DE102013206492A1 - Ultrasonic treatment device for biogas plants - Google Patents
Ultrasonic treatment device for biogas plants Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013206492A1 DE102013206492A1 DE102013206492.6A DE102013206492A DE102013206492A1 DE 102013206492 A1 DE102013206492 A1 DE 102013206492A1 DE 102013206492 A DE102013206492 A DE 102013206492A DE 102013206492 A1 DE102013206492 A1 DE 102013206492A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ultrasonic
- biomass
- suspension
- ultrasonic reactor
- cavitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Eine Ultraschallbehandlungsvorrichtung für Biogasanlagen, mit einem Nasszerkleinerer (1) zum Zerkleinern von Fasern und Feststoffpartikeln in der Biomassesuspension, mit einer Suspensionspumpe (2) zur Förderung einer Biomassesuspension durch die Behandlungsvorrichtung, mit einem im Volumenstrom nach dem Nasszerkleinerer (1) und der Suspensionspumpe (2) angeordneten Ultraschallreaktor (8) für die Ultraschallbehandlung, welcher von der Biomassesuspension nacheinander durchströmte Kavitationskammern (12 bis 16) aufweist, die mit Ultraschallschwingern (20) versehen sind, und mit einem Volumenstrommessgerät (9) für die Messung des Volumenstroms der Biomassesuspension wird im Hinblick auf einen wartungsarmen und möglichst störungsfreien Dauerbetrieb dadurch verbessert, dass mindestens eine oder vorzugsweise jede der Kavitationskammern (12 bis 16) mit einer Spüllanze (18) zum Entfernen von Biomasse-Ablagerungen an den Ultraschallschwingern (20) versehen ist.An ultrasonic treatment device for biogas plants, with a wet shredder (1) for shredding fibers and solid particles in the biomass suspension, with a suspension pump (2) for conveying a biomass suspension through the treatment device, with a volume flow after the wet shredder (1) and the suspension pump (2 ) arranged ultrasound reactor (8) for the ultrasound treatment, which has cavitation chambers (12 to 16) through which the biomass suspension flows, which are provided with ultrasound transducers (20), and with a volume flow meter (9) for measuring the volume flow of the biomass suspension improved to low-maintenance and as trouble-free as possible continuous operation in that at least one or preferably each of the cavitation chambers (12 to 16) is provided with a flushing lance (18) for removing biomass deposits on the ultrasonic transducers (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallbehandlungsvorrichtung für Biogasanlagen, mit einem Nasszerkleinerer zum Zerkleinern von Fasen und Feststoffpartikeln in der Biomassesuspension, mit einer Suspensionspumpe zur Förderung einer Biomassesuspension durch die Behandlungsvorrichtung, mit einem im Volumenstrom nach dem Nasszerkleinerer und der Suspensionspumpe angeordneten Ultraschallreaktor für die Ultraschallbehandlung, der von der Biomassesuspension nacheinander durchströmte Kavitationskammern aufweist, die mit Ultraschallschwingern versehen sind, und mit einem Volumenstrommessgerät für die Messung des Volumenstroms der Biomassesuspension.The present invention relates to an ultrasonic treatment device for biogas plants, comprising a wet comminutor for comminuting chamfers and solid particles in the biomass suspension, with a suspension pump for conveying a biomass suspension through the treatment device, with an ultrasonic reactor for ultrasonic treatment, which is arranged downstream of the wet comminutor and the suspension pump Having successively flowed through the biomass suspension cavitation chambers, which are provided with ultrasonic vibrators, and with a volumetric flow meter for measuring the volume flow of the biomass suspension.
