwindig keit kontinuierlich in die Gesamtmaterialschicht wieder eingemischt werden, ohne die Kontinuität des Material durchlaufs und den Fermentationsprozess wesentlich zu unterbrechen. 2. Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fermenter (1 und 40) nach aussen vollwärmeisoliert sind. 3. Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils nicht zu Heizzwecken oder dergleichen benötigte Wärmeenergie menge des Fermenters (1, 40) zur @recknung des aus dem Fermenter ausscheidenden Fermentationsproduktes benutzt wird, wobei die Wärmeabgabe durch manuell bediente oder automatisch steuernde Schaltanlagen auf die Trocknung dann geleitet wird, wenn dieselbe nicht zur Heizung benutzt wird. 4. Verfahren nur aeroben Fermentations nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schächte (36) nur bis etwa 90 % ihrer lichten Weite und die Rohre (42) bis zur Füll@@@@ 51 gefüllt werden. 5. Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem Rohr (42) oder Rohren (42) bestehende Fermenter (1, 40) von Gülle um spült wird und dass ausserdem wahlweise der Fermenter (1, 40) aus einem Gemisch aus kohlehydratreichem Fest stoff, z.B. gemahlenem Stroh und ausgegaster Biogas gülle besteht. 6. Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftlicher und Nährmittelabfall produkte, einschliesslich Exkrementen und gleichzeitigen Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem biologischen und hygienisch ei@wandfreiem Dünger, dadurch gekennzeich net, dass ein oder eine Vielmahl von schrägliegenden Schächten (36) vorgesehen ist, deren Wände aus Wärme tauscherplatten (4) bestehen und bei denen an der Unter seite der offenen Schächte (36) ein Entleerungsorgan, vorzugsweise ein Kratzboden (24) vorgesehen ist, so dass das Material dann durch die Schwerkraft selbsttätig nachrutscht, wenn ddas Entleerungsorgan eingeschaltet ist und wobei um die schrägliegenden Wände, vorzugsweise in den Aussenbereichen der Wärmetauscherplatten (4), von oben nach unten verlaufend, jeweils Kettentriebe (7) gelegt sind, die über die ganze Breite der Wärme tauscherplatten (4) Einmischwinkel (17) tragen, wobei die Kettentriebe (7) je nach Bedarf kurzzeitig so ein geschaltet werden, dass ein Einmischwinkel (17) den Schacht (36) auf der Seite, auf der das Material auf- liegt, ganz von unten bis oben bestreicht, oder dass die Kettentriebe (7) unter solch geringer Geschwindig keit ständig in Betrieb sind, wie der Fermentations prozess eine Einmischung der auf den Wärmetauscherplatten (4) liegenden abgekühlten Schicht in die heissen Zonen der Gesamtschicht verlangt. 7. Einrichtung zur aeroben Fermentation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schächte (36) unter einem Winkel &alpha; von 30 - 70 zur Waagerechten angeord net sind, wobei der jeweils angewandte Winkelbetrag durch die Verschiedenheit der Nachrutschfähigkeit des zu fermentierenden Materials bestimmt wird. 8. Einrichtungen zur aeroben Fermentation nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der nach rückwärts gerichtete Anstellwinkel ss das Einmischwinkels (17) 25 - 400 und seine Höhe von den Wärmetauscherplatten (4) aus gemessen, etwa 2o der lichten Weite des Schachtes (36), Jedoch mindestens 4o @@ beträgt. 9. Einrichtungen zur aeroben Fermentation nach Anspruch 6 und folgende, dadurch gekennzeichnet, dass das Fermen tationsmaterial durch ein Gebläse in die Schächte (36) eingegeben wird. 10. Einrichtungen zur aoroben Fermentation nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fermentations material durch ein Förderband, zum ssispiel einen Krfttzboden (24), in die Schächte (36) gettillt wird, indem das mit dem Fermentationsmaterial beaufschlagte und laufende Förderband über den Schächten (36) zur Füllung derselben etwa in waagerechter Bewegung so ent sprechend hin- und herbewegt wird, dass die 90 %ige Füllung der Schächte (36) erreicht wird. 11. Einrichtungen zur aeroben Fermentation organischer Stoffe, vorzugsweise landwirtschaftlicher und Nähr mittelabfallprodukte, einschliesslich Exkrementen und gleichzeitigem Erzeugen von Heizwärme und hochwertigem biologischem und hygienisch einwandfreiem Dünger, da durch gekennzeichnet, dass der Fermenter (40) im rosent- hohen aus einem waagerecht oder etwas schräg angeord- neten Rohx. (42) oder einem nur in der unteren Hälfte rundem Hohlkrpcr besteht, in dem ein rotierendes Förder- element, zweckmässigerweise eine unterbrochene, eine sogenannte Paddelschnecke (43) angeordnet ist und wobei an einer Aussenstirnwand (46) des Fermenters (40) ein Einfüllstutzen (41) und an der anderen Stirnwand ein Auslaufstutzen (34) für das Fermentationsmaterial vor gesehen ist, wobei der Fermenter (40) von Wärmeträ- gern, beispielsweise Heizwasser, umspült ist, das bedarfsweise entnommen und zugeführt wird und wobei die gesamte Anlage von aussen vollwärmeisoliert ist. 12. Einrichtung zur aeroben Fermentation arganischer Stoffe nach Anspruch 11, dadurch gekennzvichnet, dass als Wärmeträger Gülle verwendet wird. 13. Einrichtung zur aeroben Fermentation organischer Stoffe nach Anspruch 6 und folgende, dadurch gekenn zeichnet, dass der Einfülischacht (16) mit einem Schieber (76) bzw. der Einfüllstutzen (41) mit einem Verschlussdeckel (52) und der Ausbringschacht (27) mit einer Verschlussklappe (26) sowie der Auslauf stutzen (54) mittels eines Verschlussdeckels (53) für die Betriebszeiten ausserhalb der Befüllungen und Entleerungen verschlossen werden können. 14. Verfahren zur aeroben Formentation nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die heisse Luft oberhalb des Fermentationsmaterials (72) entnommen und jeweils in der erforderlichen Menge mit Frison- luft vermischt, dem Fermentationsmaterial (72? von unten zugeführt wird. 15. Verfahren zur aeroben Fermentation nach Anspruch 1 bis 5 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftausgleich und die Beimischung des Frischluftan teils sowie die Ausscheidung des Altluftanteils über ein an sich bekanntes Schwerkraft- bzw. Thermosiphon system erfolgt. 16. Einrichtung zur aeroben Fermentation organischer Stoffe nach anspruch 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzirkulation und die Luftzu- und -abgabe durch einen Exhaustor bzw. Turboverdichter und Mischer (61, 69) erfolgt, wobei die erforderlichen Reglungen fieber einfache Temperatur-Zeitsteuerungen oder über Computerprogrammsteuerungen erfolgt.

Inventors: NOCKEMANN, OTTO
Applicants: NOCKEMANN, OTTO
Application year: 1983
Main classification: C05F9
IPC codes: C05F17