FI118596B - Method for treating biomass - Google Patents
Method for treating biomass Download PDFInfo
- Publication number
- FI118596B FI118596B FI20050145A FI20050145A FI118596B FI 118596 B FI118596 B FI 118596B FI 20050145 A FI20050145 A FI 20050145A FI 20050145 A FI20050145 A FI 20050145A FI 118596 B FI118596 B FI 118596B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- biomass
- enzyme
- mixture
- temperature
- enzymes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 78
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims description 68
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 66
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 66
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 66
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 12
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 4
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 claims description 2
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 claims 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 claims 1
- 229940059442 hemicellulase Drugs 0.000 claims 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 21
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 19
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 18
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 14
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 11
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 11
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 3
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- -1 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 1
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710121765 Endo-1,4-beta-xylanase Proteins 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 244000000003 plant pathogen Species 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
- C02F11/14—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents
- C02F11/147—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening with addition of chemical agents using organic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/342—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used characterised by the enzymes used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F11/00—Other organic fertilisers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B1/00—Preliminary treatment of solid materials or objects to facilitate drying, e.g. mixing or backmixing the materials to be dried with predominantly dry solids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
- F26B2200/18—Sludges, e.g. sewage, waste, industrial processes, cooling towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
118596118596
MENETELMÄ BIOMASSAN KÄSITTELEMISEKSI FÖRFARANDE FÖR ATT BEARBETA BIOMASSAMETHOD FOR THE TREATMENT OF BIOMASS IN BIOMASS FÖRFARANDE FÖR ATT BEARBETA
KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION
5 Keksintö liittyy menetelmään biomassan käsittelemiseksi ja erityisesti sellaiseen menetelmään biomassan käsittelemiseksi, jossa biomassaa kuivataan prosessissa, jossa olennainen osa kuivattua biomassaa kierrätetään takaisin sekoitettavaksi prosessiin tulevaan biomassaan. Keksintö liittyy myös erilaisten biomassojen biologiseen hyödyntämiseen.The invention relates to a process for treating biomass, and in particular to a process for treating biomass, wherein the biomass is dried in a process in which a substantial part of the dried biomass is recycled to be blended into the incoming biomass. The invention also relates to the biological utilization of various biomasses.
10 KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION
Monia biomassoja, kuten turvetta, lietteitä ja erilaisia kasvijätteitä hyödynnetään biologisesti esimerkiksi kasvualustoissa, lannoitteissa, yleensä maanparannuksessa tai biokaasun tuottamisessa bioreaktoreissa. Huomattava ongelma tässä on se, että nämä, kuten monet muutkin biomassat, sisältävät runsaasti kuituainesta, pitkäketjuisia hiiliyhdisteitä, kuten sel-15 luloosa, hemiselluloosaa jne., jota mikro-organismien on vaikea käyttää hyväksi. Selluloosan hajottaminen lyhytketjuisemmiksi yhdisteiksi, kuten sokereiksi, tehostaa biologisia prosesseja. Myös esimerkiksi paperiteollisuuden jätemassoissa on merkittävä osa biomassaa, enimmäkseen selluloosakuitua, ja selluloosan hajottaminen voi olla edullinen ratkaisu myös näiden massojen käsittelyssä.Many biomasses such as peat, sludge and various plant residues are biologically utilized, for example in growing media, fertilizers, usually in soil improvement or in the production of biogas in bioreactors. The major problem here is that these, like many other biomasses, are high in fiber, long chain carbon compounds such as sel-15 cellulose, hemicellulose, etc., which are difficult for microorganisms to utilize. Digestion of cellulose into shorter-chain compounds, such as sugars, enhances biological processes. For example, pulp from the papermaking industry also contains a significant amount of biomass, mostly cellulose fiber, and the decomposition of cellulose can also be a cost-effective solution for treating these pulps.
20 Kompostoinnissa esiintyy lähinnä termofiilisellä alueella mikro-organismeja, jotka ha jottavat myös selluloosaa. Tehokas termofiilinen kompostointi, joka edellyttää esimerkiksi : lämpötilan pitämistä noin 60 °C:ssa, on mahdollista vain hyvin hallitussa kompostointireak- ··· · torissa. Kompostointiin tarvittava aika on joka tapauksessa useita päiviä, ja kompostoitu ···♦ massa on vielä jälkikäsiteltävä, esimerkiksi kuivattava tai jälkikypsytettävä ja sekoitettava .*··. 25 erilaisiin parannusaineisiin, jotta siitä saadaan käyttökelpoinen tuote. Kompostointi myös • · ; kuluttaa biomassasta hiiltä ja tuottaa hiilidioksidia. Suurten biomassamäärien kompostointi • » · reaktorissa on myös suhteellisen kallis ratkaisu.20 In the composting sector, microorganisms are found mainly in the thermophilic region, which also degrade cellulose. Efficient thermophilic composting, which requires, for example: a temperature of about 60 ° C, is only possible in a well-controlled composting reactor. In any case, the time required for composting is several days, and the composted ··· ♦ remains to be post-treated, for example, to be dried or cured and mixed. 25 different curing agents to make it a useful product. Composting also • ·; consumes carbon from biomass and produces carbon dioxide. Composting large quantities of biomass in a reactor is also a relatively expensive solution.
• ·• ·
Entsyymien käyttäminen kompostoinnin tehostamiseen on tunnettua. Tavanomaisessa . . kompostoinnissa on kuitenkin ongelmallista saada entsyymi levitetyksi tehokkaasti kompos- * · * 30 rimassaan. Myös kompostissa vallitseva lämpötila on harvoin entsyymin toiminnalle suotui- * · • · *Γ sa, toisin sanoen mielellään yli 60 °C. Esimerkiksi sellulaasin käyttö parantaa jonkin verran • · :.*·· selluloosan hajoamista kompostoinnissa mutta ei muuten vähennä merkittävästi kompos- ·· :: toinnin haittapuolia biomassan käsittelymentelmänä.The use of enzymes to enhance composting is known. Ordinary. . however, it is problematic in composting to effectively distribute the enzyme into the composite * · * 30. Also, the temperature in the compost is rarely favorable for the enzyme to function, i.e. preferably above 60 ° C. For example, the use of cellulase slightly improves the degradation of cellulose in composting, but otherwise does not significantly reduce the disadvantages of composting as a biomass treatment process.
Julkaisussa JP 10120482 A on esitetty menetelmä kompostoinnin kiihdyttämiseksi li- ♦ . * * *. 35 säämällä kompostimassaan esimerkiksi etenkin ligniiniä hajottavaa ksylanaasia ja selluloo- i·· 2 118596 saa hajottavaa sellulaasia. Julkaisussa JP 52107970 A on esitetty samantapainen varsin väljästi määritelty menetelmä kasviperäisen aineksen käsittelemiseksi.JP 10120482 A discloses a method for accelerating composting. * * *. By adjusting the compost mass, for example, lignin-degrading xylanase and cellulose ··· 118596 yield degrading cellulase. JP 52107970 A discloses a similarly broadly defined method for treating plant material.