Ein Ultraschallreaktor der oben beschriebenen Art ist beispielsweise aus der
Um die genannten Vorteile zu verwirklichen, können bisher ohne Ultraschallreaktor arbeitende Biogasanlagen auf einfache Weise nachgerüstet werden. Die Biomassesuspension wird hierfür an geeigneter Stelle aus der Biogasanlage durch den Ultraschallreaktor geführt und in den Volumenstrom der Biogasanlage zurückgeleitet. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein Komplettpaket aus Nasszerkleinerer, Pumpe, Ultraschallreaktor und Volumenstrommessgerät herausgestellt, welches sich als einheitliches Zusatzaggregat an die Biogasanlage anschließen lässt. Dabei tritt aber das Problem auf, dass sich die in der Biomassesuspension noch enthaltenen Feststoffe in der Ultraschallbehandlungsvorrichtung, insbesondere dem Ultraschallreaktor absetzen und die Wirkung der Ultraschallbehandlung verringern oder gar zu Verstopfungen des Ultraschallreaktors führen.In order to realize the stated advantages, biogas plants operating hitherto without an ultrasonic reactor can be retrofitted in a simple manner. For this purpose, the biomass suspension is passed through the ultrasonic reactor at a suitable point from the biogas plant and returned to the volumetric flow of the biogas plant. A complete package comprising a wet macerator, pump, ultrasonic reactor and volumetric flow meter, which can be connected to the biogas plant as a uniform additional unit, has proven to be particularly advantageous. However, the problem arises that settle the solids still contained in the biomass suspension in the ultrasonic treatment device, in particular the ultrasonic reactor and reduce the effect of the ultrasonic treatment or even lead to blockages of the ultrasonic reactor.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ultraschallbehandlungsvorrichtung für Biogasanlagen anzugeben, die einen zuverlässigen und wartungsarmen Betrieb über lange Zeiträume gewährleistet.The object of the invention is to provide an ultrasonic treatment device for biogas plants, which ensures reliable and low-maintenance operation over long periods.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Kavitationskammern jeweils mit mindestens einer Spüllanze zum Entfernen von Biomasse-Ablagerungen an den Ultraschallschwingern versehen ist. Um die Ablagerungen zu entfernen, wird der Volumenstrom der Biomassesuspension unterbrochen und Spülflüssigkeit durch die Spüllanzen gepumpt. Die Spüllanzen spülen die Reinigungsflüssigkeit gezielt auf die Ultraschallschwinger und befreien diese somit effektiv von Ablagerungen aus der Biomassesuspension, wobei ein Minimum an Spülflüssigkeit ausreicht.The invention solves this problem in that the cavitation chambers are provided with at least one Spüllanze for removing biomass deposits on the ultrasonic vibrators. In order to remove the deposits, the volume flow of the biomass suspension is interrupted and rinsing liquid pumped through the Spüllanzen. The flushing lances specifically purge the cleaning liquid onto the ultrasonic vibrators and thus effectively free them from deposits from the biomass suspension, with a minimum of flushing liquid being sufficient.
Bekannte Spülvorrichtungen nutzen die für die Durchführung der Biomassesuspension vorgesehenen Anschlüsse des Ultraschallreaktors, um nach dem Leeren des Ultraschallreaktors Spülflüssigkeit mit bis zu ca. 5 bar in Gegenrichtung durch den gesamten Ultraschallreaktor zu pumpen. Diese Methode erfordert eine sehr große Menge von Spülflüssigkeit, insbesondere wenn die Spülung mehrfach bis zu ca. achtmal am Tag stattfinden muss. Demgegenüber kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Minimum an Spülflüssigkeit aus und reinigt die Ultraschallschwinger sehr effektiv, sodass nach der Spülung wieder eine optimale Übertragung von Ultraschall auf die Biomassesuspension gewährleistet ist.Known flushing devices use the provided for carrying out the biomass suspension connections of the ultrasonic reactor to pump after emptying the ultrasonic reactor rinsing liquid with up to about 5 bar in the opposite direction through the entire ultrasonic reactor. This method requires a very large amount of irrigation fluid, especially if the irrigation has to take place several times up to about eight times a day. In contrast, the device according to the invention comes out with a minimum of rinsing liquid and cleans the ultrasonic vibrator very effectively, so that after rinsing optimal transmission of ultrasound is ensured on the biomass suspension again.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels einer offenen Rahmenkonstruktion miteinander zu einer modularen Einheit verbunden, die im Inneren von Gebäuden aufstellbar und an eine Biogasanlage anschließbar ist. Diese Ausführungsform eignet sich für Biogasanlagen, bei denen die nachgerüstete Vorrichtung im vorhandenen Gebäude untergebracht werden kann. Die Nachrüstung der Biogasanlage erfolgt dann auf einfache Weise durch Lieferung der modularen Einheit, die dann nur noch an die Biogasanlage anzuschließen ist. In an advantageous embodiment, the components of the device according to the invention by means of an open frame construction are connected together to form a modular unit which can be set up inside buildings and connected to a biogas plant. This embodiment is suitable for biogas plants in which the retrofitted device in the existing Building can be accommodated. The retrofitting of the biogas plant is then carried out in a simple manner by supplying the modular unit, which is then only connect to the biogas plant.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Komponenten der erfindungsgemäßen Ultraschallbehandlungsvorrichtung in einem Container, vorzugsweise in einem 10´-Standardcontainer angeordnet und zu einer modularen Einheit verbunden sind, die im Freien aufstellbar und an eine Biogasanlage anschließbar ist. Diese Ausführungsform wird empfohlen für Biogasanlagen, bei denen die nachzurüstende modulare Einheit nicht im vorhandenen Gebäude untergebracht werden kann. Der erfindungsgemäße Container wird in diesem Fall außerhalb des Gebäudes der Biogasanlage aufgestellt und an diese angeschlossen.A second embodiment of the invention provides that the components of the ultrasonic treatment device according to the invention are arranged in a container, preferably in a standard 10 'container and connected to a modular unit which can be set up outdoors and connected to a biogas plant. This embodiment is recommended for biogas plants where the modular unit to be retrofitted can not be accommodated in the existing building. The container according to the invention is placed in this case outside the building of the biogas plant and connected to this.
In einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Container zusätzlich mit einer Standardtür für den einfachen Zutritt von Bedienpersonen ausgestaltet ist. Die üblichen großen Containertüren erlauben einen ungehinderten Zutritt für alle Wartungs- und Reparaturarbeiten, können aber nur mit erheblichem Kraftaufwand geöffnet und geschlossen werden. Die erfindungsgemäße Standardtür erlaubt den bequemeren und schnellen Zugang zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung für Bedienpersonen, um beispielsweise einfache Einstellungen vorzunehmen oder den korrekten Betrieb zu überprüfen.In a further development of the last-mentioned embodiment, it is provided that the container is additionally designed with a standard door for easy access by operators. The usual large container doors allow unimpeded access for all maintenance and repair work, but can only be opened and closed with considerable effort. The standard door according to the invention allows more convenient and quick access to the device according to the invention for operators, for example, to make simple settings or to check the correct operation.
Es hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Ultraschallbehandlungsvorrichtung länger störungsfrei arbeitet, wenn die Suspensionspumpe für einen erheblich höheren Volumenstrom ausgelegt ist, als im Normalbetrieb der Vorrichtung abgefordert wird. Vermutlich liegt dies daran, dass Suspensionspumpen, die einen höheren Volumenstrom fördern können, insgesamt größer gebaut sind und größere Durchflussquerschnitte besitzen. Daher kommt es bei solchen größeren Supensionspumpen weniger leicht zu Verstopfungen durch Ablagerungen aus der Biomassesuspension oder etwa entstandene Ablagerungen können durch die höhere Leistungsfähigkeit der Suspensionspumpe ohne Eingriff von außen im Normalbetrieb beseitigt werden. In konkreter Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens verwendet man beispielsweise eine Suspensionspumpe, die für einen Volumenstrom von mehr als 4m3/h ausgelegt ist, betreibt sie aber im Normalbetrieb der Vorrichtung im Bereich zwischen 0,6m3/h und 2m3/h. Der letztgenannte Bereich des Volumenstroms ermöglicht eine optimale Verweilzeit der Biomassesuspension im Ultraschallreaktor und damit eine möglichst effektive Verbesserung der Biogasausbeute.It has been found that the ultrasonic treatment device according to the invention operates longer trouble-free when the suspension pump is designed for a significantly higher flow rate than is required in normal operation of the device. Presumably, this is due to the fact that slurry pumps, which can promote a higher volume flow, are built larger overall and have larger flow cross sections. Therefore, blockages due to deposits from the biomass suspension are less likely to occur in such larger suspension pumps, or any resulting deposits can be eliminated by the higher performance of the suspension pump without external intervention during normal operation. In a concrete embodiment of this inventive concept, for example, a suspension pump is used, which is designed for a volume flow of more than 4m 3 / h, but it operates in normal operation of the device in the range between 0.6m 3 / h and 2m 3 / h. The latter range of the volume flow allows an optimal residence time of the biomass suspension in the ultrasonic reactor and thus the most effective possible improvement of the biogas yield.
