DK9500113U3 - Gyllekoncentreringsanlæg - Google Patents

Description

DK 95 00113 U3

Ansøgning om brugsmodelbeskyttelse

Beskrivelse

Benævnelse

Gylleopkoncentreringsanlæg til produktion af rent vand, gødningskoncentrat, jordforbedringsmiddel og biogas.

Frembringelsens anvendelsesområde

Denne frembringelse angår et anlæg til opkoncentrering af svinegylle med samtidig produktion af brændbar gas, rent vand, gødningskoncentrat og jordforbedringsmiddel. Anlægget skal anvendes på gårde med svinebesætninger til reduktion af gyllehåndteringsproblemer idet der samtidig opnås en reduktion af gyllens skadelige miljøpåvirkning. Opkoncentreringen sker ved en anaérob nedbrydning af gyllens organiske bestanddele efterfulgt af en ultrafiltreringsproces.

Det ultrafiltrerede vand behandles dernæst i et omvendt osmoseanlæg, i hvilket den endelige opkoncentrering finder sted. I koncentratet forbliver gyllens indhold af gødningsstoffer.

Det rensede vand, der resterer, opfylder WHO's krav til drikkevand.

Kendt teknik

Gyllebehandlingsanlæg, i hvilke rå gylle opkoncentreres ved hjælp af filtersystemer bestående af ultra- og omvendt osmosefiltre, findes i dag som kommercielle produkter. Andre systemer benytter sig af dampkompressionsfordampning, der ligeledes på rå gylle fremstiller gødningskoncentrat og rent vand.

Biogasanlæg, der på basis af gylle fremstiller energi, har været i brug i flere årtier i flere forskellige udformninger.

Det tekniske problem der skal løses

Alle kendte gyllebehandlingsanlæg til fremstilling af koncentrat og rent vand er omkostningskrævende i en grad, der gør denne form for gyllebehandling i langt de fleste tilfælde uøkonomisk i forhold til alternative behandlingsformer: Opbevaring i gylletank og senere udbringning af den rå gylle på mark.

Biogasanlæg, der udelukkende anvender gylle som substrat, producerer en for ringe gasmængde til, at det kan skabe økonomisk grundlag for driften og er derfor henvist til at supplere gyllen med forskellige former for industriaffald, der øger gasproduktionen. Dette skaber imidlertid både et afhængighedsforhold af en stedse mindre mængde tilgængeligt industriaffald og øger risikoen for eventuelle miljøskader, når den udgassede gylle spredes på mark.

DK 95 00113 U3

Med frembringelsen er det muligt dels at opkoncentrere gyllen med et kompakt filtersystem i forhold til traditionelle metoder, hjulpet af kombinationen af biogasanlæg og filtersystem, dels at opnå rentabel drift af et biogasanlæg, der udelukkende anvender gylle som substrat.

Den nye teknik

Det nye ved frembringelsen er at kombinere en forseparering af gyllen i en fiberfraktion indeholdende alle partikler større end 1 mm med en anaérob forgasning af den herved fremkomne tynde fraktion i et anlæg, hvor bioforgasriingsreaktoren er koblet direkte på et ultrafilter (membranreaktor). Den ultrafiltrerede, udgassede gylle kan dernæst direkte opkoncentreres i et omvendt osmoseanlæg.

Den tekniske virkning

Forsepareringen af gyllen gør det muligt at pumpe gyllens tynde fraktion via den anaérobe reaktor, hvor biogassen produceres, direkte gennem et specialfremstillet cross-flow ultrafilter.

I ultrafilteret adskilles biogasbakterier og ikke omsat, ikke opløseligt organisk materiale (retentat) fra opløst nedbrudt materiale (permeat), der passerer filteret og fjernes fra reaktoren, hvorimod retentatet føres tilbage til reaktoren til yderligere omdannelse. Der opstår således ikke noget tab af aktive bakterier fra reaktoren i modsætning til traditionelle biogasanlæg.

Fremgangsmåden med først at udgasse gyllen i en reaktor har tillige den virkning på ultrafilteret, at dette ikke belastes af høje koncentrationer af organisk materiale og derfor ikke skal renses nær så hyppigt som ultrafiltre, der filtrerer rå gylle. Herved opnås væsentlige besparelser til nødvendig filterkapacitet.

Det efterfølgende omvendte osmoseanlæg skal som følge af den valgte fremgangsmåde kun filtrere en opløsning, der ikke indeholder organiske molekyler, der i modsat fald ville kunne tilstoppe filteret. Her opnås som ved ultrafilteret en besparelse i filterkapacitet.

Den fraseparerede fiberfraktion i indledende trin kan anvendes direkte som jordforbedringsmiddel ved udspredning på mark.

Den samlede udførelse af anlægget og de udførende enkeltoperationer er vist i følgende figurer og dertil hørende forklarende tekst.