Hakijan kansainvälisessä patenttihakemuksessa WO 00/58229 esitetään lietteen käsittelyä ja hyödyntämistä koskeva ratkaisu, jossa liete kuivataan hydrofobisoiduiksi rakeiksi ja 5 olennainen osa kuivatuista rakeista kierrätetään takaisin lietteen tartuttamiseksi hydrofobi-soitujen rakeiden pintaan. Käsittelyyn voi sisältyä myös kompostointi, jolloin rakeiden kiertäminen useita kertoja termofiilisellä alueella tapahtuvan kompostoinnin kautta hajottaa suhteellisen hyvin myös kuituainesta, kuten selluloosaa. Ratkaisussa on silloin myös edellä todetut kompostointiratkaisun haittapuolet.The Applicant's International Patent Application WO 00/58229 discloses a solution for treating and utilizing a slurry, wherein the slurry is dried into hydrophobized granules and a substantial portion of the dried granules is recycled to adhere the slurry to the surface of the hydrophobized granules. The treatment may also include composting, whereby rotating the granules several times through composting in the thermophilic region will also decompose relatively well into fibrous material such as cellulose. The solution then also has the disadvantages of the composting solution noted above.
10 Julkaisun WO 00/58229 esittämässä toisessa vaihtoehdossa liete käsitellään pelkästään kuivaamalla ja rakeita kierrättämällä. Tämä menetelmä, joka on perustana tässä esitetylle ratkaisulle, on erittäin nopea ja taloudellisesti edullinen, mutta kuituaines ei hajoa käsittelyssä eikä lopputuote siten ole biologista hyödyntämistä ajatellen paras mahdollinen.In another alternative of WO 00/58229, the slurry is treated only by drying and recycling the granules. This method, which is the basis of the solution presented herein, is extremely fast and economically advantageous, but the fiber material is not degraded in the treatment and thus the end product is not optimal for bio-utilization.
Julkaisussa JP 2001025799 A on esitetty lietteenkäsittelymenetelmä, jossa selkeytyk-15 sestä tulevaan ns. tiivistettyyn lietteeseen (tavanomainen kuiva-ainepitoisuus 3 - 5 %) sekoitetaan sopivia entsyymejä, lähinnä sellulaasia. Tarkoituksena on hajottaa solujen seinämiä ja solukalvoja lietteessä, jotta sen edelleenkuivaaminen helpottuisi. Entsyymin lisäys tapahtuu altaassa, johon on voitu lisätä sekoitus ja lämmitys entsyymin vaikutuksen parantamiseksi. Entsyymikäsittelyn jälkeen lietettä kuivataan edelleen mekaanisesti esimerkiksi linkoamalla 20 tai suotonauhapuristamilla, jonka jälkeen lietteen kuiva-ainepitoisuus on julkaisun mukaan ollut 26 %. Vasta sen jälkeen liete kuivataan ilmeisesti termisessä kuivurissa. Entsyymin li- . . sääminen tiivistettyyn lietteeseen ei vaikuta lainkaan järkevältä, koska entsyymin kunnolli- • · · ** V sen vaikutuksen aikaansaamiseksi liete, josta on 95 % vettä, on lämmitettävä 60 - 70 °C:een, ·«· **'*. mikä vaatii runsaasti energiaa. Käsityksemme mukaan entsyymin lisääminen näin märkään 25 lietteeseen ei myöskään ole sen vaikutuksen kannalta edullista.JP 2001025799 A discloses a sludge treatment process in which the so-called "sludge" is clarified. the concentrated slurry (conventional solids content 3-5%) is mixed with suitable enzymes, mainly cellulase. The purpose is to disintegrate the cell walls and cell membranes in the slurry to facilitate further drying. Addition of the enzyme occurs in a pool to which stirring and heating may have been added to enhance the effect of the enzyme. After treatment with the enzyme, the slurry is further mechanically dried, for example, by centrifugation 20 or leachate extrusion, after which the solids content of the slurry is reported to be 26%. Only then is the slurry apparently dried in a thermal dryer. The enzyme li-. . heating to a concentrated slurry does not seem to make any sense, since in order to achieve the proper effect of the enzyme, the slurry containing 95% water must be heated to 60-70 ° C, · «· ** '*. which requires a lot of energy. In our view, adding the enzyme to such a wet 25 slurry is also not beneficial for its effect.
• · • ♦• · • ♦
Tunnettua on myös sellulaasin tai muiden entsyymien lisääminen joko kaasutusreakto- • » · "j/ riin tai hapotusreaktoriin tuotettaessa kaasua biomassasta. Entsyymin vaikutusta heikentää • · *···* silloin se, että olosuhteet reaktoreissa eivät yleensä ole entsyymin toiminnan kannalta suo tuisat, Mädätysprosessit toimivat yleensä mesofiilisella alueella, ja lämpötila on siksi alle 40 • · * * 30 °C, mikä on entsyymeille liian alhainen. Reaktoreihin syötetään yleensä liete, jonka vesipi- • · '···* toisuus on 80 -95 %, ja entsyymit laimenevat liikaa.It is also known to add cellulase or other enzymes either to the gasification reaction or to the acidification reactor to produce gas from the biomass. The effect of the enzyme is diminished by the fact that the conditions in the reactors are generally not favorable for the enzyme to function, digestion processes. generally operate in the mesophilic region and therefore temperatures below 40 • · * * 30 ° C, which is too low for enzymes Reactors are generally fed with a slurry of 80 · 95% water and dilute enzymes. too much.
• · • · · • *· * · YHTEENVETO KEKSINNÖSTÄ ··· “SUMMARY OF THE INVENTION ··· “
Keksinnön tarkoituksena on ensinnäkin saada aikaan tehokas ja taloudellinen menetel- • · · .·♦·, 35 mä biomassojen hyödyntämistä varten.The object of the invention is, firstly, to provide an efficient and economical process for the utilization of biomasses.
··· 3 118596··· 3 118596
Keksinnön tarkoituksena on erityisesti saada aikaan menetelmä, jolla parannetaan merkittävästi mahdollisuuksia hyödyntää biologisesti erilaisia biomassoja, kuten lietteitä, kerättyä biojätettä tai turvetta.In particular, it is an object of the present invention to provide a process that significantly improves the potential for utilization of biologically diverse biomasses such as sludge, collected bio-waste or peat.
Keksinnön tarkoituksena on lisäksi saada aikaan käsittelymenetelmä, joka varmistaa 5 biomassan hygienisoinnin ja täyttää kiristyvien ympäristösäädösten vaatimukset.It is a further object of the invention to provide a treatment method which ensures the hygienisation of biomass and meets the requirements of stricter environmental regulations.
Keksinnön vielä eräänä tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla käsitelty biomassa on turvallisesti ja helposti käsiteltävää ja käytettävää ja soveltuu moniin hyödyntä-mistarkoituksiin.It is yet another object of the invention to provide a process whereby the treated biomass is safe and easy to handle and use and is suitable for many applications.