Die Erfindung umfasst auch einen Ultraschallreaktor für die Ultraschallbehandlung von Biomassesuspensionen in Biogasanlagen, der mehrere mit Ultraschallschwingern versehene Kavitationskammern aufweist, die in Volumenstromrichtung der Biomasse in Reihe angeordnet sind, wobei erfindungsgemäß mindestens eine oder vorzugsweise jede der Kavitationskammern eine Spüllanze aufweist, deren Austrittsdüse derart ausgestaltet ist, dass die Spülflüssigkeit beim Spülen auf einen Ultraschallschwinger trifft. Diese Maßnahme ermöglicht erst die effektive Beseitigung von Feststoffablagerungen aus der Biomassesuspension, die sich auf den Ultraschallschwinger festgesetzt haben und die Übertragung des Ultraschalls auf die Biomasse behindern.The invention also encompasses an ultrasonic reactor for the ultrasonic treatment of biomass suspensions in biogas plants which has a plurality of cavitation chambers provided with ultrasound transducers arranged in series in the flow direction of the biomass, wherein according to the invention at least one or preferably each of the cavitation chambers has a rinsing lance whose outlet nozzle is designed in this way in that the rinsing liquid encounters an ultrasonic oscillator during rinsing. This measure only allows the effective removal of solid deposits from the biomass suspension, which have settled on the ultrasonic transducer and hinder the transmission of ultrasound to the biomass.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Ultraschallreaktors ist vorgesehen, dass die Kavitationskammern im Wesentlichen vertikal übereinander gestapelt angeordnet und mit abwechselnd an entgegengesetzten Endbereichen angeordneten Übertrittsöffnungen miteinander verbunden sind, sodass die Biomassesuspension durch eine in einem ersten Endbereich der untersten Kavitationskammer angeordneten Eintrittsöffnung eintritt, ihr Volumenstrom zunächst in Wesentlichen horizontal zum entgegengesetzten zweiten Endbereich verläuft, dort durch eine Übertrittsöffnung nach oben in die benachbarte höhere Kavitationskammer übertritt, um von dort mäanderförmig den gesamten Ultraschallreaktor zu durchströmen, bis sie aus einer in einem zweiten Endbereich der obersten Kavitationskammer angeordneten Austrittsöffnung austritt. Ein derartig ausgestalteter Ultraschallreaktor ist kompakt aufgebaut und arbeitet sehr effektiv, lässt sich aber mittels der erfindungsgemäßen Spüllanzen dennoch gut reinigen.In a preferred embodiment of the ultrasonic reactor, it is provided that the cavitation chambers are arranged substantially vertically stacked and connected to each other with alternately arranged at opposite end transfer openings, so that the biomass suspension enters through a arranged in a first end of the lowest cavitation inlet opening, their volume flow initially in Passes substantially horizontally to the opposite second end portion, there passes through a transfer opening upwards into the adjacent higher cavitation chamber to meander through the entire ultrasonic reactor from there until it emerges from a arranged in a second end region of the uppermost cavitation chamber outlet opening. Such a designed ultrasonic reactor is compact and works very effectively, but can still be cleaned well by means of the invention Spüllanzen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils ein Ultraschallschwinger in dem Endbereich jeder Kavitationskammer angeordnet ist, in welchem die Biomassesuspension nach oben durch die Übertrittsöffnung austritt, dass jeweils eine Spüllanze in dem jeweils entgegengesetzten Endbereich und dem jeweiligen Ultraschallschwinger gegenüberliegend angeordnet ist. und dass im Bereich der Austrittsöffnung vor dem Ventil in die Biomasseleitung eine Spülwasserzuleitung und eine Belüftungsleitung mündet. Diese Anordnung lässt sich auf sehr einfache Weise realisieren, denn jeder Ultraschallschwinger kann durch eine Montageöffnung von außen in dem einen Endbereich der jeweiligen Kavitationskammer montiert werden, während die Spüllanze im entgegengesetzten Endbereich ebenfalls auf einfache Weise von außen durch eine entsprechende Montageöffnung montiert werden kann. Durch die so entstehende geometrische Anordnung liegt die Austrittsöffnung der Spüllanze dem Ultraschallschwinger genau gegenüber, sodass der Ultraschallschwinger von der gerade aus der Düse der Spüllanze austretenden Spülflüssigkeit direkt besprüht und von Ablagerungen gereinigt werden kann.In an embodiment of the invention, it is provided that in each case an ultrasonic vibrator is arranged in the end region of each cavitation chamber in which the biomass suspension exits upwards through the transfer opening, that in each case a Spüllanze is arranged opposite in the respective opposite end portion and the respective ultrasonic oscillator. and that in the region of the outlet opening in front of the valve in the biomass line a Spülwasserzuleitung and a vent line opens. This arrangement can be realized in a very simple manner, because each ultrasonic vibrator can be mounted through an assembly opening from the outside in the one end of the respective cavitation chamber, while the Spüllanze can also be mounted in the opposite end region in a simple manner from the outside through a corresponding mounting hole. As a result of the resulting geometrical arrangement, the outlet opening of the flushing lance lies exactly opposite the ultrasonic oscillator, so that the ultrasonic oscillator can be sprayed directly by the flushing liquid which is just emerging from the nozzle of the flushing lance and can be cleaned of deposits.