Figurfortegnelse

Figur 1 viser anlægget som situationsplan. Figur 2 viser et hydraulisk snit af anlægget.

DK 95 00113 U3

Beskrivelse af gyllebehandlingsanlæg

Et gyllebehandlingsanlæg er opbygget i kombination med et ADUF (Anaerobic Digestion with UltraFiltration) anlæg. Hovedelementet i denne teknik er anvendelse af et ultrafilter sammenkoblet med udrådningsreaktoren. Funktionen af ultrafilteret er at tilbageføre den aktive biomasse, der udfører forgasningen af organisk materiale, samtidigt med at det udrådnede materiale bortfiltreres.

I gyllebehandlingsanlægget er afprøvet, traditionel dansk biogasteknologi kombineret med højtydende reaktorteknik, der giver et meget kompakt og robust design.

Membranreaktor-princippet kan indbygges i et gyllebehandlingsanlæg på en landbrugsbedrift med fortrinsvis svineopdræt.

Funktion

Princippet bygger på en forseparation af gyllen i to fraktioner inden udrådning.

1. En fiberfraktion med 30% TS, der består af alle partikler med en kornstørrelse over 1 mm.

2. En "ajle"-fraktion, der består af resten og dermed også hovedparten af den vandopløselige del af gyllen.

Fiberfraktionen kan anvendes til jordforbedring og gødning. En kompostering heraf sikrer drab af patogene bakterier og andre sygdomskim.

Ajlefraktionen udrådnes i en reaktor, der er forbundet med et ultrafilter (ADUF, membranreaktor), der tilbageholder de bakterier, der ellers vil blive ført bort med den udrådnede gylle. Herved opbygges en høj bakteriekoncentration i reaktoren, således at udrådningstiden bliver kraftigt formindsket (se referencer). Idet der samtidig med bakterierne også tilbageholdes suspenderet organisk stof, opnås også en høj reduktion af organisk stof og dermed en høj gasproduktion.

En hydraulisk opholdstid på ca. 3 døgn er forventet i modsætning til 15-20 døgn i en konventionel reaktion.

Resultatet er en formindskelse i omkostninger til reaktor og et væsentligt større gasudbytte end i en konventionel reaktion.

DK 95 00113 U3

Anlægget er opbygget af:

Del 1 forbehandling:

En forbehandlingsenhed, der separerer partikulært materiale fra væskedelen af gyllen, således at der ikke opstår hindring for optimal drift af den efterfølgende ultrafiltrering.

Denne separator kan bestå af en enhed, der fjerner fibre og større gruspartikler og efterfølgende presser væske ud af fiberfraktionen i en , skruepresse.

Væskefraktionen fra skruepressen ledes sammen med ajlefraktionen til membranreaktoren (Teknologisk nyhed) (se tegning figur 1).

Inden membranreaktoren opsættes en buffertank, i hvilken bl.a. sandpartikler, der har passeret forseparatoren, kan bundfældes, men som lader ikke-opløseligt organisk stof passere til reaktoren.

Del 2 udrådningsdel: Fødepumpe og reaktor i hvilken gyllen fermenteres med en opholdstid på ca. 3 dage. Reaktoren har indløbsstuds for gyllen placeret i den nederste del af reaktoren og en udløbsstuds placeret lige under væskeoverfladen.

Bunden er konisk og forsynet med et udtag, der gør det muligt at udtage eventuel slam-og partikelansamling.

Til styring af niveau i reaktoren anbringes en niveaumåler f.eks. trykmåler i bunden.

I toppen af reaktoren er der udtag for gas.

Del 3 ADUF Membranreaktor

Ultrafilter fra Membratek, RSA. Dette leveres inklusive recirkulationspumpe og sørger for at tilbageføre biomasse, bakterier og uomsat, suspenderet organisk materiale til reaktor.

Del 4 Afsvovlning:

Afsvovlingsreaktor til fjernelse af svovlbrinte fra biogassen, hvis dette er nødvendigt.

Er bygget efter princippet på Fangel fællesbiogasanlæg i en størrelsesorden, der kan behandle op til 1000 m3 biogas i døgnet.

Del 5 K/V enhed:

Gasmotorgenerator 25-65 kW med røggasvarmeveksler til produktion af varmt vand.

Claims (2)

1. Et gyllebehandlingsanlæg, som er nyt ved at anlægget består af midler til at separere gyllen i en fiberfraktion og en tynd fraktion samt midler til derefter at behandle tyndfraktionen i et biogasanlæg.

2. Gyllebehandlingsanlæg ifølge krav 1, som er nyt ved at biogasanlægget efterfølgende består af midler til direkte at føre den udgassede gylle til et ultrafilter og derfra til et omvendt osmoseanlæg, hvor gyllen opkoncentreres til gødningskoncentrat.