Näiden tarkoitusten saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle biomassan kä-10 sittelemiseksi, jossa menetelmässä biomassaa kuivataan prosessissa, jossa olennainen osa kuivattua biomassaa kierrätetään takaisin sekoitettavaksi prosessiin tulevaan biomassaan, on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Muissa patenttivaatimuksissa määritellään keksinnön eri suoritusmuotoja.To achieve these objects, the process for treating biomass according to the invention, wherein the biomass is dried in a process in which a substantial portion of the dried biomass is recycled to be blended into the incoming biomass, is as defined in the characterizing part of claim 1. Other claims define various embodiments of the invention.
Keksinnön mukainen menetelmä on erityisen edullinen, koska samat olosuhteet sopivat 15 hyvin sekä biomassan kuivaamiseen että tehokkaaseen käsittelyyn entsyymeillä, kuten sellu-laasilla. Myös biomassan kierrättämisellä on edullinen vaikutus sekä kuivauksessa että ent-syymikäsittelyssä. Sekoituksessa lisätty kostea biomassa kerrostuu kuivan massan rakeiden tai partikkeleiden päälle, mikä helpottaa kuivumista. Entsyymi tai entsyymiseos, jota lisätään aina uutta biomassaa lisättäessä, vaikuttaa tehokkaimmin lisättyyn massaan. Koska 20 biomassa kiertää prosessissa, niin se käy keskimäärin läpi useita entsyymikäsittelyitä, mikä luonnollisesti parantaa entsyymien vaikutusta.The process according to the invention is particularly advantageous because the same conditions are well suited for both drying of the biomass and efficient treatment with enzymes such as cellulase. Recycling of biomass also has a beneficial effect in both drying and enzyme treatment. The wet biomass added in the blend is deposited on dry mass granules or particles, which facilitates drying. The enzyme or mixture of enzymes that is always added when new biomass is added has the most effective effect on the added mass. As the biomass circulates in the process, it undergoes on average several enzyme treatments, which naturally enhances the action of the enzymes.
• · • » ·• · • »·
"Y PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS"Y BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
··« * ” \ Keksintöä ja sen eräitä suoritusmuotoja kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin vii- • » ... 25 täten oheen liitettyihin piirustuksiin, joista: • · kuva 1 esittää kaavamaisesti erästä prosessia keksinnön mukaisen menetelmän sovelta- • · · *‘Y miseksi, • ♦ • · kuva 2 esittää kaavamaisesti erästä toista prosessia keksinnön mukaisen menetelmän . , soveltamiseksi ja • · · • a · 30 kuvat 3 - 5 esittävät keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuotoja.The invention and some embodiments thereof will be described in more detail in the following with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically illustrates a process for applying the method of the invention; Figure 2 schematically illustrates another process according to the invention. 3 to 5 illustrate embodiments of the method of the invention.
• · * ·• · * ·
Y·: KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSY ·: DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
··· *... · Esimerkiksi selluloosan hajottamiseen kehitetään jatkuvasti entistä parempia entsyymi- a valmisteita. Sama koskee hemiselluloosaa hajottavia hemisellulaaseja. Sellulaasi pilkkoo m 35 selluloosan glukooseiksi ja muiksi lyhytketjuisemmiksi hiiliyhdisteiksi. Entsyymivalmisteet 4 118596 kehitetään usein tiettyihin käyttötarkoituksiin, tiettyjen biomassojen käsittelyä varten, ja ne sisältävät silloin monesti useita eri entsyymejä. Eri sellulaaseilla vaikutukselle optimaaliset olosuhteet vaihtelevat. Tässä hakemuksessa esitettyihin ratkaisuihin sopivat parhaiten entsyymit, joiden vaikutukselle suotuisa lämpötila-alue on 60 - 70 °C ja hajotettavan biomassan 5 kuiva-ainepitoisuus on 60 -70 %. Sellulaasientsyymeille yleinen vaikutukselle suotuisa pH-alue on 3,5 - 5,5, joka on ominainen esimerkiksi turpeelle ja vihannesperäiselle biojätteelle. Sellulaasientsyymejä valmistetaan myös pH-alueelle 6-8, joka on tyypillinen esimerkiksi monille lietteille.··· * ... · For example, better enzyme preparations are continuously being developed to break down cellulose. The same applies to hemicellulose-degrading hemicellulases. Cellulase cleaves m 35 cellulose into glucose and other short chain carbon compounds. Enzyme preparations 4 118596 are often developed for specific applications for the treatment of certain biomasses and often contain several different enzymes. The optimum conditions for the action of different cellulases vary. Enzymes having a favorable temperature range of 60 to 70 ° C and a solids content of 60 to 70% solids to be digested are most suitable for the solutions disclosed in this application. The pH range favorable for cellulase enzymes is generally 3.5 to 5.5, which is characteristic of, for example, peat and vegetable bio-waste. Cellulase enzymes are also prepared in the pH range of 6-8, which is typical, for example, of many slurries.
Merkintä % tarkoittaa jäljempänä kaikissa yhteyksissä prosenttia painosta.The term "%" below refers to the percentage by weight in all cases.
10 Kuvan 1 esimerkissä perustana on lietteen suoraan rakeistukseen tarkoitettu prosessi. Prosessi vastaa kuvassa 3 esitettyä menetelmää.10 In the example of Figure 1, the process is based on a process directly destined for granulation. The process corresponds to the method shown in Figure 3.
Prosessin lopputuotteena ovat esimerkiksi noin 95 %:n kuiva-ainepitoisuuteen kuivatut rakeet. Kuivaus ja rakeistus tapahtuvat rummussa 6, jonka loppupäästä kuivatut rakeet otetaan seulalle 7 ja jaetaan niin, että haluttu fraktio otetaan prosessista lopputuotteena ulos ja 15 varastoidaan kuivaraesiiloon 9 ja olennainen osa kierrätetään murskaimen 8, kiertokuljetti-men 10 ja kiertoraesäiliön 3 kautta takaisin prosessin alkuun. Rakeet kuivuvat tehokkaasti myös kierron aikana. Seulalle, murskaimelle ja kiertokuljettimelle on järjestetty viileän kuivan ilman puhallus, ja kiertoraesäiliöön 3 puhalletaan puhaltimella 12 kuivaa ilmaa. Murskaamalla varmistetaan, että takaisin kierrätettyjen rakeiden päälle muodostuvat uudet rakeet 20 ovat esimerkiksi hygienisointia ajatellen riittävän pieniä. Prosessiin tuodaan lietesiilon 1 kautta niin sanottu kuivattu liete, jonka kuiva-ainepitoisuus on 20 - 30 %. Tähän sekoitetaan , . sekoittimessa 2 niin suuri määrä takaisin kierrätettyjä rakeita, että seoksen kuiva-ainepitoi-For example, the final product of the process is dried granules to a dry solids content of about 95%. Drying and granulation takes place in a drum 6, at the end of which the dried granules are taken to a screen 7 and distributed so that the desired fraction is withdrawn from the process as a final product and stored in a dry silo 9 and recycled substantially through a crusher 8, The granules also dry effectively during the cycle. The screen, the crusher and the rotary conveyor are provided with cool dry air blowing, and the rotary tank 3 is blown with a blower 12 of dry air. Crushing ensures that the new granules 20 formed on the recycled granules are small enough, for example for hygienization. A so-called dried slurry having a dry solids content of 20-30% is introduced into the process via a sludge silo 1. This is mixed,. in mixer 2, the amount of recycled granules is such that the mixture has a dry solids content.