Die Erfindung wird noch verbessert, wenn der Ultraschallreaktor an seiner Unterseite in einem der Eintrittsöffnung für die Biomasse entgegengesetzten Endbereich mit einer Auslassöffnung für die Spülflüssigkeit versehen ist. Bei dieser Anordnung kann für die Spülung einfach die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung für die Biomasse geschlossen werden und die genannte Auslassöffnung für die Spülflüssigkeit geöffnet werden. Wird dann Spülflüssigkeit durch die Spüllanzen gepumpt, sammelt sich die Spülflüssigkeit zusammen mit den weggespülten Ablagerungen der Biomasse im unteren Teil des Ultraschallreaktors, wo alles durch die Auslassöffnung abfließt und so aus dem Ultraschallreaktor entfernt wird. The invention is further improved if the ultrasonic reactor is provided on its underside in one of the inlet opening for the biomass opposite end portion with an outlet opening for the rinsing liquid. With this arrangement, it is easy to close the inlet opening and the outlet opening for the biomass for the flushing, and to open said outlet opening for the flushing liquid. If flushing liquid is then pumped through the flushing lances, the flushing liquid collects together with the weggespülten deposits of biomass in the lower part of the ultrasonic reactor, where everything flows through the outlet opening and is thus removed from the ultrasonic reactor.
Die Erfindung kann noch verbessert werden, indem der Ultraschallreaktor im Bereich der Auslassöffnung für die Spülflüssigkeit einen Sedimentationsraum aufweist. In diesem Sedimentationsraum können sich Feststoffrückstände aus der Biomasse-Suspension bereits während des Normalbetriebes absetzen, sodass sie den Durchfluss der Biomasse im Übrigen nicht weiter behindern. Aber auch während des erfindungsgemäßen Spülvorgangs kann der Sedimentationsraum zur vorübergehenden Aufnahme weggespülter Sedimente dienen, bevor diese durch die Auslassöffnung aus dem Ultraschallreaktor herausgespült werden.The invention can be further improved by the ultrasonic reactor having a sedimentation space in the region of the outlet opening for the rinsing liquid. In this sedimentation space, solid residues from the biomass suspension may already settle during normal operation, so that they do not hinder the flow of the biomass incidentally further. But even during the rinsing process according to the invention, the sedimentation space can serve for the temporary absorption of washed-away sediments before they are flushed out of the ultrasonic reactor through the outlet opening.
Um einen automatischen Ablauf der Spülung des Ultraschallreaktors zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung für die Biomassesuspension, die Auslassöffnung für die Spülflüssigkeit und Spülwasserzuleitungen für den Ultraschallreaktor, die Spüllanzen und die Belüftungsleitung mittels elektromechanisch oder pneumatisch schaltbarer Ventile verschließbar sind und dass eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die die Ventile zur Unterbrechung des Biomasse-Stroms und zur automatischen Spülung des Ultraschallreaktors programmgesteuert schaltet. Aufgrund der hierdurch ermöglichten automatischen Prozesssteuerung kann eine regelmäßige oder nach festgestelltem Bedarf durchgeführte Spülung des Ultraschallreaktors automatisch erfolgen, ohne dass eine Bedienperson eingreifen müsste.In order to enable automatic flushing of the ultrasonic reactor, it is proposed that the inlet opening and the outlet opening for the biomass suspension, the outlet opening for the rinsing liquid and rinse water supply lines for the ultrasonic reactor, the flushing lances and the ventilation line are closed by means of electromechanically or pneumatically switchable valves and that a control device is provided which switches the valves programmatically for interrupting the biomass flow and for automatic flushing of the ultrasonic reactor. Due to the thereby enabled automatic process control, a regular or after a determined need carried out rinsing of the ultrasonic reactor can be done automatically without an operator would have to intervene.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spüllanzen durch seitliche Montageöffnungen der Außenwände der Kavitationskammern nach innen ragen und lösbar und flüssigkeitsdicht befestigt sind. Diese Maßnahme ermöglicht die Wartung und das Auswechseln der Spüllanzen von außerhalb der Kavitationskammer, ohne diese öffnen zu müssen.A further embodiment of the invention provides that the Spüllanzen protrude through lateral mounting openings of the outer walls of the Kavitationskammern inward and are releasably secured and liquid-tight. This measure allows maintenance and replacement of the flush lances from outside the cavitation chamber without having to open them.
Die Erfindung kann noch verbessert werden, indem die Spüllanzen mit auswechselbaren Austrittsdüsen versehen sind, die je nach gewünschter Sprührichtung und räumlicher Verteilung der Spülflüssigkeit unterschiedlich ausgestaltet sind. Diese Maßnahme ist besonders nützlich, wenn in dem Ultraschallreaktor für jeweils unterschiedliche Zwecke an unterschiedlich ausgestalteten Umgebungen jeweils an die Erfordernisse angepasste verschiedene Sprühmuster der Spüllanzen erforderlich sind. Je nach Anforderung kann dann ein und dieselbe Sprühlanze auf einfache Weise mit der geeigneten Austrittsdüse versehen und eingebaut werden. Dasselbe gilt selbstverständlich auch bei der Verwendung eines bestimmten Musters von Spüllanzen für verschiedene Ultraschallreaktoren, die jeweils andere Anforderungen an die Verteilung der Spülflüssigkeit stellen.The invention can be further improved by the flushing lances are provided with replaceable outlet nozzles, which are designed differently depending on the desired spray direction and spatial distribution of the rinsing liquid. This measure is particularly useful if different spray patterns of the flushing lances are required in the ultrasonic reactor for different purposes in different environments. Depending on the requirements, one and the same spray lance can then be provided and installed in a simple manner with the suitable outlet nozzle. The same of course also applies when using a specific pattern of flushing lances for different ultrasonic reactors, each of which has different requirements for the distribution of the rinsing liquid.
Neben der Verbesserung des Ultraschalleintrags in die Biomasse hat die Erfindung den weiteren Vorteil, dass die Lebensdauer und die Zeit zwischen erforderlichen Wartungen vergrößert wird, weil der Oberflächenverschleiß der Ultraschallschwinger verringert wird.In addition to improving the ultrasound input into the biomass, the invention has the further advantage that the service life and the time between required maintenance is increased because the surface wear of the ultrasonic vibrator is reduced.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.The invention will be described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, wherein further advantageous details are shown in the figures of the drawing.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.Functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:The figures of the drawing show in detail:
In
Alle genannten Komponenten 1 bis 10 der Ultraschallbehandlungsvorrichtung sind mittels einer offenen Rahmenkonstruktion oder einem Container
Der Nasszerkleinerer
Die Suspensionspumpe
Als Biomasseleitungen
Das nicht gezeigte Steuergerät erfasst neben dem vom Volumenstrommessgerät
Die erfindungsgemäße Ultraschallbehandlungsvorrichtung wird vorzugsweise zwischen dem Fermenter und dem Nachgärer der Biogasanlage angeordnet, wobei die Förderrichtung der Biomassesuspension entweder vom Fermenter zum Nachgärer oder in umgekehrter Richtung erfolgen kann. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Ultraschallbehandlungsvorrichtung so anzuschließen, dass Biomassesuspension aus dem Fermenter entnommen und in diesen zurückgeleitet wird. Ebenso möglich ist eine Einbindung der Ultraschallbehandlungsvorrichtung derart, dass Biomassesuspension aus dem Nachgärer entnommen und in diesen zurückgeleitet wird.The ultrasonic treatment device according to the invention is preferably arranged between the fermenter and the post-fermenter of the biogas plant, wherein the conveying direction of the biomass suspension can take place either from the fermenter to the post-fermenter or in the opposite direction. But it is also possible to connect the ultrasonic treatment device according to the invention so that biomass suspension is removed from the fermenter and returned to it. Also possible is an integration of the ultrasonic treatment device such that biomass suspension is removed from the post-fermenter and fed back into it.
In
Die Biomassesuspension tritt durch eine Eintrittsöffnung
Der Ultraschallreaktor
Die Spülung kann entweder im Gleichstrom, oder im Gegenstrom zur Volumenstromrichtung
Bei der Spülung im Gegenstrom wird das Ventil
Die Spülung des Ultraschallreaktors
Die Spülung kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen, oder bedarfsweise, wenn festgestellt wurde, dass der Ultraschalleintrag oder der Durchsatz von Biomassesuspension ungenügend ist. Diese Bedingungen können auch durch entsprechend anzuordnende geeignete Sensoren, die an die Steuervorrichtung angeschlossen sind, von der Steuervorrichtung automatisch erkannt werden, um dann einen entsprechenden Spülvorgang einzuleiten. Rinsing may be at regular intervals, or as needed, if it has been determined that the ultrasound load or throughput of biomass suspension is insufficient. These conditions can also be detected automatically by suitable sensors to be arranged correspondingly, which are connected to the control device, by the control device, in order then to initiate a corresponding flushing process.