• · I• · I
***,: suus on esimerkiksi 50 - 55 %. Sekoituksen yhteydessä massaan lisätään viitenumeron 4 M· osoittamalla tavalla entsyymiä tai entsyymiseosta. Sekoitettu massa, jossa uusi märkä liete ] ^ 25 on kerrostunut kuivien rakeiden pintaan, voidaan syöttää suoraan rumpuun 6. Se voidaan * · * · * * * myös puristaa suuttimen 5 avulla paloiksi, jotka syötetään rumpuun. Kokemuksen mukaan • · · ϊ·ί t palaksi puristaminen nopeuttaa kuivumista, ja mitä ilmeisimmin se myös auttaa entsyymin • · · *...· sekoittumista tehokkaasti ja tasaisesti massaan. Palat ovat esimerkiksi poikkileikkaukseltaan pyöreitä paloja, joiden halkaisija on 5 -10 cm. Jatkuvasti pyörivässä kuivausrummussa 6 sii- • · : 30 vet sekoittavat massaa, joka kulkeutuu vähitellen rummun syöttöpäästä toista päätä kohti, josta tuodaan rumpuun lämpöyksikön 11 lämmönvaihtimen kautta lämmitettyä kuivaa il- ;\j maa. Imuri 13 imee rummun syöttöpäähän alipaineen, jonka vaikutuksesta lämmin ilma kul- • · .***, keutuu tehokkaasti kuivattavan massan läpi kohti rummun syöttöpäätä. Poistoilma puhdiste- ···* taan syklonissa 14 ja johdetaan poistoilmapiipun 15. Poistoilma voidaan johtaa piippuun » * « 35 myös esimerkiksi lämmönvaihtimen tai hajunpoistolaitteiston kautta.***, for example, is from 50 to 55%. During mixing, the enzyme or mixture of enzymes is added to the pulp as indicated by reference number 4 M ·. The mixed pulp with the new wet slurry] 25 deposited on the surface of the dry granules may be fed directly to the drum 6. It may also be * · * · * * * compressed by the nozzle 5 into pieces which are fed to the drum. According to experience, pressing into pieces accelerates the drying process and, most obviously, also helps to effectively and evenly mix the enzyme into the pulp. The pieces are, for example, pieces of circular cross-section having a diameter of 5 to 10 cm. In a continuously rotating dryer 6, the blades gradually mix from the feed end of the drum towards one end, which provides dry air heated through the heat exchanger of the heat unit 11. Vacuum 13 absorbs vacuum into the drum inlet end which causes warm air to flow through the mass to be dried towards the drum inlet end. The exhaust air is purged in Cyclone 14 and supplied to the exhaust air chimney 15. The exhaust air can also be supplied to the chimney »*« 35, for example through a heat exchanger or a deodorizer.
• · • · • · · 5 118596• · • · • · 5 118596
Rummun 6 toiminta voi olla jatkuvaa siten, että tietty määrä uutta lietettä ja vastaava määrä kiertoraetta otetaan sekoittimeen esimerkiksi 2 tunnin välein, ja samalla lisätään tietty määrä entsyymiä tai entsyymiseosta. Lisättävä sellulaasivalmiste voi olla esimerkiksi AB Enzymes GmbH:n valmiste nimeltä Econase CE, jota arvioidaan tarvittavan 1 kg biomassan 5 kuiva-ainetonnia kohti. Koska biomassaa kierrätetään prosessissa ja entsyymi siten vaikuttaa siihen useita kertoja, sopiva kerralla lisättävä entsyymimäärä voi olla esimerkiksi 0,5 kg si-säänotetun uuden lietteen kuiva-ainetonnia kohti. Entsyymi voidaan ennen sekoittamista biomassaan laimentaa vedellä esimerkiksi suhteessa 1:2 -1:5. Lisäämällä laimentamalla entsyymin määrää se saadaan helpommin sekoittumaan biomassaan tasaisesti.The operation of the drum 6 may be continuous, such that a certain amount of new slurry and a corresponding amount of circulating fluid are introduced into the mixer, for example every 2 hours, while a certain amount of enzyme or enzyme mixture is added. The cellulase preparation to be added may be, for example, the preparation of AB Enzymes GmbH called Econase CE, which is estimated to be required per kg of biomass per 5 tonnes of dry matter. Because the biomass is recycled in the process and thus is affected several times by the enzyme, a suitable amount of enzyme to be added at a time may be, for example, 0.5 kg per tonne of dry matter of the new sludge incorporated. The enzyme may be diluted with water, for example in a ratio of 1: 2 to 1: 5, prior to mixing with the biomass. Increasing the amount of enzyme by dilution makes it easier to mix evenly with the biomass.
10 Kuvan 3 menetelmässä tulevan biomassan, jonka kuiva-ainepitoisuus on 20 - 30 %, sekoitus takaisinkierrätettyyn rakeeseen tapahtuu vaiheessa 31, jossa samalla lisätään tietty, esimerkiksi yllä mainittu, määrä entsyymiä tai entsyymiseosta massaan. Sekoitettu massa, jonka sopiva kuiva-ainepitoisuus on 50 - 55 %, voidaan puristaa paloiksi vaiheessa 32 tai siirtyä suoraan vaiheeseen 33, jossa tapahtuu massan kuivaus ja rakeistus. Vaiheessa 33 15 massa lämmitetään ensiksi valittujen entsyymien toimintaa ajatelleen suotuisaan lämpötilaan. Esimerkiksi edellä mainittu entsyymivalmiste Econase CE vaikuttaa parhaiten lämpötila-alueella 60 - 70 °C. Massa lämmitetään silloin ensiksi tälle lämpötila-alueelle, jossa sitä sitten pidetään esimerkiksi 1 tunti, joka on tällä entsyymillä riittävä vaikutusaika. Entsyymin vaikutuksen kannalta parhaana pidetty kuiva-ainepitoisuus on 60 - 65 %. Kun massaa käsi-20 tellään sekoituksella ja kuivausilman kierrolla varustetussa rummussa, myös sen kuiva-ainepitoisuudessa päästään entsyymikäsittelyn aikana ainakin lähelle parhaita mahdollisia käsit- , e telyolosuhteita.In the process of Figure 3, the incoming biomass with a dry solids content of 20-30% is mixed with the recycled granulate in step 31, whereby a certain amount of the enzyme or mixture of enzymes is added to the pulp. The blended pulp, having a suitable dry solids content of 50-55%, may be compressed into pieces at step 32 or proceed directly to step 33 where the pulp is dried and granulated. In step 33, the pulp is heated to a temperature favorable to the operation of the first selected enzymes. For example, the above-mentioned enzyme preparation Econase CE works best within a temperature range of 60-70 ° C. The pulp is then first heated to this temperature range, where it is then held for, for example, 1 hour, which is a sufficient duration of action of this enzyme. The preferred dry solids content for the enzyme is 60-65%. When the pulp is hand-rolled in a drum with mixing and drying air circulation, its dry solids content also reaches at least close to the best possible processing conditions during the enzyme treatment.
» · » i i t ***/ Massan hygienisoitumisen varmistamiseksi lämpötila voidaan sen jälkeen nostaa esi- • « · merkiksi 75 - 80 °C:een vähintään 1 tunnin ajaksi. Sen jälkeen kuivausta jatketaan esimer- *m 1 2 3 25 kiksi edelleen yli 70 °C:n lämpötilassa, kunnes rakeiden kuiva-ainepitoisuus on 70 - 95 %, • · '···1 esimerkiksi yllä mainittu noin 80 %. Rummusta ulos otetut rakeet seulotaan vaiheessa 34, · ¥ • · · ί·ί i josta haluttu fraktio ja määrä otetaan talteen kuivien rakeiden varastoon ja tarvittava sopiva ··· *·..1 määrä kierrätetään murskausvaiheen 35 jälkeen takaisin prosessin alkuun.The temperature can then be increased to 75-80 ° C for at least 1 hour to ensure mass hygiene. Thereafter, drying is continued, for example, at a temperature above 70 ° C, until the granules have a solids content of 70-95%, for example about 80% as mentioned above. The pellets taken out of the drum are screened in step 34, whereupon the desired fraction and amount are recovered in the dry granule storage and the required amount of ··· * · ..1 is recycled after the crushing step 35 to the beginning of the process.
Tässä kuvattuun tarkoitukseen sopivat sellulaasientsyymit toimivat parhaiten lievästi • 1 : 30 happamissa olosuhteissa pH:n ollessa mielellään alle 6. Siksi liete tai muu biomassa, jonka ··· *...· pH on yleensä jonkin verran korkeampi, voidaan käsitellä entsymoinnin yhteydessä esimer- kiksi pH:ta alentavalla laimennetulla hapolla, kuten etikkahapolla, tai voimakkaasti laimen- • · 1 “ ♦ netulla suolahapolla.Cellulase enzymes suitable for the purpose described herein work best under mild conditions of 1: 30 under acidic conditions, preferably with a pH of less than 6. Therefore, the slurry or other biomass with a somewhat higher pH ··· * ... · may be treated with enzymes, e.g. why with a pH-lowering dilute acid such as acetic acid or a strongly diluted hydrochloric acid.
···· · ·
Rumpukuivurissa tai rakeistimessa käsiteltävän massan lämpötila pidetään hygienisoin- • · 1 !„ 35 nin varmistamiseksi vähintään 75 °C:ssa vähintään 1 tunti, ja aina uuden massan lisäämisen 2 • t 3 , 118596 6 jälkeen toistetaan edellä mainittu hygienisointikäsittely. Jos prosessi on jatkuvasti toimiva, varmistetaan, että massan kulussa ruumun läpi on hygienisoinnin varmistava jakso.The temperature of the pulp to be treated in the tumble drier or granulator is maintained for at least 1 hour at 75 ° C for at least 75 hours, and after each addition of 2 [mu] m, 118596 6, the above treatment is repeated. If the process is continuous, ensure that there is a period of hygienisation as the mass passes through the body.
Massan lämpötilaa ei käsityksemme mukaan ole järkevää nostaa missään vaiheessa ainakaan merkittävästi mainitun alueen 70 - 80 °C yläpuolelle. Se saattaisi ensinnäkin aiheut-5 taa tulipalovaaran, koska lämpötilan noustessa esimerkiksi pölyn syttymisvaara aina kasvaa ja koska biomassoissa voi olla, kuten esimerkiksi turpeessa on, herkästi syttyviä kaasuuntuvia ainesosia. Toisaalta myös kuivausprosessi on taloudellisin ja helpoimmin toteutettava ja hallittava, kun pitäydytään mainituissa lämpötiloissa. Entsyymien toiminnan lisäksi myös massan kuivuminen on osittain biologinen prosessi, jossa myötävaikuttaa myös biologisten 10 reaktioiden kehittämä lämpö, ja prosessin biologisen toimivuuden kannalta sopivimmat lämpötilat ovat mieluummin alle kuin yli 70 °C. Kuivaus- tai rakeistusrumpuun syötetyn ilman lämpötila on luonnollisesti jonkin verran korkeampi kuin tavoiteltu massan lämpötila.In our opinion, it is not wise to raise the temperature of the pulp at any time, at least not significantly above 70-80 ° C. First, it could pose a fire risk, as with increasing temperatures, for example, the risk of ignition of dust is always increasing, and because biomass, such as peat, may contain highly flammable gasifying components. On the other hand, the drying process is also the most economical and easiest to implement and control, while maintaining these temperatures. In addition to the action of enzymes, pulp drying is also a partially biological process in which the heat generated by biological reactions also contributes, and temperatures most suitable for the biological function of the process are preferably below 70 ° C. The temperature of the air supplied to the dryer or granulator is, of course, somewhat higher than the desired pulp temperature.
Biomassan kuivuminen jatkuu kierrätyksen aikana seulassa, murskaimessa, kiertohih-nalla ja kierrätysmassan säiliössä niihin jäljestetyn viileän kuivan ilman puhalluksen ja kos-15 tean ilman poiston avulla. Tämän kuivausilman sopiva lämpötila on esimerkiksi 15-20 °C. Rummusta tulevat lämpimät rakeet kuivuvat kuivaan viileään ilmaan tuotuina tehokkaasti suuren höyrynpaine-eron ansiosta ja samalla kutistuvat ja kiinteytyvät. Tuloksena on kiinteitä rakeita, joiden kuiva-ainepitoisuus on 80 - 95 °C.The biomass continues to dry during recycling through a screen, a crusher, a rotating belt and a recycle pulp container through subsequent blowing of dry dry air and dehumidification. A suitable temperature for this drying air is, for example, 15-20 ° C. Warm granules from the drum dry effectively when brought into dry cool air due to the large difference in vapor pressure, while shrinking and solidifying. The result is solid granules having a solids content of 80-95 ° C.
Hygienisointi varmistetaan paitsi edellä kuvatulla lämpökäsittelyllä myös sillä, että 20 kierrätetyt rakeet murskataan riittävän pieniksi, jotta niiden päälle muodostuvat uudet rakeet ovat riittävän pieniä, niin että lämpötila nousee niissä kauttaaltaan riittävän korkeaksi. Kos- , , ka massaa on jo hygienisointivaihetta ennen pidetty lähellä hygienisointilämpötilaa, niin "V lämpötilan nouseminen riittävän korkeaksi on käytännössä varmaa. Huomattakoon myös, et- ··» •***t tä mikäli menetelmään kuuluu massan puristaminen paloiksi ennen kuivauksen ja lämpökä- 25 sittelyn aloittamista, niin suurin osa paloista yleensä hajoaa täysin lämpökäsittelyn aikana * * ***** ennen hygienisointivaihetta. Mikäli suurempia paloja säilyy käsittelyssä, niin pitoaikaa hy- * · ί·ϊ ϊ gienisointilämpötilassa voidaan pidentää vastaavasti.Hygiene is ensured not only by the heat treatment described above, but also by crushing the recycled granules so that the new granules formed on them are small enough to raise the temperature throughout. As the mass has already been kept close to the hygienization temperature prior to the hygienisation step, "raising the temperature sufficiently high is virtually certain. It should also be noted that if the method involves pressing the mass into pieces prior to drying and heating, As the larger pieces remain in the treatment, the retention time at the gelling temperature can be extended accordingly.
• « · • · *···* Kuvan 4 menetelmä käsittää olennaisesti samat vaiheet kuin kuvan 3 menetelmä, ja ai noastaan rakeistus-ja kuivausvaihe 33' eroaa kuvan 3 vastaavasta vaiheesta sikäli, että ent- • ♦ : 30 syymien lisääminen tapahtuu vaiheen 33' alussa eikä sekoitusvaiheessa 31 ja että biomassa ··· lämmitetään siksi sekoittaen 60 - 70 °C:een.The method of Figure 4 comprises substantially the same steps as the method of Figure 3, and only the granulation and drying step 33 'differs from the corresponding step of Figure 3 in that the addition of enzymes occurs in step 33. 'and not at the mixing stage 31 and that the biomass is therefore heated to 60-70 ° C with stirring.
:*·.· Kuvassa 2 esitetään toinen esimerkki prosessista, jossa on sovellettu keksinnön mu- • · ·***· kaista menetelmää. Esimerkki vastaavasta menetelmästä on esitetty kuvassa 5. Entsyymikä- ··· ,1. sittely tapahtuu reaktorissa 22, joka on varustettu lämmityslaitteella 26,27. Biomassa lisä-Figure 2 shows another example of a process in which the method according to the invention has been applied. An example of a similar method is shown in Figure 5. Enzyme Age ···, 1. processing takes place in reactor 22 equipped with a heating device 26,27. Additional biomass
• · S• · S
I.» 35 tään reaktoriin päältä, ja reaktorin pohja 23 on konstruoitu niin, että massa pääsee sen läpi • * *** pohjan alla olevaan kuljettimeen 24 ja toisaalta reaktoriin pääsee nuolten A osoittamalla ta- 7 118596 valla ilmaa, jonka kiertoa tehostaa imuri 28. Massa puretaan entsyymikäsittelyn jälkeen kuljettimen 24 avulla kuivuriin 25, jolla se kuivataan kuiva-ainepitoisuuteen 70 - 95 %. Kuivaamiseen voi liittyä rakeistus, ja se voidaan suorittaa samaan tapaan, kuin edellä kuvattiin kuvan 1 prosessiin liittyen. Kuivatusta massasta osa viedään varastoon 28 ja osa kierrätetään 5 seulan 7 ja murskaimen 8 kautta takaisin prosessin alkuun sideainesiiloon 19, johon voidaan tuoda myös muuta kuivaa biomassaa, esimerkiksi selluloosapitoista massaa, käytettäväksi sideaineena prosessissa. Prosessiin lisättävä käsiteltävä biomassa tuodaan siiloon 16 ja siitä murskaimen 17 kautta sekoittimeen 20, jossa siihen sekoitetaan kierrätettyä kuivaa biomassaa ja mahdollisesti muuta sideainetta siilosta 19, niin että seoksen kuiva-ainepitoisuus on 10 esimerkiksi 50 - 55 %. Sekoittimessa massaan lisätään entsyymiä tai entsyymiseosta tietty määrä suhteessa prosessiin tuodun biomassan kuiva-aineen määrään samalla tavoin, kuin kuvattiin edellä liittyen kuvan 1 prosessiin ja kuvan 3 menetelmään. Sekoitettu ja entsymoi-tu biomassa voidaan syöttää reaktoriin 22 suoraan tai myös tässä tapauksessa palasuuttimen 21 avulla paloiksi puristettuna.I. »35 is disposed on top of the reactor, and the bottom 23 of the reactor is constructed so that the mass passes through the conveyor 24 underneath the bottom, and on the other hand the air is directed by arrows A and circulated by the vacuum 28 After the enzyme treatment, the pulp is discharged by means of conveyor 24 to a dryer 25 whereby it is dried to a solids content of 70-95%. The drying may involve granulation and may be carried out in the same manner as described above with respect to the process of Figure 1. Part of the dried pulp is taken to storage 28 and part recycled through a screen 7 and crusher 8 back to the beginning of the process into a binder silo 19, where other dry biomass, for example cellulosic pulp, can also be introduced for use as a binder in the process. The biomass to be added to the process is introduced into the silo 16 and from there through a crusher 17 to a mixer 20 where it is mixed with recycled dry biomass and possibly other binder from the silo 19 so that the mixture has a dry solids content of 10 to 50%. In the mixer, a certain amount of enzyme or mixture of enzymes is added to the pulp relative to the amount of dry matter of the biomass introduced into the process in the same manner as described above in connection with the process of Figure 1 and the process of Figure 3. The mixed and enzymatic biomass can be fed directly to the reactor 22 or, in this case, pressed into pieces by the nozzle 21.
15 Erästä mahdollista lämpökäsittelyä entsymointireaktorissa kuvataan viitaten kuvaan 5. Vaiheiden 36, 37 ja 38 murskaaminen, sekoittaminen, entsyymien lisääminen ja mahdollinen puristaminen palaksi ovat esimerkiksi edellä kuvatun kaltaisia. Vaiheessa 39 massa lämmitetään reaktorissa ensin esimerkiksi 60 - 70 °C:een, jossa sitä pidetään 1 tunti, joka on entsyymien vaikutukselle riittävä aika. Sen jälkeen massa lämmitetään hygienisoitumisen 20 varmistamiseksi 75 °C:n lämpötilaan 1 tunnin ajaksi. Vaiheessa 40 reaktorista purettu massa kuivataan kuiva-ainepitoisuuteen 70 - 95 %, ja osa siitä otetaan lopputuotteena varastoon ja , . osa kierrätetään takaisin sekoitettavaksi prosessin alussa prosessiin tulevaan biomassaan.One possible heat treatment in an enzymation reactor is described with reference to Figure 5. Crushing, mixing, adding enzymes and possibly crushing steps 36, 37 and 38 are, for example, as described above. In step 39, the pulp is first heated in the reactor to, for example, 60-70 ° C, where it is held for 1 hour, which is a sufficient time for the enzymes to act. The mass is then heated to 75 ° C for 1 hour to ensure hygiene. In step 40, the pulp discharged from the reactor is dried to a solids content of 70-95% and part of it is stored as a finished product and,. the part is recycled for blending at the beginning of the process with the incoming biomass.
• · · *'*.* Jos sellulaasilla käsitelty biomassa, kuten mädättämön hydrolyysij äännös tai erillikerä-• · · * '*. * In the case of cellulase-treated biomass, such as digestate hydrolysis residue or
IMIM
**·*, tyn biojätteen lopputuotteet haisevat, niin hajuhaittaa voidaan poistaa esimerkiksi vetyperok- t* 25 sidikäsittelyllä. Tällöin voidaan käyttää esimerkiksi 40-prosenttista vetyperoksidia, jota lai- • · [·*·’ mennetaan suhteessa 1:2 -1:5. Vetyperoksidi hapettaa hajukaasuja, kuten rikkivetyä. Samal- • · · ϊ la vetyperoksidi hygienisoi esimerkiksi lietettä tai biojätettä, toisin sanoen tappaa niissä • · * · · · * mahdollisesti olevia patogeenej aja kasvitautien aiheuttaj ia. Vetyperoksidi tappaa muun muassa sulfideja pelkistäviä Clostridium-bakteereja.** · *, the end products of some biowaste smell, so the odor nuisance can be removed by, for example, hydrogen peroxide * 25 dressing treatment. For example, 40% hydrogen peroxide diluted 1: 2 to 1: 5 can be used. Hydrogen peroxide oxidizes odor gases such as hydrogen sulphide. At the same time, hydrogen peroxide hygienizes, for example, sludge or biowaste, that is, kills any pathogens and plant pathogens that may be present. Hydrogen peroxide kills, among other things, the Clostridium bacteria that reduce sulfides.
• ·• ·
• I I• I I
ί.ί : 30 Myös turpeella on absorboivia ominaisuuksia, ja turve sisältää antiseptisiä ja hajua poistavia ainesosia. Turpeen lisääminen sideaineeksi esimerkiksi lietteeseen tai biojättee-seen (esimerkiksi 10 -15 % turvetta) vähentää hajuhaittoja lopputuotteessa.ί.ί: 30 Peat also has absorbent properties and peat contains antiseptic and deodorant ingredients. Adding peat as a binder to, for example, sludge or biowaste (e.g. 10-15% peat) reduces odor nuisance in the final product.
• · :*'*· Keksinnön mukaisella menetelmällä käsiteltävä biomassa voi olla esimerkiksi kuivattu ··· jätevesiliete, kuten kuvan 1 prosessissa. Menetelmällä voidaan käsitellä myös mädättämön • « · t.» 35 hydrolyysijäännös. Käsiteltävä biomassa voi sisältää myös maa- tai karjatalouden biomas- • · saa, jossa on runsaasti selluloosaa ja hemiselluloosaa, tai elintarviketeollisuuden jätteenä „ 118596The biomass to be treated by the process of the invention may be, for example, a dried ··· sewage sludge, as in the process of Figure 1. The method can also treat the digestion residue of the digestion plant. The biomass to be treated may also include agricultural or livestock biomass rich in cellulose and hemicellulose or food waste 118596
OO
syntyvää biomassaa. Biomassa voi sisältää myös jyrsin- tai imuturvetta tai murskattua pala-turvetta. Myös turvetta sinänsä voidaan edullisesti käsitellä keksinnön mukaisella menetelmällä. Edelleen biomassa voi sisältää puusta tai muista kasveista peräisi olevaa ainesta, kuten parkkia, kuorikuonaa, sahanpurua, haketta tai olkea, tai paperijätettä, jota on esimerkiksi 5 erilliskerätyssä biojätteessä usein huomattavia määriä. Käsiteltävä massa voi olla myös jäte-massaa, josta vain osa on biomassaa, esimerkiksi paperiteollisuuden jätteenä syntyvää kuitu-savea, jonka tyypillinen koostumus on 25 % biomassaa (kuitua), 25 % savea ja 50 % vettä.biomass produced. The biomass may also include milling or sucking peat or crushed lump peat. Peat as such can also be advantageously treated by the process of the invention. Further, the biomass may include material derived from wood or other plants, such as tannery, bark slag, sawdust, wood chips or straw, or paper waste, which is often present in significant amounts in, for example, separately collected biowaste. The pulp to be treated may also be a waste pulp, of which only a part is biomass, for example fibrous clay produced as waste from the paper industry, typically 25% biomass (fiber), 25% clay and 50% water.
Keksinnön mukaisella menetelmällä käsitelty biomassa on kuivaa, hygienisoitua massaa (useissa tapauksissa rakeistettua), jossa selluloosa ja mahdollisesti hemiselluloosa on 10 saatu merkittävässä määrin hajotetuksi entsyymikäsittelyllä samalla kun massa on kuivattu. Tästä syystä lopputuote soveltuu hyvin esimerkiksi maanparannusaineeksi tai perusmateriaaliksi biolannoitteen valmistamiseen. Biokaasun tuottamisessa selluloosapitoisen biomassan käsittely keksinnön mukaisella menetelmällä ennen syöttämistä bioreaktoriin parantaa merkittävästi kaasuntuotantoa, koska mikrobien käytettävissä on merkittävästi enemmän ly-15 hytketjuisia hiiliyhdisteitä kuin massassa alunperin. Esimerkiksi liete voidaan käsitellä keksinnön mukaisella menetelmällä rakeiksi, jotka syötetään suoraan mädätysreaktoriin. Rakeistettu massa soveltuu hyvin myös erilaisten biosuodattimien toteuttamiseen esimerkiksi jäteveden puhdistuksessa.The biomass treated by the process of the invention is a dry, hygienized pulp (in many cases granulated) in which cellulose and possibly hemicellulose have been substantially degraded by enzymatic treatment while the pulp has been dried. For this reason, the end product is well suited, for example, as a soil conditioner or as a basic material for the production of bio-fertilizer. In the production of biogas, the treatment of cellulosic biomass with the process according to the invention prior to its introduction into the bioreactor significantly improves gas production, since microbes have significantly more ly-15-chain carbon compounds available than initially in the pulp. For example, the slurry can be processed by the process of the invention into granules which are fed directly into the digestion reactor. The granulated pulp is also well suited for the implementation of various biofilters, for example in waste water treatment.
Edellä esitetyt arvot, kuten lämpötilat, käsittelyajat, kuiva-ainepitoisuudet ja lisättävät 20 entsyymimäärät, ovat vain esimerkkejä. Esimerkiksi entsyymivalmisteiden kehittyessä muut arvot voivat tulla edullisemmiksi keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamisessa. Edellä . . kuvattuihin esimerkkiprosesseihin on sisällytetty hygienisoinnin varmistava vaihe. Voi olla • · *·*.* myös sovelluksia, joissa se ei ole tarpeen, ja massan lämpötila voidaan pitää hiukan alhai- • aa *···. sempana koko prosessin ajan.The above values, such as temperatures, treatment times, solids content, and amount of enzyme added, are only examples. For example, as enzyme preparations develop, other values may become more advantageous in carrying out the process of the invention. Above. . the exemplary processes described include a step of ensuring hygienisation. • · * · *. * May also be used for applications where it is not needed and the mass temperature may be kept slightly low * ···. throughout the process.
()< 25 Kuivausvaiheeseen tulevan biomassan kuiva-ainepitoisuus voi vaihdella esimerkiksi *—1 alueella 40 - 65%.() <25 The dry matter content of the biomass entering the drying step can vary, for example, from * -1 to 40% to 65%.
« a • · a ·"_· Myös menetelmän soveltamisessa käytettyjen kuivausrumpujen, reaktoreiden tai vas- • · *···* taavien toteutus voi vaihdella monin tavoin. Esimerkiksi kuvan 2 yhteydessä selostettu pro sessi voidaan toteuttaa myös vaakasuuntaisessa reaktorisssa, joka voi olla myös pyörivä • a : 30 rumpu, jolloin reaktori ja kuivuri voidaan yhdistää.The implementation of the drying drums, reactors or the like used in the application of the process can also vary in many ways. For example, the process described in Figure 2 can also be carried out in a horizontal reactor, which may also be: rotating • a: 30 drum to connect reactor and dryer.
• aa • ·• aa • ·
Keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten sallimissa rajoissa.The invention may vary within the scope of the appended claims.
• • a a a a • aa • * a· a• • a a a a • aa • * a · a
• I• I
• · • •a a a·· • · * • a a a aa· » ♦ • a • aa• · • • a a a ·· • · * • a a a a · »♦ • a • aa
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20050145A FI118596B (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Method for treating biomass |
PCT/FI2006/000037 WO2006084943A1 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Method for treating biomass |
EP06708896A EP1851176A1 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Method for treating biomass |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20050145 | 2005-02-08 | ||
FI20050145A FI118596B (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Method for treating biomass |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20050145A0 FI20050145A0 (en) | 2005-02-08 |
FI20050145A FI20050145A (en) | 2006-08-09 |
FI118596B true FI118596B (en) | 2008-01-15 |
Family
ID=34224185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20050145A FI118596B (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Method for treating biomass |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1851176A1 (en) |
FI (1) | FI118596B (en) |
WO (1) | WO2006084943A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006042159A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-27 | Ecoenergy Gesellschaft Für Energie- Und Umwelttechnik Mbh | Process and device for drying and material flow-specific treatment of aerated, coarse-grained waste |
FI20090348A (en) * | 2009-09-23 | 2011-03-24 | Kainuun Jaetehuollon Kuntayhtymae | Method for drying slurry |
CN101974570B (en) * | 2010-09-09 | 2013-11-20 | 天津大学 | Method for recycling cellulose complete components in fuel ethanol production |
AU2018285475B2 (en) | 2017-06-16 | 2023-12-14 | Zdroje Zeme A.S. | Complex of equipment and method of waste-free processing of biodegradable municipal waste |
SK8193Y1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-09-03 | Zdroje Zeme A S | Complex of equipment and method of wasteless treatment of biodegradable municipal waste |
FR3120801B1 (en) * | 2021-03-16 | 2024-02-16 | Sede Environnement | Process for treating a mixture |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4111314C2 (en) * | 1991-04-08 | 1995-04-20 | Allied Colloids Gmbh | Process for the biological drying of sewage sludge |
DE4242747C2 (en) * | 1992-12-17 | 1997-07-17 | Steag Ag | Process and plant for treating sludge |
FI19992853A (en) * | 1999-03-29 | 2000-09-29 | Torkkeli Esko | Method for purifying waste water |
JP2001025799A (en) * | 1999-07-15 | 2001-01-30 | Osaka Gas Co Ltd | Treatment of sludge and sludge treating system |
JP4192491B2 (en) * | 2002-04-30 | 2008-12-10 | 栗田工業株式会社 | Organic waste processing apparatus and processing method |
-
2005
- 2005-02-08 FI FI20050145A patent/FI118596B/en active IP Right Grant
-
2006
- 2006-02-07 WO PCT/FI2006/000037 patent/WO2006084943A1/en active Application Filing
- 2006-02-07 EP EP06708896A patent/EP1851176A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20050145A (en) | 2006-08-09 |
WO2006084943A1 (en) | 2006-08-17 |
EP1851176A1 (en) | 2007-11-07 |
FI20050145A0 (en) | 2005-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2064313C (en) | Method for manufacturing of organic fertilizers | |
KR101024447B1 (en) | Production of refuse derived fuel with biomass using microbial materials | |
US8771980B2 (en) | Combined liquid to solid-phase anaerobic digestion for biogas production from municipal and agricultural wastes | |
Zakarya et al. | Effect of pH, temperature and moisture content during composting of rice straw burning at different temperature with food waste and effective microorganisms | |
FI118596B (en) | Method for treating biomass | |
CN101618934B (en) | Sludge dry powder and preparation method thereof | |
KR101184406B1 (en) | Preparation method of organic matter fertilizer using food waste | |
CN101913920A (en) | Composite conditioner for preparing sludge compost and application thereof | |
CN112608171A (en) | Method for treating organic waste by closed fermentation bin | |
CA2545536C (en) | Method and apparatus for converting animal waste into bedding or soil amendment | |
CN1537830A (en) | Method of producing fertilizer from black liquid generated during paper making by potassium hydroxide alkali method | |
Wan et al. | Screening of lignin-degrading fungi and bioaugmentation on the directional humification of garden waste composting | |
JP2009106828A (en) | Composting treatment method by granule development of organic waste and apparatus therefor | |
CN108440132A (en) | A kind of maize straw carbonization production organic fertilizer | |
JP4313525B2 (en) | Manufacturing method of compost fertilizer | |
CN107353149A (en) | It is a kind of to reduce the fermentation process that foul smell is produced in animal waste fermentation process | |
WO2021154088A1 (en) | A process of producing soil amendment from organic waste, and a fertilizer produced from same | |
KR100349637B1 (en) | Manure derived fuel and manufacturing system | |
CN111363600A (en) | Method for producing mild carbonized biomass fuel by utilizing biological treatment fermentation | |
FI126559B (en) | Procedure for streamlining biogas process | |
CN114195562B (en) | Biological drying and decomposition-promoting treatment process for perishable garbage added with sterile agent | |
FI126140B (en) | Method for the treatment of biomass for recovery | |
CN103373797A (en) | High-efficiency aerobic composting method for sludge | |
KR102249102B1 (en) | Recycling method of organic waste and eco friendly-high functional Compost produced by the method | |
CN112430135A (en) | Wet garbage reinforced thermal hydrolysis-high temperature aerobic fermentation treatment system and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: OY DGT DIRECT GRANULATION TECHNOLOGY AB Free format text: OY DGT DIRECT GRANULATION TECHNOLOGY AB |
|
FG | Patent granted |
Ref document number: 118596 Country of ref document: FI |