Wie man am besten in den
Eine andere Befestigungsart ist in
Wie man am besten in den
Mit der erfindungsgemäßen Ultraschallbehandlungsvorrichtung lässt sich die Effektivität von Biogasanlagen erheblich verbessern. Typischerweise wird die Biogasausbeute um 10% bis 15% gesteigert. Zudem wird der Methangehalt im Biogas gesteigert, beispielsweise von 50% auf 53%, wodurch sich der Brennwert des Biogases verbessert. Die Biogasanlage kann aber bei vorgegebener beschränkter Biogasmenge auch im gleichen Maße wirtschaftlicher betrieben werden, indem man die Fütterung reduziert. Praktische Versuche mit der erfindungsgemäßen Ultraschallbehandlungsvorrichtung haben ergeben, dass der Energieverbrauch der Vorrichtung für den Betrieb ihrer Komponenten, insbesondere des Ultraschallreaktors, des Nasszerkleinerers und der Suspensionspumpe, durch die zusätzlich gewonnene Energie infolge Effizienzsteigerung der Biogasanlage um das fünffache übertroffen wird.With the ultrasonic treatment device according to the invention, the effectiveness of biogas plants can be significantly improved. Typically, the biogas yield is increased by 10% to 15%. In addition, the methane content in the biogas is increased, for example, from 50% to 53%, which improves the calorific value of the biogas. However, the biogas plant can also be operated more economically with the given limited amount of biogas by reducing the feeding. Practical experiments with the ultrasonic treatment device according to the invention have shown that the energy consumption of the device for the operation of their components, in particular the ultrasonic reactor, the wet macerator and the suspension pump is exceeded by the additional energy gained by efficiency increase of the biogas plant by five times.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nasszerkleinerer Wet screenings disintegrator
- 22
- Suspensionspumpe suspension pump
- 33
- Biomasseleitung biomass line
- 44
- Biomasseleitung biomass line
- 55
- Biomasseleitung biomass line
- 66
- Biomasseleitung biomass line
- 77
- Biomasseleitung biomass line
- 88th
- Ultraschallreaktor ultrasonic reactor
- 99
- Volumenstrommessgerät Flow Meter
- 1010
- Spülwasserzuleitung Spülwasserzuleitung
- 1111
- Rahmenkonstruktion/Container Frame structure / container
- 1212
- Kavitationskammer cavitation chamber
- 1313
- Kavitationskammer cavitation chamber
- 1414
- Kavitationskammer cavitation chamber
- 1515
- Kavitationskammer cavitation chamber
- 1616
- Kavitationskammer cavitation chamber
- 1717
- erster Endbereich first end area
- 1818
- Spüllanze flushing lance
- 1919
- zweiter Endbereich second end area
- 2020
- Ultraschallschwinger ultrasonic vibrator
- 2121
- Spülflüssigkeit rinse
- 2222
- Eintrittsöffnung inlet opening
- 2323
- Volumenstromrichtung Flow direction
- 2424
- Übertrittsöffnung Transfer opening
- 2525
- Austrittsöffnung outlet opening
- 2626
- Auslassöffnung outlet
- 2727
- Sedimentationsraum sedimentation
- 2828
- Ventil Valve
- 2929
- Ventil Valve
- 3030
- Ventil Valve
- 3131
- Ventil Valve
- 3232
- Montageöffnung mounting hole
- 3333
- Außenwand outer wall
- 3434
- Austrittsdüse exhaust nozzle
- 3535
- Austrittsdüse exhaust nozzle
- 3636
- Austrittsdüse exhaust nozzle
- 3737
- Rohrstutzen pipe socket
- 3838
- Verschraubung screw
- 3939
- Klemmring clamping ring
- 4040
- Metallplatte metal plate
- 4141
- Metallplatte metal plate
- 4242
- Dichtung poetry
- 4343
- Austrittsfläche exit area
- 4444
- Spülwasserableitung Spülwasserableitung
- 4545
- Strich / Verschraubung Dash / screw connection
- 4646
- Ventil Valve
- 4747
- Ventil Valve
- 4848
- Belüftungsleitung vent line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10394301 B4 [0002] DE 10394301 B4 [0002]
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013206492.6A DE102013206492B4 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Ultrasonic treatment device for biogas plants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013206492.6A DE102013206492B4 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Ultrasonic treatment device for biogas plants |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013206492A1 true DE102013206492A1 (en) | 2014-10-16 |
DE102013206492B4 DE102013206492B4 (en) | 2021-11-04 |
Family
ID=51618349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102013206492.6A Active DE102013206492B4 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | Ultrasonic treatment device for biogas plants |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013206492B4 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013225322A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Planungsbüro Rossow Gesellschaft für erneuerbare Energien mbH | Multi-level self-regulating ultrasonic disintegration system for liquid media |
DE102015114510A1 (en) | 2015-08-31 | 2017-03-02 | Agraferm Technologies Ag | Device and reduction of foaming in a biogas fermenter |
DE102017113132A1 (en) | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Roland Lönhardt | Process and apparatus for improving the yield of sugar production |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10394301B4 (en) | 2003-09-26 | 2011-07-21 | ULTRAWAVES-Wasser- und Umwelttechnologien GmbH, 21073 | ultrasonic reactor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9304322U1 (en) | 1993-03-23 | 1993-05-27 | Passavant-Werke AG, 6209 Aarbergen | Device for flushing the drain lines of drains |
EP1270515A1 (en) | 1996-05-23 | 2003-01-02 | Telsonic AG | Process and device for the continuous disintegration of activated sludge |
US6506584B1 (en) | 2000-04-28 | 2003-01-14 | Battelle Memorial Institute | Apparatus and method for ultrasonic treatment of a liquid |
AT410940B (en) | 2002-04-16 | 2003-08-25 | Kubinger Ulrich Ing | Container with helical mixer has ultrasonic assembly breaks sludge into fine sediment |
DE102005030895A1 (en) | 2004-07-23 | 2006-03-16 | Eckard, Horst K. | Apparatus for breaking up biological material in dispersion comprises tank, around which ultrasound generators are mounted which are focused on its center |
EP1884564A1 (en) | 2006-08-01 | 2008-02-06 | Horst K. Eckard | Preparation of liquid manure and organic solids for a fermentation |
DE102007000824A1 (en) | 2007-10-05 | 2009-04-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and device for improving the disintegration of thixotropic suspensions by means of ultrasound |
-
2013
- 2013-04-11 DE DE102013206492.6A patent/DE102013206492B4/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10394301B4 (en) | 2003-09-26 | 2011-07-21 | ULTRAWAVES-Wasser- und Umwelttechnologien GmbH, 21073 | ultrasonic reactor |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013225322A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Planungsbüro Rossow Gesellschaft für erneuerbare Energien mbH | Multi-level self-regulating ultrasonic disintegration system for liquid media |
DE102015114510A1 (en) | 2015-08-31 | 2017-03-02 | Agraferm Technologies Ag | Device and reduction of foaming in a biogas fermenter |
WO2017036824A1 (en) | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Agraferm Technologies Ag | Device for reducing foaming in a biogas fermenter |
DE102017113132A1 (en) | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Roland Lönhardt | Process and apparatus for improving the yield of sugar production |
DE102017113132B4 (en) | 2017-06-14 | 2020-05-20 | Roland Lönhardt | Method and device for improving the yield in sugar production |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013206492B4 (en) | 2021-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1970660B1 (en) | Assembly and method for recovery of heat energy from waste water | |
DE202006019492U1 (en) | Filter/sterilizing apparatus, using gravity filter, has UV sterilizing unit with height adjustment as overflow weir | |
DE102013206492B4 (en) | Ultrasonic treatment device for biogas plants | |
EP2275526B1 (en) | Device for generating biogas | |
EP2335914A2 (en) | Piston press | |
EP1888466A1 (en) | Wastewater treatment system and method | |
EP2294016B1 (en) | Method and device for water treatment | |
WO2015185580A1 (en) | Method and device for increasing the colonisation density of active bacteria and archaea, using multi-stage, self-regulating ultrasonic treatment of liquids in biogas fermenters | |
EP1996318B1 (en) | Loop reactor with blockage-resistant gas distribution | |
EP1927521B1 (en) | Device and method for reducing unpleasant smells in vehicle washing installations | |
EP2739712A1 (en) | Method and device for the mechanical or mechanical-biological treatment of waste | |
CN210080240U (en) | Solid waste washs online cyclic utilization's of water device | |
EP0100953B1 (en) | Fixed bed reactor for the treatment, especially the anaerobic treatment of sewage sludge or liquids heavily polluted with organic compounds | |
DE102008026206A1 (en) | Device for cleaning wastewater | |
DE2618499B2 (en) | Process for discharging fiber material from a continuously operating, pressurized digestion system and apparatus for carrying out the process | |
DE202009017869U1 (en) | Device for separating gaseous, liquid and solid substances in a bioreactor | |
DE102006012010A1 (en) | Refuse bins and/or waste containers washing and/or cleaning apparatus, has ultraviolet-irradiation apparatus arranged between reprocessing system and usage-water container and/or between usage-water container and nozzle support | |
DE3208874C1 (en) | Device for the heat treatment of food by means of a steam-air mixture | |
EP0715121B1 (en) | Process for preventing the formation of incrustations in a water reservoir and water reservoir with a device for carrying out the process | |
WO2005039754A1 (en) | Ultrasound reactor | |
EP1760046B1 (en) | Compact water purification set for ponds | |
CN214032175U (en) | Novel septic tank | |
DE102004038842A1 (en) | Moisture removal and compressing unit for solids, comprises a press element composed of a stamper or piston, and a removal unit for liquid | |
WO2011107399A2 (en) | Tank having an agitator | |
CN216419017U (en) | High-salinity wastewater treatment device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WEIDNER STERN JESCHKE PATENTANWAELTE PARTNERSC, DE |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |